Diplom (Разработка воздухоохранных мероприятий для снижения вредных выбросов котлов ТПГЕ - 215 Комсомольской ТЭЦ-3), страница 5

Количество оксидов азота и диоксида азота (тн/мес), выбрасываемых в единицу времени, рассчитываются по формуле [11]:

(3.1)

(3.2)

где B-расход натурального топлива, тыс.н (тн);

- приведенная концентрация оксида азота, мг/ ;

- приведенная концентрация диоксида азота, мг/ ;

-объем сухих дымовых газов, н / (н /кг).

Объем сухих дымовых газов рассчитывается по формуле [11]:

(3.3)

где - низшая рабочая теплота сгорания топлива, Ккал/кг.

Приведенная концентрация оксида и диоксида азота рассчитывается по формулам:

, (3.4)

, (3.5)

где - приведенная концентрация Nox, мг/

и - молекулярные веса , равные 30 и 46 соответственно;

0,8 – коэффициент трансформации оксида азота в диоксид.

Приведенная концентрация Nox рассчитывается по формуле [11]:

, (3.6)

где - расчетная концентрация оксидов азота, мг/

- коэффициент избытка воздуха.

Расчетную концентрацию оксидов азота для газа определяют [11]:

, (3.7)

где - исходная концентрация оксидов азота, мг/ ;

-коэффициент, учитывающий температуру воздуха, поступающего в горелки;

- коэффициент, учитывающий коэффициент избытка воздуха;

- коэффициент, учитывающий ввод рециркуляции дымовых газов;

- коэффициент, учитывающий тепловую мощность зоны активного горения при ступенчатом сжигании;

- коэффициент, учитывающий организацию схемы ступенчатого сжигания;

- коэффициент, учитывающий нестехиометрическое сжигание по ярусам горелок;

- коэффициент, учитывающий подачу влаги;

- коэффициент, учитывающий действительную нагрузку котла;

При сжигании газа исходную концентрацию оксидов азота , определяемую конструкцией топочной камеры и горелочных устройств, с учетом масштабного коэффициента тепловой производительности при номинальной нагрузке рассчитывают по формуле [11]:

, (3.8)

где - теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/ ;

- масштабный коэффициент тепловой производительности.

На основании геометрических размеров топки определяют тепловую нагрузку лучевоспринимающей поверхности зоны активного горения [11]:

, (3.9)

где - расчетный расход натурального топлива, /с (кг/с);

- низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/ (кг);

-ширина и глубина топки, соответственно,м;

- число ярусов горелок;

- расстояние между ярусами горелок;

Масштабный коэффициент вычисляют по формуле,

, (3.10)

Расчетный расход натурального топлива , /с (кг/с) рассчитывается по формуле,

(3.11)

где ĩ - число часов работы котла за месяц, ч;

- расход натурального топлива, тыс.н (тн).

Расчетный расход натурального топлива, за единицу времени составляет

/с

Теперь можем определить масштабный коэффициент тепловой производительности, равный

Рассчитаем тепловую нагрузку лучевоспринимающей поверхности зоны активного горения, равная

Определим исходную концентрацию оксидов азота по формуле (3.8),

Для определения расчетной концентрации оксидов азота необходимо определить коэффициенты, которые дополняют формулу (1.7)

Коэффициент, учитывающий температуру воздуха, поступающего в горелки, рассчитывается по формуле,

, (3.12)

где – температура воздуха перед горелками, К.

Коэффициент, учитывающий коэффициент избытка воздуха для газа, рассчитывается по формуле,

, (3.13)

где - коэффициент избытка воздуха.

Коэффициент, учитывающий ввод рециркуляции дымовых газов, рассчитывается по формуле [11],

, (3.14)

где - коэффициент, зависящий от способа ввода рециркуляции газов;

r - степень (доля) рециркуляции дымовых газов;

m - показатель, зависящий от вида топлива (для газа равный 0,5).

.

Коэффициент, учитывающий тепловую мощность зоны активного горения при ступенчатом сжигании, рассчитывается по формуле,

, (3.15)

где - коэффициент, зависящий от места расположения ввода вторичного воздуха относительно зоны горения (ниже или в пределах зоны активного горения), равный 0;

- доля воздуха от теоретически необходимого, подаваемого в топку помимо горелок (вторичный воздух), равный 0 %.

.

Коэффициент, учитывающий организацию схемы ступенчатого сжигания, рассчитывается по формуле,[11]

, (3.16)

где - коэффициент, учитывающий способ подачи вторичного воздуха, равный 0.

