Сборник задач по экологии энергетики, страница 5

(заисключением центральной части РФ)Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ивановскаяобласти180160140ных веществ однонаправленного действия подставляют суммарноеколичество вредного вещества, выбрасываемого от всего энергообъекта, г/с (см. формулу (3.6)); h — высота дымовой трубы, м; m, n —коэффициенты, которые характеризуют условия выхода дымовых газов из устья трубы (в оценочных расчетах принимаются равными 1).5. Расстояние xмакс, м, от высоких дымовых труб высотой h, м, накотором приземные концентрации при опасной скорости ветра достигают максимального значения, приблизительно составляетxмакс d 20h.(3.4)6. Концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферыфc′макс определяется как сумма фоновой концентрации c и концент-рации, создаваемой выбросами данного источника cмакс:фc′макс = c + c макс .(3.5)7.

Суммарный выброс SO2 и NO2 в пересчете на диоксид серы определяется по формулеpПДК SOM SO + M NO ---------------------2p22ПДК NOM c = ---------------------------------------------------------2- .1,6(3.6)8. Суммарная фоновая концентрация для SO2 и NO2 в пересчетена диоксид серы будет составлять34фc SO2ф+pПДК SOфc NO ---------------------2p2ПДК NO2c c = ----------------------------------------------------- .1,6(3.7)9. Газообразные компоненты (SOх, NOх и СОх и др.) представляют как в объемных cV , так и массовых cm концентрациях.Объемные концентрации cV могут измеряться в процентах илимиллионных долях (ppm); 1 ppm представляет собой одну миллионную часть объема:1 ppm = 10–6 = 10–4 % = 1 см3/м3.(3.8)10. Содержание в продуктах сгорания как твердых (зола, пентаоксид ванадия), так и газообразных (SOх, NOх, СОх и др.) компонентовпредставляют в массовых cm концентрациях:cm = M/V,(3.9)где M — массовый расход вещества, г/с (мг/с); V — объемный расходпродуктов сгорания, м3/с.11.

Массовая концентрация cm зависит от температуры tг в приборе и давления среды pг и приводится к нормальным условиям (0 °С,p0 = 760 мм рт. ст. = 101,3 кПа):273 + t pнc m = c m --------------------г ----0- .273 p г(3.10)12. Соотношение между массовой, мг/м3, и объемной, ppm, концентрациями имеет видcm = scV .(3.11)Коэффициент пересчетаμ273 ps = -----i -------------------- ----г- ,V i 273 + t г p 035где μi — молекулярная масса i-го вещества, г; Vi — молярный объемвещества, л (при расчетах принимаем объем идеального газа, равный22,4 л); tг , pг — температура и давление пробы в приборе.Задачи (MathCAD документы)Задача 3.1. На энергопредприятии сжигается высокосернистыймазут. Известно, что массовый выброс оксидов азота M NO := 200 г/с,2рсодержание серы в расчете на рабочую массу S := 3 %, расход мазута B := 20 кг/с.

Мероприятия по борьбе с выбросами оксидов серыне проводятся. Определить суммарный выброс оксидов азота и серыв пересчете на диоксид серы.Решение. Определяем выбросы оксидов серы, г/с:pM SO := 20 ⋅ B ⋅ S ,23M SO = 1.2æ10 .2Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3, находим по табл.

3.1:ПДК SO := 0.5,2ПДК NO := 0.2.2Диоксиды азота NO2 и серы SO2 — вещества однонаправленногодействия. Поэтому необходимо учитывать их совместное воздействие на организм человека.Определяем суммарный выброс, г/с, в пересчете на диоксид серыM c SO2ПДК SO2M SO + M NO ⋅ --------------------22 ПДКNO 2:= ---------------------------------------------------------------1.63M c SO = 1.063 ⋅ 10 .236Ответ. Суммарный выброс в пересчете на диоксид серы3M c SO = 1.063 ⋅ 10 , г/с.2Задача 3.2. Определить суммарный массовый выброс оксидовазота и серы в пересчете на диоксид серы.

На энергопредприятиисжигается мазут. Известно, что объемный расход сухих газов состав-3ляет Vс.г := 750 м /с, концентрации оксидов серы и азота в дымовыхгазах соответствует нормативным по ГОСТ Р 50831—95.Задача 3.3. Сравнить по значению суммарные массовые выбросыв атмосферу оксидов азота и оксидов серы при работе на мазутеэнергоблоков мощностью 800 и 300 МВт. На сколько ppm различаются концентрации оксидов азота в дымовых газах котлов энергоблоковмощностью 800 и 300 МВт. Энергоблоки работают на номинальнойнагрузке без применения мероприятий по снижению вредных выбросов.

Принять, что концентрация оксидов азота в дымовых газах энергоблока 800 МВт в пересчете на NO2 в n1 := 4 раза превосходит нормативный удельный выброс по ГОСТ Р 50831—95, а для блока300 МВт — в n2 := 3 раза. Для энергоблока 300 МВт расход мазутасоставляет B1 := 75 т/ч, а для энергоблока 800 МВт — B2 := 200 т/ч.Для обоих энергоблоков мазут имеет одинаковую сернистость в рас-чете на рабочую массу: Sр := 2.5 %.

