Экология объекта
Суммарное количество твёрдых продуктов сгорания (летучей золы и несгоревшего топлива), поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов в г/с, вычисляются по формуле: Z — понижающий коэффициент (бензаперен улавливается в меньшей степени, чем зола. При температуре газов перед золоуловителем tзу = tух = 180 oC < 185 oC и сухих золоуловителях. Кг/м3) — плотность опытных частиц Суммарное количество… Читать ещё >
Экология объекта (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Институт транспортной техники и организации производства
Кафедра: «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»
Курсовая работа по дисциплине
«Источники загрязнения и технические средства защиты окружающей среды»
Экология объекта
Москва 2009 г.
Котельная с n=5 котлами КЕ-25−14МТ
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Теоретический объём воздуха, необходимый для полного сжигания топлива:
Объём трёхатомных газов:
Объём сухих дымовых газов при полном сгорании топлива:
(м3/кг)
(м3/кг)
(м3/кг) Объём водяных паров вычисляется по формуле:
— коэффициент избытка воздуха в топке
(м3/кг)
Действительно необходимое количество воздуха при =1,25:
(м3/кг)
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
1.Фактический расход на котёл, кг/с.
где D-фактическая паропроизводительность котла, т/ч ;
— низшая теплота сгорания топлива в МДж/кг ;
— К.П.Д. котла при ном. нагрузке ;
(кг/с)
2.Расчётный расход топлива, кг/с
,
гдепотери от механической неполноты сгорания ;
(кг/с)
3. Годовая выработка тепла Ти — число часов использования установленной мощности Ти = 4000 ч/год
(МДж/год) Годовой расход топлива:
3. ДИСПЕРСНЫЙ (ФРАКЦИОННЫЙ) АНАЛИЗ ПЫЛИ
Дисперсный состав уноса твёрдых продуктов сгорания:
dч, мкм | <10 | 10−20 | 20−30 | 30−40 | 40−50 | 50−60 | 60−86 | 86−100 | >100 | |
mi, % | ||||||||||
0,06 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,08 | 0,08 | 0,1 | 0,03 | 0,35 | ||
Д | 0,06 | 0,16 | 0,26 | 0,36 | 0,44 | 0,52 | 0,62 | 0,65 | ||
X | — 1.55 | — 0.99 | — 0.64 | — 0.355 | — 0.15 | 0.05 | 0.31 | 0.39 | ||
dгр | ||||||||||
Lg dч | 1,301 | 1,477 | 1,602 | 1,699 | 1,778 | 1,934 | ||||
гдемасса взвеси (в нашем случае равна 100) ,
Рассчитаем суммы:
Из уравнения: путём интегрирования получим систему уравнений с двумя неизвестными
;
;
.
4. ВЫБОР ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯ
Полный объём продуктов сгорания:
(м3/кг) Объёмный расход продуктов сгорания:
м3/с где — расчётный расход топлива;
— объём газа;
Объём продуктов сгорания, выходящий из трубы:
м3/с
Выбираю батарейный циклон БЦ :
Wопт=3.5 м/с — оптимальное значение скорости газов в циклоне с направляющим аппаратом типа «розетка» 25?(табличное значение) о90=90 — опытное значение коэффициента сопротивления циклона (табличное значение)
dт50=3.85 мкм — медианный размер опытных частиц
lg уз=0.46 — среднеквадратичное отклонение частиц от медианного размера Параметры эксперимента:
Dц=0.25 м
Wцт=4.5 м/с — опытное значение скорости газа в циклоне
(Па — динамическая вязкость газов
(кг/м3) — плотность опытных частиц Суммарное количество твёрдых продуктов сгорания (летучей золы и несгоревшего топлива) в дымовых газах перед золоуловителем:
Концентрация твёрдых веществ в продуктах сгорания:
г/м3
Объёмный расход продуктов сгорания при температуре уходящих газов:
м3/с
Принимаем Dц=0.25;
Принимаю nц= 64, выбираю батарейный циклон типа БЦ 1x8x8
Уточняю скорость:
м/с? Wопт
Коэффициент гидравлического сопротивления циклона:
К1 = 1 для D? 250 мм
К2 — поправка на запыленность газов К3 = 35 — поправка на компоновку циклонов в группу
Па — гидравлическое сопротивление циклона Параметры уходящих газов:
— плотность золы
;
Медианный размер частиц, улавливаемый циклоном:
мкм по таблице нормальной функции распределения Ф (x)=0.95 635
Максимальная степень очистки зmax=0.955
Среднеэксплуатационная степень очистки з=зз=0.85•0.95 635=0.8129
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
5.1 Оксиды серы
Суммарное количество оксидов серы МSO2 в г/с, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов, вычисляют по формуле:
где — содержание серы в топливе на рабочую массу, % ;
— доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле (по табл 2 (2)составляет 0,1);
— доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твёрдых частиц (для сухих золоуловителей принимаем равным нулю);
(г/с)
(г/с)
5.2 Оксиды углерода
Количество выбросов оксида углерода в г/с определяется по соотношению:
где — выход оксида углерода на единицу топлива, г/кг;
Здесь q3-потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;
R-доля потери теплоты q3, обусловленная наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода (принимают для твёрдого топлива 1,0);
(г/кг)
(г/с)
(г/с)
5.3 Расчёт выбросов оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива
Топка ТЧЗМ — топка с пневмомеханическим забрасывателем и цепной чешуйчатой решеткой обратного хода. Удельный выброс оксидов азота при сжигании твердого топлива, г/с:
где — удельный выброс оксидов азота, г /МДж;
где бт — коэффициент избытка воздуха в топке
R6 — остаток на сите с размером ячеек 6 мм%, принимаю R6= 0
— безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов при подаче их в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота; принимаю r=0 6.801*10-3г /МДж
=1.415МВт/ м2
МNO2 = 0.126*5=0.63 г/с
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЁРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
6.1 Расчёт выбросов твёрдых продуктов сгорания
Суммарное количество твёрдых продуктов сгорания (летучей золы и несгоревшего топлива), поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов в г/с, вычисляются по формуле:
где — зольность топлива на рабочую массу, % ;
— доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе);
— доля твёрдых частиц, улавливаемых в золоуловителях;
32,68- теплота сгорания углерода, МДж/кг;
Количество летучей золы в г/с, уносимой в атмосферу в составе твёрдых продуктов сгорания, вычисляют по формуле:
(г/с) Количество коксовых остатков при сжигании твёрдого топлива в г/с, образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле:
(г/с)
6.2 Расчет выбросов бензапирена
Выброс бензапирена поступающего в атмосферу с дымовыми газами в г/с рассчитывают по уравнению :
массовая концентрация бензапирена в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха ;
объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1 н) топлива при
При сжигании твердого топлива, А — коэффициент, характеризующий тип колосниковой решетки, для угля — 2,5
R — коэффициент, характеризующий температурный уровень экранов (при р=24 ата,
tn=221,78>150 0C; R=350
Кд = 1 — коэффициент, учитывающий концентрацию бензаперена при неполной нагрузке котля
Кзу — коэффициент, учитывающий степень улавливания бензапирена золоуловителем.
Z — понижающий коэффициент (бензаперен улавливается в меньшей степени, чем зола. При температуре газов перед золоуловителем tзу = tух = 180 oC < 185 oC и сухих золоуловителях.
Кзу = 1-зз*Z =1- 0.81 290.8= 0.35
= 1.463*10-3 мг/нм3
г/с
7. РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНО НЕОБХОДИМОЙ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ
Диаметр устья дымовой трубы, м :
температура уходящих газов;
скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы, принимаю 25 м/с
Принимаю Dутр = 1,8
Предварительная минимальная высота дымовой трубы по приведенным газам м :
Масса приведенного газа:
А — коэффициент стратификации атмосферы для Мурманска 160
F=1
— коэффициент, зависящий от степени очистки циклона
— значение коэффициентов в первом приближении
— коэффициент рельефа местности Фоновая концентрация приведенного газа:
максимально разовые предельные допустимые концентрации;
— фоновая концентрация SO2
— фоновая концентрация NO2
— фоновая концентрация NO
— фоновая концентрация золы
— ПДК максимально разовая для SO2
— ПДК максимально разовая для NO2
— ПДК максимально разовая для NO
— ПДК максимально разовая для CO
— ПДК максимально разовая для NO
— ПДК максимально разовая для золы Определяются коэффициенты f и :
Опасная скорость ветра на высоте устья трубы
Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f :
Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра :
Определяется минимальная высота дымовой трубы во втором приближении :
Выполняем второй уточняющий расчет .
