Сборник задач по экологии энергетики (1154175), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Степень улавливания устройства по снижению вредных выбросов (золоуловителя и др.)M вх – M вых c вх – c выхη зу = ----------------------------- = ------------------------- ,M вхc вх(5.3)где Мвх, Мвых — массовые выбросы вредных веществ на входе вустройство и выходе из него; cвх, свых — концентрации вредныхвеществ на входе в устройство и выхода из него.4.
Проскок вредных веществ p связан со степенью улавливанияустройства какp = 1 – ηэу.(5.4)5. Для нескольких устройств по уменьшению вредных выбросовпроскок pic определяется по формулеpi c =64m∏ pi n .n=1(5.5)Задачи (MathCAD документы)Задача 5.1. Найти предельно допустимый выброс золы для ТЭС исравнить его с реальным выбросом.
На ТЭС установлено четыреблока (k := 4) электрической мощностью N := 300 МВт каждый.КПД ТЭС ηэл := 0.37. ТЭС расположена в географическом районе,имеющем коэффициент стратификации атмосферы равнымA1 := 140. Рассеивание вредных веществ происходит над ровной поверхностью, перепад высот которой не превышает 50 м на 1 км(η1 := 1). На ТЭС сжигается уголь Qр := 24.6 МДж/кг,Aр := 18.2 %), имеются две дымовые трубы (z := 2) высотойH := 150 м. Температура уходящих газов tух := 140 °С, а температура наружного воздуха tв := 20 °С. Коэффициент избытка воздуха вуходящих газах составляет αух := 1.4.
Объемный расход дымовыхгазов от одного котла при температуре уходящих газов Vг := 410 м3/с.Фоноваяконцентрация золы в районерасположения ТЭСф3c з := 0.4 мг/м . Принять коэффициенты m1 := 1, n1 := 1. Степеньулавливания золоуловителя ηзу := 0.98.Решение. Определяем расход топлива, кг/с, на один котел:NB := ---------------------- ,Q p ⋅ η элB = 32.96.Выбросы золы, г/с, в атмосферу от одного котлаpM з := 10 ⋅ B ⋅ A ⋅ ( 1 – η зу ) ,Mз = 119.974.Суммарные выбросы золы, г/с, в атмосферу от ТЭСM з ТЭС := k ⋅ M з ,M з ТЭС = 479.895.65Максимально-разовую3предельно допустимую концентрациюзолы, мг/м , в атмосферном воздухе определяем по табл.
3.1:pПДК з := 0.5.Разница температур, °С,ΔT := tух – tв,ΔT = 120.Безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседаниявредных веществ в атмосферном воздухе, для пыли при степениулавливания более 90 %Fз := 2.Предельно допустимый выброс золы, г/с,pфПДК з – c з2ПДВ з := ------------------------------------------------------- ⋅ H ⋅A1 ⋅ m1 ⋅ n1 ⋅ η1 ⋅ Fз3ΔTk ⋅ V г ⋅ ------- ,zПДВ з = 371.Суммарные выбросы золы в атмосферу от ТЭС превышают ПДВM з ТЭСв ----------------- = 1.294 раза.ПДВ зОтвет.
Предельно допустимый выброс золы ПДВз = 371 г/с.Суммарные выбросы золы в атмосферу от ТЭС превышают ПДВ вM з ТЭС------------------ = 1.294 раза.ПДВ зЗадача 5.2. Определить ПДВ оксидов азота (NO2) для ТЭСс четырьмя энергоблоками (k := 4) электрической мощностьюN := 300 МВт каждый. ТЭС расположена в географическом районе,имеющем коэффициент стратификации атмосферы A1 := 200. Рассеивание вредных веществ происходит над поверхностью, перепад высот при которой не превышает 50 м на 1 км (η1 := 1). На ТЭС сжигается природный газ, имеются две дымовые трубы (z := 2) высотойH := 180 м. Температура уходящих газов tух := 120 °C, а температу66ра наружного воздуха tв := 20 °С. Коэффициент избытка воздуха вуходящих газах αух := 1.4.