Температура уходящих газовпри работе на мазуте tух1 := 160 °С.Решение. Удельные нормативные выбросы оксидов азота, мг/м3,находим из табл. П.2 для энергоблоков 300 и 800 МВт при работе намазуте:c1 := 250.В соответствии с приведенными выше данными (см. (2.1)) объем-3ные расходы сухих газов, м /с, для энергоблоков будут составлять:Vсх_800 := 750,Vсх_300 := 275.Определяем выбросы оксидов азота, г/с:37для блока 800 МВтM NO2 800:= n 1 ⋅ c 1 ⋅ V cx_800 ⋅ 10M NO2 800–3,= 750 ;для блока 300 МВтM NO2 300:= n 2 ⋅ c 1 ⋅ V cx_300 ⋅ 10M NO–3,= 206.25.2 300Находим выбросы в атмосферу оксидов серы, г/с, в пересчете наSO2:для энергоблока 300 МВтpM SO2 300M SO2 300B1 ⋅ S:= 20 ⋅ ------------------- ,3.63:= 1.042 ⋅ 10 ;для энергоблока 800 МВтpM SO2 800M SOМаксимально-разовые2 800B2 ⋅ S:= 20 ⋅ ------------------- ,3.63:= 2.778 ⋅ 10 .предельнодопустимые3концентрациивредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м , определяем потабл.

3.1:ПДК SO := 0.5,2ПДК NO := 0.2.2Диоксид азота NO2 и диоксид серы SO2 — вещества однонаправленного действия. Поэтому необходимо учитывать их совместноевоздействие на организм человека.Определяем суммарный выброс, г/с, в пересчете на диоксид серы:38для энергоблока 300 МВтПДК SO2--------------------⋅2 3002 300 ПДКNO 2:= --------------------------------------------------------------------------------- ,1.6+ M NOM SOM c SO2 300M c SO2 300= 973.307 ;для энергоблока 800 МВтПДК SO2--------------------⋅2 8002 800 ПДКNO 2:= --------------------------------------------------------------------------------- ,1.6+ M NOM SOM c SO2 800M c SO2 8003= 2.908 ⋅ 10 .Концентрации оксидов азота, мг/м3, в дымовых газов котлов энергоблоков 300 и 800 МВт соответственно будут составлять:c NO2 300c NOc NO= 750 ;2 3002 800c NO:= c 1 ⋅ n 2 ;2 800:= c 1 ⋅ n 1 ;3= 1 ⋅ 10 .Учитывая, что Vm := 22.4, а μ NO := 46, пересчитаем полученные2концентрации на объемные концентрации NO2, выраженные в ppm,пренебрегая поправкой на температуру и давление газовой пробы:Vμc V 300 :=c NO 300 ⋅ ------------- ;μ NO22c V 300 = 365.217;c V 800 :=c NO2 800Vμ⋅ ------------- ;μ NO2c V 800 = 486.957.39Разница в объемных концентрациях NO2, ppm, в дымовых газахблоков 800 и 300 МВт составитΔc V :=c V 800 – c V 300 ,ΔcV = 121.7.Ответ.

Суммарный выброс в пересчете на диоксид серы дляэнергоблока 300 МВт M c SO 300 = 973.307 , г/с, а для энергоблока2800 МВт M c SO2 800= 2.908 ⋅ 103г/с. Разница в объемных концент-рациях NO2 в дымовых газах блоков 800 и 300 МВт ΔcV = 121.7 ppm.Задача 3.4. Определить максимальную концентрацию оксидовазота в пересчете на NO2 в приземном слое атмосферы, создаваемуювыбросами ТЭС мощностью 1600 МВт (два энергоблока по800 МВт).

Сравнить максимальную приземную концентрацию оксидов азота и концентрацию их в дымовых газах. ТЭС расположена вМосковской области, для которой коэффициент стратификацииA1 := 140. Котлы работают на природном газе. Мероприятия по сни-жению выбросов оксидов азота с дымовыми газами не проводятся, аих концентрация в пересчете на NO2 в k := 4 раза превосходит нор-мативное значение удельного выброса по ГОСТ Р 50831—95. Объем-3ный расход дымовых газов от одного котла V := 1120 м /с при температуре уходящих газов tух := 120 °С.

Дымовые газы выбрасываютсячерез одну дымовую трубу (z := 1) высотой h := 210 м. Принять коэффициенты m := 1, n := 1, η := 1. Температура наружного воздухаtв := 20 °С. Фоновую концентрацию оксидов азота в приземном слоеатмосферы принять равной нулю.3Решение. Удельные нормативные выбросы оксидов азота, мг/м ,для энергоблока 800 МВт при работе на газе находим из табл. П.2:c800 := 125.Объемный расход сухих газов, м3/с, для энергоблока (см. (2.1))Vсх800 := 750.40Определяем выбросы оксидов азота, г/с, NO2 для блока 800 МВт:M NO2 800:= k ⋅ c 800 ⋅ V cx800 ⋅ 10M NO2 800–3,= 375 .Концентрация оксидов азота, мг/м3, в дымовых газахc NO := k ⋅ c 800 ,2c NO = 500.2Для двух блоков выбросы, г/с, составляютM c := 2 ⋅ M NO2 800,Mс = 750.Разность температур, выраженных в кельвинах и градусах Цельсия, одинакова.