Расчет выбросов от котельной очистных сооружений, работающей на угле

Провести оценку воздействия на окружающую среду котельной, находящейся на территории очистных сооружений. Котельная оснащена двумя котлами ДКВР- 10-13 с расходом твердого топлива 10886,400 т/год, работающей на угле марки «ГР» и имеющей дымовую трубу высотой 20м.

Дополнительные данные:

• коэффициент избытка воздуха – 1,36;

• t=128^◦С;

• зольность A^r = 11%;

• сернистость S^r = 3 %;

• низшая теплота сгорания топлива на рабочую массу = 25,95 МДж/кг;

• As = 20 мг/кг; Cr = 90 мг/кг; Cu = 29 мг/кг; Ni = 26 мг/кг; Zn = 40 мг/кг; Hg = 0,28 мг/кг; Pb = 20 мг/кг;

• время работы – 4320 ч.

Выбросы твердых частиц

где показатель эмиссии суспензированных твердых частиц, г/ГДж;

теплота сгорания топлива, МДж/кг;

часть золы, которая выходит из котла в виде легкой золы;

массовое содержание золы в топливе на рабочую массу (зольность угля), %;

массовое содержание горючих веществ в выбросах суспензированных твердых частиц, %;

эффективность очистки дымовых газов от суспензированных твердых частиц;

показатель эмиссии твердых продуктов взаимодействия сорбента и оксидов серы и суспензированных твердых частиц сорбента, г/ГДж, принимаем 0.

г/ГДж.

Выбросы диоксида серы

где показатель эмиссии выбросов диоксида серы, г/ГДж;

теплота сгорания топлива, МДж/кг;

содержание летучей серы в топливе (сернистость), %;

эффективность связывания серы золой или сорбентом в установке сжигания, принимаем ;

эффективность очистки дымовых газов от оксидов серы (сероочистка), принимаем ;

коэффициент работы сероочистной установки.

г/ГДж.

Выбросы оксида углерода

Воспользуемся готовым показателем эмиссии выбросов оксида углерода г/ГДж.

Выбросы оксидов азота

Оксиды азота

.

У и разные ПДК, у ПДК значительно ниже, чем у , поэтому расчеты обычно выполняются в пересчете на .

где показатель эмиссии выбросов , г/ГДж;

показатель эмиссии оксидов азота без учета способа сокращения выброса (чистый выброс), г/ГДж;

степень уменьшения выбросов во время работы на низкой нагрузке, принимаем ;

эффективность первичных (режимнотехнологических) способов сокращения выбросов, принимаем ;

эффективность вторичных способов (азотоочистной установки), принимаем ;

коэффициент работы азотоочистной установки, .

Примем показатель эмиссии выбросов оксида азота г/ГДж, в соответствии с табл.8 прил. Д [1], тогда

г/ГДж.

Выброс парниковых газов

Для парниковых газов выбираем показатели эмиссии из методики:

г/Гдж;

г/Гдж;

г/Гдж.

Валовый выброс вредных веществ

Зная показатели эмиссии можно определить валовый выброс вредного вещества т/год, по формуле

где расход топлива т/год ;

теплота сгорания, МДж/кг.

Для твердых частиц:

г/с.

Для диоксида серы:

г/с.

Для оксида углерода:

г/с.

Для диоксида азота:

г/с.

Для парниковых газов:

г/с;

г/с;

г/с.

Выброс тяжелых металлов

Чтобы посчитать выброс тяжелых металлов умножим концентрации вредных веществ на расход топлива:

а) Сr₂O₃ 90 г/т ·10886,4 т =979776 г/год;

б) мышьяк 20 г/т 10886,4 т =217728 г/год;

в) медь 29 г/т·10886,4 т =315705,6г/год;

г) ртуть 0,28 г/т·10886,4 т =3048,19 г/год;

д) никель 26 г/т·10886,4 т =283046,4 г/год;

е) свинец 20 г/т·10886,4 т =217728 г/год;

ж) цинк 40 г/т·10886,4 т =435456 г/год.

Максимальная концентрация вещества при его рассеивании

Максимальная концентрация вещества при его рассеивании С, мг/м³, определяется по формуле

где показатель стратификации атмосферы, принимаем = 200;

выброс вредного вещества, г/с;

коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ, принимается для газов , для твердых частиц ;

n, m, коэффициенты, принимаемые n = m = ;

Н высота трубы, м;

разность температур газа и окружающей среды,

128−8=120 ^оС;

V – объем газов, м³/с, определяется по формуле

где V_о – объем дымовых газов, выделяющихся при сжигании 1 кг топлива, для угля марки ГР принимаем из справочника V_о=6,74 м³/кг;

коэффициент избытка воздуха;

1,1 –коэффициент запаса по дымовому тракту;

t_Г =128 ^оС;

расход топлива, кг.

Для твердых частиц:

м³/с;

10,37 м³/с;

мг/м³.

Для оксида углерода:

мг/м³.

Для диоксида азота:

мг/м³.

Для диоксида серы:

мг/м³.

Расчет ПДВ

Предельно-допустимый выброс определяем по формуле

г/с,

где фоновая концентрация вещества, принимаем

предельно-допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Для твердых частиц:

г/с;

Для оксида углерода:

г/с;

Для диоксида азота:

г/с;

Для диоксида серы:

г/с.