Определяются коэффициенты f и v :
Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f :
Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра :
Определяется минимальная высота дымовой трубы в третьем приближении :
Выполняем третий уточняющий расчет .
Определяются коэффициенты f и v :
Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f :
Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра: n3 =2,4
Определяется минимальная высота дымовой трубы в четвертом приближении:
Т.к. разница между меньше 0.5 м, то расчет выполнен верно .
Выбираем дымовую трубу из кирпича со следующими
стандартными размерами :
Предварительная минимальная высота дымовой трубы для твердых веществ м :
(г/с) Определяются коэффициенты f и :
Опасная скорость ветра на высоте устья трубы:
Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f :
Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра: n=2,5 Определяется минимальная высота дымовой трубы во втором приближении :
Окончательно выбираем дымовую трубу из кирпича со следующими стандартными размерами: Dтр = 1.8м Hтр = 75 м
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД КОТЕЛЬНОЙ
При регенерации Na — катионитных фильтров кроме солей, содержащихся в исходной воде, сбрасываются продукты регенерации фильтров — СаCl2 и MgCl2, а также избыток поваренной соли, который берется для более глубокой регенерации фильтрующего материала. При проведении операции взрыхления возможно попадание в сток измельченного фильтрующего материала; используемая для регенерации техническая поваренная соль содержит до 7% различных примесей, которые также попадают в сток.
Котловая вода в котлах низкого среднего давления после необходимых стадий обработки воды в основном содержит легкорастворимый катион натрия и анионы: .
Все катионы и анионы, поступающие в котел с химически очищенной водой, не претерпевают изменений с повышением давления, температуры и концентрации солей при испарении, кроме бикарбоната натрия, который частично (около 60%) разлагается в барботажном деаэраторе и окончательно в котле по уравнению:
Показатели воды, приходящей на ВПУ.
мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | |
20,9 | 42,7 | 9,5 | 35,5 | |||||
1) Пересчитываем данные анализа в мг-экв/л:
— верно
2) Общая жесткость:
3) Карбонатная жесткость:
4) Некарбонатная жесткость:
мг-экв/л
Количество сточной воды:
Расход воды на продувку Расчёт расхода воды на собственные нужды:
Расход соли на приготовление регенерирующего раствора:
(кг/сут) где = 100 (г/г-экв)-удельный расход соли на регенерацию при общей жесткости воды до 5 г-экв/м3
Расход воды на регенерацию:
(м3/сут)
— доля химически чистой соли СРР = 6% - концентрация регенерационного раствора.
= 1041.3 (кг/м3) — плотность регенерационного раствора.
Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации:
(м3/сут)
— удельный расход воды на отмывку
(м3/сут) Количество сточной воды:
В стоках ВПУ будут CaCl2,MgCl2 и избыточный NaCl.
Доля кальция, удаляемого из фильтра в продуктах регенерации:
Количество CaCl2 и MgCl2, сбрасываемое в течение суток:
(кг/сут.)
(кг/сут.)
где 55,5 и 47,6 — эквивалентная масса CaCl2 и MgCl2 .
(кг/сут) где 58,5 (г/г-экв) — теоретический удельный расход соли на регенерацию.
Общее количество солей, сбрасываемых в сутки:
(кг/сут.)
2HCO3- =CO2+3+CO2+H2O
Na2CO3+H2O=2NaOH+CO2
kуп=Sкв/Sпв=25
(г/л) < 10г/лсточные воды котельной можно отправить без очистки в дренаж.
9. РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ГАЗАХ ЗА КОТЛОМ
1) массовая концентрация:
;
мг/;
;
2) Объемная концентрация в частях на миллион :
где:-плотность газа при НФУ, кг/н;
;
Определение удельных выбросов:
(МВт)
МВт
г/МДж.
г/МДж
г/МДж
г/МДж — до золоуловителя
г/МДж — после золоуловителя
3)Токсичность выбросов за котлом и в устье трубы Токсичность за котлом:
Токсичность после золоуловителя (в устье трубы):
Эффективность установки золоуловителя:
С помощью золоуловителя снизилась токсичность на 37.77%