Диссертация (1090191), страница 38
Текст из файла (страница 38)
В России за единицу условноготоплива (у.т.) принята теплотворная способность (низшая теплота сгорания) 1 кгкаменного угля – 7000 ккал. Перевод натурального топлива в условное производится умножением количества натурального топлива на калорийный эквивалентBу = Bн· Эк, где Bу и Bн – количество условного и натурального топлив [364].Значение калорийного эквивалента принимают в среднем [134]: для нефти, включая газовый конденсат, 1,43 на тонну; природного (естественного) газа 1,154 натыс.
м3; торфа 0,34 на тонну; сланцев 0,3 на тонну; кокса 0,93 на тонну; угля 0,26–0,98 на тонну (мы для дальнейших расчетов возьмем средневзвешенную величину0,64).В разделах, посвященных соответствующим энергоресурсам, более подробнобудут рассмотрены отходы переработки энергоносителей и продукции из них, таккак они в достаточной степени индивидуальны. Общим является алгоритм расчетаотходов сжигания.6.1.2.1 Отходы сжиганияОтходы сжигания Wc в виде золы Ash, несгоревшего топлива Soot и шлаковSlag появляются только при использовании твердых и жидких (но не газообразных) топлив – угля, торфа, мазута, то есть:Wc = Ash + Soot + Slag.(6.4)208Эти отходы являются продуктами высокотемпературной (1200-1700 °С) обработки минеральной части топлива. Зола в виде пылевидной массы либо оседает наповерхностях нагрева – трубах котла, поде и стенках топки, либо выносится сдымовыми газами.
Осевшую золу удаляют при периодической чистке оборудования, золу-унос улавливают с помощью очистного оборудования и затем удаляютпотоком воды или пневмотранспортом. Неуловленная часть золы выбрасываетсяв атмосферу.Кусковой шлак также удаляют гидравлическим или сухим способом. При наиболее распространенном на сегодняшний день гидравлическом способе золы ишлаки смешиваются.Обычно, согласно нормативным документам [110], количество золы, шлака исажи рассчитываются на предприятиях отдельно, по следующим формулам:- для сажиSoot = 0,01В'·q4·0,02QT / 32680,(6.5)где В' – годовой расход твердого или жидкого топлива, т/год;q4 – потери с механическим недожогом; для мазута q4 = 0,02 %, для твердого топлива q4 = 0,5÷5 % ;QT – теплотворная способность топлива; для мазута QT = 40421 кДж/кг;0,02 – коэффициент оседания сажи на поверхностях нагрева;32680 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива;0,01 – переводной коэффициент процентов в доли.- для золы мазутнойAshM = 10-6Gv2o5·В'·η3,где Gv2o5 – содержание пентаоксида ванадия в мазуте, 200 г/т;3 – коэффициент оседания пентаоксида ванадия на поверхностях нагрева, 0.06.- для золы каменноугольнойN3 = 0,01В'·(α·Ар + q4·QT / 32680),где α – доля уноса золы из топки, α = 0,25;Ар – зольность угля, %;q4 – потери тепла вследствие механической неполноты сгорания угля;(6.6)209QT – теплота сгорания угля в кДж/кг.- для шлака каменноугольногоSlag = 0,01В'·Ар – N3, т/год,(6.7)Такое подразделение отходов, образующихся при сжигании топлива, имеетсмысл для расчета платежей за размещение опасных отходов в окружающей среде, так как размер платы зависит от класса опасноти отходов.
Золошлаки от сжигания топлива относятся, согласно ФККО 2014 [164], к отходам 4-5 классов опасности, а золосажевые отложения при очистке оборудования ТЭС, ТЭЦ, котельных– к отходам 3-4 классов опасности.Но нас интересует валовое количество отходов сжигания, в том числе и уловленных в системах очистки (то есть без летучей части), причем неважно, где, например, появилась зола – на поверхностях нагрева или при золоулавливании, также как и не требуется пересчет на содержащийся в золе ванадий.Несколько измененные формулы (6.5), (6.6), (6.7) для золы и шлаков приводятся в таблице 6.1 [109]. Но, несмотря на то, что эти формулы более укрупненные, вних также присутствует много параметров, которые необходимо брать из различных источников или устанавливать экспериментально.Поэтому применим здесь балансовый метод расчета отходов сжигания.
Образующиеся зола и шлак представляют собой минеральную часть органического топлива и суммарно (Ash + Slag) равны зольности топлива Ар. При недожоге топлива появляются углеродсодержащие горючие вещества (сажа – при сжигании мазута и коксовые остатки – при сжигании твердого топлива). Для облегчения дальнейшего изложения будем называть их одинаково – сажа (Soot).Часть золы и сажи переходит в дымовые газы, которые далее очищаются в золоуловителях. Неуловленные твердые частицы Мтв выбрасываются в атмосферу, ауловленные переходят в отходы либо в твердом состоянии – при использованиисухих золоуловителей (циклонов, электрофильтров), либо в случае мокрых золоуловителей транспортируются в виде пульпы по системе гидрозолоудаления назолоотвалы.