.

Коэффициент, учитывающий нестехиометрическое сжигание по ярусам горелок, рассчитывается по формуле

(3.17)

где - коэффициент, учитывающий размещение горелок при перераспределении топлива или воздуха по ярусам (встречное, );

- степень перераспределения топлива или воздуха по ярусам горелок, равное 0 %.

.

Коэффициент, учитывающий подачу влаги, рассчитывается по формуле

(3.18)

где - коэффициент, учитывающий место ввода влаги (в корень факела через горелки – 0,025);

- относительное количество влаги, вводимой в зону горения (2,5 % от массового расхода топлива).

.

Коэффициент, учитывающий действительную нагрузку котла, рассчитывается по формуле,[11]

, (3.19)

где - фактическая паропроизводительность котла, кг/с (Гкал/ч);

- номинальная паропроизводительность котла, кг/с (Гкал/ч).

Теперь, рассчитав все коэффициенты и исходную концентрацию, можно рассчитать расчетную концентрацию оксидов азота по формуле (3.7)

Рассчитаем приведенную концентрацию Nox по формуле (3.6):

Рассчитаем приведенную концентрацию оксида и диоксида азота по формулам (3.4) и (3.5):

Рассчитаем количество оксидов азота и диоксида азота , по формулам (3.1) и (3.2):

Суммарный выброс оксидов азота при работе одного котлоагрегата ТПГЕ-215 на ТЭЦ-3 будет равен,

На ТЭЦ-3 находится всего два котлоагрегата ТПГЕ-215. Один из них в среднем работает полный месяц, а другой в среднем работает 15 дней за месяц. Поэтому суммарный выброс оксидов азота от Комсомольской ТЭЦ-3 будет равен:

3.2 Расчет выбросов бензапирена с продуктами сгорания топлива

Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании природного газа, приведенная к избытку воздуха в дымовых газах α=1,4, рассчитывается по формуле [12]:

(3.20)

где - теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/

- теплонапряжение топочного объема, кВт/ ;

- коэффициент избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки (при в этих формулах принимать );

- коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции;

- коэффициент, учитывающий нагрузку котла;

- коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива;

- коэффициент, учитывающий подачу влаги, равная 0,938.

Коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции рассчитывается по формуле [12]:

(3.21)

где - коэффициент, характеризующий влияние рециркуляции дымовых газов на выброс бенз(а)пирена (при вводе в подтопочной камеры )

Коэффициент, учитывающий нагрузку котла рассчитывается по формуле,

(3.22)

Коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива рассчитывается по формуле [12]:

(3.23)

где b – коэффициент, учитывающий воздействие воздуха, подаваемого во вторую ступень горения (при отключении половины горелок верхнего яруса по топливу для газа b=-1).

Масса выброса бенз(а)пирена от одного котла ТПГЕ-215 , тн/мес, рассчитывается по формуле:

(3.24)

Суммарный выброс бенз(а)пирена от Комсомольской ТЭЦ-3 будет равен:

3.3 Расчет выбросов оксида углерода с продуктами сгорания топлива

Концентрацию монооксида углерода в дымовых газах расчетным путем определить невозможно. Это объясняется существенной зависимостью процессов образования и окисления СО от способа сжигания топлива, режимных условий и даже отдельных конструктивных факторов. Поэтому расчет валовых выбросов СО следует выполнять по данным инструментальных замеров. В этом случае массовый выброс монооксида углерода Мсо (г/с) находится по формуле [13]:

(3.25)

где Qсо – концентрация СО в дымовых газах (г/м3), определенная с помощью газоанализаторов;

Qг – расход дымовых газов ( /с) в сечении газохода, в котором производилось инструментальное определение содержания СО.

В качестве первого приближения массовый выброс монооксида углерода Мсо (г/с) может быть оценен с помощью следующего выражения:

(3.26)

где Qсо – удельный массовый выход монооксида углерода при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива при эксплуатационных режимах работы котла, г/кг или кг/г (г/м3);

q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, при α>1,05 следует принимать q4=0 %.

В свою очередь удельный выход монооксида углерода Ссо, г/кг или кг/т (г/м3 или кг/103 м ) определяется как:[13]

где q3 – потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива, равная 0,01 %;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной содержанием СО в продуктах сгорания( для газа R=0,5).

Для расчета валового выброса монооксида углерода за какой-либо определенный период времени (месяц, год) удобнее использовать следующее выражение [13]: