Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Архангельский государственный технический университет Кафедра ЭА и МЛК

Расчётно-практическая работа по теме:

«Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций»

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, — нетоксичные диоксид углерода СО₂ и водородный пар Н₂О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются также свободные вещества, как оксид углерода СО, оксиды серы SO_n, азота NO_n, сажа, соединения свинца, канцерогенные вещества (бенз (а)пирен) и др.

3. РАСЧЕТ СУММАРНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА

Расход топлива одним колом, г/с,

где — номинальная паропроизводительность i-го котла,, ,;

— энтальпия пара при сжигании угля, ,;

— энтальпия питательной воды,, ;

— низшая теплота сгорания топлива, ,;

— коэффициент полезного действия котла, ,

.

Суммарный расход топлива всеми котлоагрегатами тепловой станции ,

.

4. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Выбросы твердых веществ (золы), ,

где — зольность топлива на рабочую массу, %,;

— безразмерный коэффициент, зависящий от типа топок и вида топлива, ;

— коэффициент полезного действия золоуловителя, ,

.

Выбросы оксидов серы, ,

где — содержание серы в топливе на рабочую массу, %, ;

— доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, ;

— доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе, ,

.

Выбросы оксидов азота, ,

где — количество оксидов азота, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива,, ;

— коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений, ,

Расчет выбросов окиси углерода, ,

где — количество оксидов углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, ,;

— потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %, ,

.

5. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Объем дымовых газов, выходящих из трубы за 1 с,

где — температура уходящих газов, ,;

— действительный суммарный объем продуктов сгорания на один кг топлива, ,

где — теоретический объем продуктов сгорания соответственно трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха на 1 кг топлива,; ;;; ,

.

Диаметр устья дымовой трубы, м,

где — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы,, ,

.

Предварительное значение минимальной высоты дымовой трубы, м,

где — коэффициент, учитывающий метеорологические условия местности, ;

— масса i-го вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, ;

— безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания твердых частиц в атмосфере,; ;

— максимальная разовая предельно допустимая концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе,, ;; ;

— фоновая концентрация i-го вещества, характерная для данной местности,, ;

— разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и средней температурой окружающего атмосферного воздуха самого жаркого месяца, , ,

;

;

;

;

;

Принимаем

Из ряда кирпичных дымовых труб ;

6. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВЫБОРА ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Действительная скорость выхода дымовых газов

где — диаметр устья трубы, м,

Безразмерные параметры:

;

;

;

так как >2

Максимальная приземная концентрация каждого вредного вещества:

;

;

;

.

7. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Расстояние, м от источника выбросов, на котором приземная концентрация i-го вещества при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения :

где — безразмерный коэффициент, при <100 и >2

;

.

Значение опасной скорости, м/с на уровне земли, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ:

При >2

Приземная концентрация i-го вредного вещества, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х, м от источника выброса при опасной скорости ветра :

атмосфера сжигание топливо примесь где — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения ,

для золы:

при, ,

;

при ,

;

при ,

;

при, ;

при, ;

при, ;

для :

при ,

;

при ,

;

при ,

;

при, ;

при, , ;

при, , .

;

;

;

.

Результаты расчетов занесем в Таблицу 1.

Таблица 1 Значения концентраций вредных примесей

На основании полученных значений с_i построим график зависимости концентраций вредных веществ от расстояний источника выброса рисунок 1.

Рисунок 1 Зависимость приземной концентрации вредных примесей от расстояния источника выбросов.

Пугин Б. И. Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2000.-16 с.