Расчет степени очистки

Необходимая степень очистки от вредных веществ определяется по формуле

Для твердых частиц:

=.

=.

Расчет выбросов от котельной завода, работающей на природном газе

Рассчитываемая газовая котельная оснащенная четырьмя котлами ДКВР-10-23,высота трубы 30м. Выбросы при сжигании природного газа следующие: СО, NO_x, Hg и парниковые газы.

Показатели эмиссии при этом:

г/Гдж;

г/Гдж;

г/Гдж.

г/Гдж;

г/Гдж;

г/Гдж.

Пересчитываем расход газа, эквивалентный по тепловой производительности заданному количеству угля:

B_г= В_у ∙Q_у/Q_г=1,05∙25,95/33,8=0,806 м³/с = 16713216 м³/год

В_у - расход угля, кг/с.

Валовый выброс вредных веществ

Зная показатели эмиссии можно определить валовый выброс вредного вещества т/год, по формуле

где расход топлива м³/год;

теплота сгорания, МДж/кг.

Для оксида углерода:

г/с.

Для диоксида азота:

г/с.

Для ртути:

г/с.

Для парниковых газов:

г/с;

г/с;

г/с.

Максимальная концентрация вещества при его рассеивании

Максимальная концентрация вещества при его рассеивании С, мг/м³, определяется по формуле

где показатель стратификации атмосферы, принимаем = 200;

выброс вредного вещества, г/с;

коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ, принимается для газов , для твердых частиц ;

n, m, коэффициенты, принимаемые n = m = ;

Н высота трубы, м;

разность температур газа и окружающей среды,

132−8=124 ^оС;

V – объем газов, м³/с, определяется по формуле

где V_о – объем дымовых газов, V_о=11 м³/ м³;

коэффициент избытка воздуха;

1,1 –коэффициент запаса по дымовому тракту;

t_Г =132 ^оС;

расход топлива, м³.

м³/с;

Для оксида углерода:

мг/м³.

Для диоксида азота:

мг/м³.

Для ртути:

мг/м³.

Расчет ПДВ

Предельно-допустимый выброс определяем по формуле

г/с,

где фоновая концентрация вещества, принимаем

предельно-допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Для оксида углерода:

г/с;

Для диоксида азота:

г/с;

Для ртути:

г/с.

Расчет степени очистки

Необходимая степень очистки от вредных веществ определяется по формуле

Выбросы оксида углерода, трути, диоксида азота меньше ПДВ, следовательно, очистка от этих вредных веществ не нужна.

Расчет выбросов от нагревательных печей, работающей на природном газе

Рассчитываем выбросы от четырех нагревательных печей, высота трубы 12,5м. Расход газа одной печи 0,65 м³/час. Число часов работы 1580час/год. Выбросы при сжигании природного газа следующие: СО, NO_x, Hg и парниковые газы.

Показатели эмиссии при этом:

г/Гдж;

г/Гдж;

г/Гдж.

г/Гдж;

г/Гдж;

г/Гдж.

Рассчитаем количество газа необходимое для работы печей:

B_г = 0,65∙4∙1580=4108 м³/год

Валовой выброс вредных веществ

Зная показатели эмиссии можно определить валовой выброс вредного вещества т/год, по формуле

где расход топлива м³/год;

теплота сгорания, МДж/кг.

Для оксида углерода:

г/с.

Для диоксида азота:

г/с.

Для ртути:

г/с.

Для парниковых газов:

г/с;

г/с;

г/с.

Максимальная концентрация вещества при его рассеивании

Максимальная концентрация вещества при его рассеивании С , мг/м³, определяется по формуле

где показатель стратификации атмосферы, принимаем = 200;

выброс вредного вещества, г/с;

коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ, принимается для газов , для твердых частиц ;

n, m, коэффициенты, принимаемые n = m = ;

Н высота трубы, м;

разность температур газа и окружающей среды,

38−8=30 ^оС;

V – объем газов, м³/с, определяется по формуле

где V_о – объем дымовых газов, V_о=11 м³/ м³;

коэффициент избытка воздуха;

1,1 –коэффициент запаса по дымовому тракту;

t_Г =38 ^оС;

расход топлива, м³.

м³/с;

Для оксида углерода:

мг/м³.

Для диоксида азота:

мг/м³.

Для ртути:

мг/м³.

Расчет ПДВ

Предельно-допустимый выброс определяем по формуле

г/с,

где фоновая концентрация вещества, принимаем

предельно-допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Для оксида углерода:

г/с;

Для диоксида азота:

г/с;

Для ртути:

г/с.

Расчет степени очистки

Необходимая степень очистки от вредных веществ определяется по формуле

Выбросы оксида углерода, диоксида азота меньше ПДВ, следовательно, очистка от этих вредных веществ не нужна.

Вывод

При расчете выбросов вредных веществ и парниковых газов, максимальной концентрации вредных веществ при рассеивании и ПДВ для угольной и газовой котельной было определено, что при сжигании газа выбросы вредных веществ значительно меньше, чем при сжигании угля.

Список литературы

1. Сборник показателей эмиссии загрязняющих веществ в атмосферный воздух различными производствами, Т I. / Украинский научный центр технической экологии. – Донецк, 2004.

2. Губарь В.Ф., Захаров В.И., Ольховиченко В.А. Использование прородного газа в отопительных котельных. - Макеевка.: ДГАСА, 1999.