Объемный расход дымовых газов от одно-го котла при температуре уходящих газов Vг := 420 м3/с. Фоноваяконцентрация оксидов азота в районе расположения ТЭСф3c NO := 0.12 мг/м . Принять коэффициенты m1 := 1, n1 := 1.2Задача 5.3. Определить ПДВ в пересчете на диоксид серы SO2для ТЭС, сжигающей уголь. Сравнить ПДВ с реальным выбросомвредных веществ в пересчете на SO2. На энергопредприятии установлено четыре энергоблока (k := 4) электрической мощностьюN := 300 МВт каждый. КПД ТЭС ηэл := 0,37. ТЭС расположена вгеографическом районе, имеющем коэффициент стратификации атмосферы A1 := 200. На ТЭС сжигается уголь, основные характеристики которого следующие: Qр := 24.6 МДж/кг; Sр := 0.8 %, имеютсядве дымовые трубы (z := 2) высотой H := 210 м. Температура уходящих газов tух := 140 °С, а температура наружного воздухаtв := 20 °С.
Коэффициент избытка воздуха в уходящих газахαух := 1.4. Объемный расход дымовых газов от одного котла при3температуре уходящих газов Vг := 420 м /с. Концентрация оксидов3азота в сухих газах при стандартных условиях c1 := 680 мг/м .ФоновыеконцентрацииврайонерасположенияТЭСф3фc NO := 0.12 мг/м , c SO22:= 0.3 мг/м3. Принять коэффициентыm1 := 1, n1 := 1, η1 := 1.Решение.
Определяем расход топлива, кг/с, на один котел:NB := ---------------------- ,pQ ⋅ η элB = 32.96.Выбросы оксидов серы, г/с, от одного котлаM SO := 20 ⋅ B ⋅ S p ,2M SO = 527.357.267Выбросы оксидов серы, г/с, от ТЭСM SOM SO:= k ⋅ M SO ,2 ТЭС2 ТЭС23= 2.109 ⋅ 10 .Находим массовые выбросы оксидов азота, г/с, принимая объемный расход сухих газов для блока 300 МВт, м3/с:Vсх := 275,M NO := c 1 ⋅ V сх ⋅ 10–3x,M NO = 187.xКоличество NO2, г/с, определяем, принимая коэффициент трансформации равным 0,8.
При этомM NO := 0.8 ⋅ M NO ,2xM NO = 149.6.2Выбросы NO2, г/с, от ТЭСM NO2 ТЭСM NO:= k ⋅ M NO ,2 ТЭС2= 598.4.Максимально-разовые предельно допустимые концентрациивредных веществ в атмосферном воздухе определяем по табл. 3.1:33ПДК NO := 0.2 мг/м ; ПДК SO := 0.5 мг/м .22Диоксид азота NO2 и диоксид серы SO2 — вещества однонаправленного действия. Вычисляем суммарный массовый выброс, г/с, впересчете на диоксид серы:68ПДК SO2--------------------⋅2 ТЭС2 ТЭС ПДКNO 2:= ------------------------------------------------------------------------------------- ,1.6+ M NOM SOM c SO23M c SO = 2.253 ⋅ 10 .2Суммирование фоновых концентраций, г/с, диоксидов азота NO2и серы SO2 в перерасчете на SO2 в районе расположения ТЭС даетПДК SOфф2c SO + c NO ⋅ --------------------22 ПДКNO 2:= ------------------------------------------------------------ ,1.6фc сум SO2фc сум SO = 0.375.2Разница температур, °С,ΔT := tух – tв,ΔT = 120.КоэффициентF1 := 1.Для веществ однонаправленного действия (NO2 и SO2) предельнодопустимый выброс, г/с, в пересчете на диоксид серы составляетфПДВ SO2ПДК SO + c сум SO222:= -------------------------------------------------------- ⋅ H ⋅A1 ⋅ m1 ⋅ n1 ⋅ η1 ⋅ F13ΔTk ⋅ V г ⋅ ------- ,z3ПДВ SO = 1.283 ⋅ 10 .23Ответ.