Следовательно, балансовое уравнение для твердых отходов сжиганиятоплива можно записать в следующем виде:210Таблица 6.1 – Определение объемов образования наиболее распространенных отходоврасчетно-параметрическим методом [109]Вид отходаЗолошлаковыеотходы котельных на твердомтопливе, не оснащенных системами золоулавливанияШлаки, выпадающие в камересгорания топливакотельных и ТЭС,оснащенных системами золоулавливанияЗола и пыль летучие котельныхи ТЭС, оснащенных системамизолоулавливанияФормулаi=nМзшо= ∑ i ·рi · (100−βi ) ·10-4i=1i=nМш = ∑i (рi +qni) Kш ∙ 10-4i=1i=nМл.з= ∑i (рi + qni ) βi η ∙ 10-6i=1необходимо соблюдение соотношения Kш +βi = 100 %Условные обозначенияМзшо – масса образующихся золошлаковых отходов,т/год;i – масса сжигаемого топлива i-ого вида, т/год;рi – зольность топлива iого вида, %;βi – доля летучей золы,уносимой в дымоходы, %;10-4 – переводной коэффициент (% в целые числа)Мш – масса шлаков, выпадающих в камере сгораниятоплива, т/год;qni – потери теплоты от неполноты сгорания топливаi-ого вида, %;Kш – процент выхода шлаков от зольности топлива втопке j-ого вида,%;Остальные показатели попредыдущему пунктуМл.з – масса золы, улавливаемой системами золоулавливания, т/год;η – к.п.д.
золоулавливания,доли от 1;Остальные показатели попредыдущим пунктамСправочные данныеВид топливаpi , %Мазут0,05-0,15Котельно-печноеуглеводородноетопливо0,02-0,05Дизтопливо0,01-0,04Уголь:каменный10-30бурый15-38Торф5,5-8,5Сланцы50-57Древесина1,0-2,0βi = 50…75 %qni = 10…60 %или по данным фактическихзамеровПриведенные данные распространяются на приведенныев таблице отходыВид топокKш, %- с холодными15воронками- с утепленными25воронками- однокамерные с40жидким шлакоудалением- циклонные45-55ВТИη = 0,93…0,99 или по данным фактических замеровWc = Ash + Slag + Soot – Мтв = 0,01В'·Ар + Soot – Мтв, т/год,(6.8)где В' – годовой расход твердого или жидкого топлива, т/год;Ар – зольность топлива на рабочую массу, %.
Значение Ар определяется по характеристикам сжигаемого топлива [114, Приложение 3; 115, Приложение 1; 147,приложение Е];Мтв – масса золы уноса (летучая часть).Количество образовавшейся сажи будем рассчитывать по усовершенствованной формуле (6.5), так как по самой формуле (6.5) определяется только сажа,осевшая на поверхностях нагрева, а нас интересует вся сажа. Следовательно, необходимо исключить 0,02 – коэффициент оседания сажи на поверхностях нагрева:211Soot = 0,01В'· q4·QT / 32680,(6.9)Суммарный выброс в атмосферу твердых частиц летучей золы и несгоревшеготоплива Мтв, вычисляют по формуле [115, 147]:Мтв = В'·Ар f'' · (1– η з)(6.10)где η з – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (КПД золоуловителя).η з определяется по техническим данным применяемых золоуловителей.
В общемслучае коэффициенты очистки золоулавливающих устройств должны быть в пределах, установленных в Приложении 4 СНиП II-35-76 Котельные установки [159];f ' – показатель, который либо принимают по таблице 1 [114], либо находят из выражения:f ' = αун /(100 – Гун);αун – доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе), %;Гун – содержание горючих в уносе, %.Тогда, согласно формулам, (6.8), (6.9) и (6.10):Wc = 0,01В'·Ар + 0,01·В'· q4·QT / 32680 – В'·Ар ·f '· (1– η з), т/год,(6.11)Wc = В' · [Ар (0,01·– f '· (1– η з)) + 0,01q4·QT / 32680], т/год,(6.12)илиФормула (6.12) справедлива как для твердых, так и для жидких топлив.6.1.2.2 НефтьРассчитаем количество отходов Wn для нефти (Nf). Из нефти получают нефтепродукты (PNf).Процессы жизненного цикла нефтепродуктов в целом выглядят следующимобразом:экспортэкспортСырая нефть транспортировка переработка топливо сжигание.потребление нефтехимическая экспортпродукция212К сырой нефти RNf здесь относится собственно нефть – жидкая смесь углеводородов, встречающаяся в недрах Земли, и газовый конденсат – смесь жидких углеводородов, выделяющаяся из природных газов при эксплуатации газоконденсатных залежей [259].Уравнение материального баланса для добытой нефти имеет вид:Rn = PRn + WARn(6.13)где WARn – отходы производства, возникающие при добыче, транспортировке,хранении и переработке нефти в нефтепродукты PRn, представляющие собой топливо (FRn) и нефтехимическую продукцию (nonFRn).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
