Розрахунок викидів в атмосферу при спалюванні різного палива

Найбільший вплив на стан атмосфери чинить теплоенергетика, металургійна промисловість, підприємства хімічної та будівельної індустрії, а також автотранспорт.

Найбільша кількість забруднювачів атмосферного повітря надходить від енергетичних установок, що працюють на вуглецевому паливі (вугілля, мазут, сланці, природний газ).

При спалюванні твердого палива в атмосферу надходять двоокис і триокис сірки, оксиди азоту, окис вуглецю, летка зола, сажа, деяка кількість фтористих сполук. При спалюванні сірчистого мазуту з димовими газами в атмосферу надходять двоокис і триокис сірки, оксиди азоту, продукти неповного згоряння, сполуки ванадію, солі натрію. При спалюванні природного газу основною шкідливою домішкою у продуктах згоряння практично є лише оксид азоту, однак його на 20% менше, ніж при спалюванні твердого палива.

Найбільш шкідливим і токсичним забруднювачем атмосфери є двоокис сірки, кількість якого обумовлюється вихідним вмістом сірки у паливі. Усі види палива містять сірку: вугілля - 1,5-7%; мазут - 2-2,5%; газ - 0,05%. Гранично допустима концентрація (ГДК) SO₂ становить 0,05 мг/м³.

Схема матеріально балансу теплоелектростанції потужністю 2,4 млн. кВт надана на рис. 6.1.

Рисунок 6.1 - Схема матеріально балансу ТЕС

При виконанні проектів нормативів гранично допустимих викидів (ГДВ) об’єм газів приймається на підставі даних вимірів або у разі їх відсутності згідно потужності вентиляторів. І може бути розрахований за спеціальною формулою

де V - об’єм димових газів, м³/с; G -витрата палива, кг/рік або м³/рік; V_r - об’єм продуктів згоряння на одиницю палива, який залежить від типу спалюваного палива м³/м³ (табл.

При спалюванні твердого палива разом з газоподібними компонентами в атмосферу надходять летка зола та частки незгорілого палива. Кількість золи та незгорілого палива, що викидаються в атмосферу з димовими газами від котлоагрегату при спалюванні твердого палива, розраховують з застосуванням формули

де М_тв - кількість золи, що викидається з димовими газами, (г/с або т/рік); G - витрата палива, (г/с або т/рік); А^р - зольність палива у робочому стані, %; ц_з - кількість твердих часток, що вловлюються у золоуловлювачах; f - безрозмірний коефіцієнт залежний від конструкції топкових пристроїв, який визначають за наступною формулою

де а_в - частка золи, яка виноситься димовими газами; Г_в - вміст горючих газів, які виносяться димовими газами, %.

Значення А^р, Г_в, а_в, ц_з - ухвалюються за фактичними середніми даними. У відсутності цих даних величина А^р визначається згідно характеристики палива,

що спалюється (за спеціальними таблицями), величина η₃ - за технічними даними золоуловлювачів.

Таблиця 6.2 - Залежність об'

палива

палива від

а — коефіцієнт подавання повітря на горіння.

Мета:

Опанувати методику визначення кількості газів та незгорівших домішок, що потрапляють в атмосферне повітря при згорянні різного палива. Визначити шляхи зменшення антропогенного навантаження на атмосферу.

Завдання:

1. Розрахувати масу СО₂, який надходить в атмосферу при спалюванні 2,7 т коксу, якщо ступінь очищення газу становить 75%.

2. Електростанція щодоби спалює 172 т кам’яного вугілля з середнім вмістом сірки 7,2%.

3. Визначити масу викидів двоокису вуглецю і сірки, що утворюються у разі спалювання 21,5 тис. тонн вугілля на добу при його зольності 2,3% і вмісті загальної сірки 1,8%, якщо ступінь перетворення вугілля становить 93%, а сірка повністю переходить у SO₂.

4. В атмосферу надходить 8000 т SO₂. З цієї кількості відходів уловлюється лише 44%. Визначити, яка кількість СаСО₃ необхідна для поглинання цієї кількості двоокису сірки.

5. Теплоелектростанція потужністю 1000 МВт переробляє на добу 7500 т вугілля, яке містить 3,8% сірки і 11% золи. Визначити, скільки сірки надходить в атмосферу та скільки золи переходить у шлаки, викидається в атмосферу і уловлюється з димових газів. Якщо 1/3 золи вугілля утворює шлаки, а 2/3 золи вугілля переходить у летку золу, з якої 99% уловлюється системою очищення димових газів.

6. Розрахувати масу газу, який утворився при спалюванні 100 кг палива, що містить сірку - 39%, воду - 3%, вуглець - 6% та мінеральні домішки - 52%. Сірка та вуглець згорають повністю.

7. Теплоелектростанція спалює 100 тис. тон палива на добу. Паливо містить сірку - 3%, золу - 25% та деяку кількість вуглецю. Ступінь перетворення сірки - 95%, а вуглецю - 93%. Визначити масу продуктів згоряння палива за рік.

8. Сухий коксовий газ містить: водень - 56%; метан - 25,5%; етилен - 2,5%; окис вуглецю - 7%; двоокис вуглецю - 2,6%; кисень - 0,7%; азот - 5,7%. Визначити склад продуктів згоряння палива.

9. У повітрі виявлено присутність домішок А, В, С, у концентраціях С_А, С_В, С_С. Чи відповідає встановленим нормам якість повітря, якщо ГДК цих речовин відповідно дорівнюють ГДК_А, ГДК_В, ГДК_С? У розрахунках врахувати ефект сумації. Дані для розрахунку надані у табл. 6.3

Таблиця 6.3 - Дані для розрахунку ефекту сумації

10. Визначити об’єм продуктів згоряння палива у разі спалювання коксового газу при витраті палива - 15 м³/год, коефіцієнт подавання повітря на горіння - 1,05, коефіцієнт подавання повітря по тракту - 1,18. Для спалювання використовують: доменний газ; коксовий газ; вугілля Д; вугілля Г; вугілля АШ; мазут; природний газ.

11. Визначити максимальну кількість золи, що викидається за 1 секунду і кількість золи, яка викидається з димовими газами від котлоагрегату при спалюванні у ньому кам'яного вугілля марки Ж за рік. Якщо, за котлом встановлений золоуловлювач циклонного типу, максимальна витрата палива на годину - 216 кг/годину, максимальна витрата палива на рік - 1000 т/рік. Топка обладнана пневматичним викидувачем і нерухливими ґратами (f = 0,0026 згідно табличних даних), зольність палива - 16%, частка твердої фази, що вловлюється у золоуловлювачах - 0,7.

6.1.3