Предельно допустимый выброс ПДВ SO = 1.283 ⋅ 10 г/с,23что меньше реального выброса M c SO = 2.253 ⋅ 10 г/с.2Задача 5.4. Концентрация оксидов азота в дымовых газах энергопредприятия в пересчете на NO2 в n1 := 4 раза превосходит нормативный удельный выброс по ГОСТ Р 50831—95 при сжигании бурого угля в котле тепловой мощностью более 300 МВт, а концентрация69золы в n2 := 102 раза выше нормативного значения. Какую эффективность должны иметь мероприятия по снижению выбросов оксидов азота и золы для обеспечения экологического норматива?Решение. Эффективность мероприятий по снижению выбросовоксидов азота для обеспечения экологического норматива находимпо (5.3):n1 – 1η 1 := ---------------- ,n1η1 = 0.75.Эффективность мероприятий по снижению выбросов золы дляобеспечения экологического норматива находим также по (5.3):n2 – 1η 2 := ---------------- ,n2η2 = 0.99.Ответ. Эффективность мероприятий для обеспечения экологического норматива по снижению выбросов оксидов азота составляетη1 = 0.75 (75 %), а золы — η2 = 0.99 (99 %).Задача 5.5.
Сравнить ПДВ по золе для двух ТЭС. На первом энергопредприятии установлены блоки электрической мощностьюN := 300 МВт в количестве k1 := 8. На втором энергопредприятииустановлены блоки электрической мощностью N := 800 МВт в количестве k2 := 2. Обе ТЭС расположены в географическом районе, имеющем коэффициент стратификации атмосферы A1 := 140. Рассеивание вредных веществ происходит над поверхностью, перепад высоткоторой не превышает 50 м на 1 км (η1 := 1). На первой ТЭС установлены четыре дымовые трубы (z1 := 4) высотой H1 := 180 м, а навторой ТЭС — две дымовые трубы (z2 := 2) высотой H2 := 210 м.Температура уходящих газов на первой ТЭС tух1 := 160 °С, а на второй ТЭС tух2 := 140 °С.
Температура наружного воздуха tв := 20 °С.Объем дымовых газов от одного котла при температуре уходящих га33зов на первой ТЭС Vг1 := 490 м /с, а на второй ТЭС Vг2 := 117 м /с.Фоновая концентрация золы в районе расположения первой ТЭС70фф33c з1 := 0.25 мг/м , а в районе второй ТЭС c з2 := 0.3 мг/м . Принятькоэффициенты m1 := 1, n1 := 1.3Задача 5.6. На сколько ppm и мг/м изменится концентрация оксидов азота в дымовых газах энергоблока 300 МВт, работающего наприродном газе, при установке фильтров каталитической очистки сэффективностью η1 := 0.9? Первоначально выброс оксидов азотаэнергопредприятия в пересчете на NO2 в n1 := 4 раз превосходитнормативный удельный выброс по ГОСТ Р 50831—95.Решение.
Удельные нормативные выбросы оксидов азота, мг/м3,для энергоблока 300 МВт при работе на газе находим по табл. П.2:c1 := 125.Первоначально концентрация NO2, мг/м3, в дымовых газах составлялаcг := n1æc1,cг = 500.После установки фильтров каталитической очистки концентрация, мг/м3,c2 := cгæ(1 – η1),c2 = 50.Учитывая, что Vm := 22.4, а μ NO := 46, г, пересчитаем концент2рации NO2 на объемные, выраженные в ppm, пренебрегая поправкойна температуру и давление газовой пробы:до установки фильтровVμc V 1 := c г ⋅ ------------- ,μ NO2cV1 = 243.478;после установки фильтровVμc V 2 := c 2 ⋅ ------------- ,μ NO2cV2 = 24.348.71Изменение концентрации, мг/м3, будет составлятьΔc := cг – c2,Δc = 450или в ppmΔcV := cV1 – cV2,ΔcV = 219.13.Ответ.
После установки фильтров каталитической очистки изме-3нение концентрации Δc = 450 мг/м или ΔcV = 219.13 ppm.Задача 5.7. На ТЭС установлены энергоблоки электрическоймощностью N := 800 МВт в количестве k := 4. ТЭС расположена вТульской области. На ТЭС сжигается природный газ, имеются дведымовые трубы (z := 2) высотой H := 210 м. Температура уходящихгазов tух := 120 °С, а температура наружного воздуха tв := 20 °С.Объем дымовых газов от одного котла при температуре уходящих га3зов Vг := 1120 м /с. Концентрация оксидов азота в сухих газах при3стандартных условиях c NO := 900 мг/м . Фоновая концентрация вxфрайоне расположения ТЭС c NO := 0.14 мг/м3. Принять коэффици2енты m1 := 1, n1 := 1, η1 := 1. Какую эффективность должны иметьмероприятия по подавлению оксидов азота, чтобы их максимальнаяpприземная концентрация с учетом фоновой была равна ПДК NO .23Решение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
