Экология объекта

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 ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сжигания топлива:

Объем трехатомных газов:

Объем сухих дымовых газов при полном сгорании топлива:

(м3 /кг)

(м3 /кг)

(м3 /кг)

Объем 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 котел, 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.Расчетный расход топлива, кг/с

,

Где -потери 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 твердых продуктов сгорания:

Dч, мкм<1010-2020-3030-4040-5050-6060-8686-100>100
Mi, %61010108810335
0,060,10,10,10,080,080,10,030,35
Д0,060,160,260,360,440,520,620,65
X-1.55-0.99-0.64-0.355-0.150.050.310.39
Dгр10203040506086100
Lg dч11,3011,4771,6021,6991,7781,9342

,

Где -масса взвеси (в нашем случае равна 100),

Рассчитаем суммы:

Из уравнения: путем интегрирования получим систему уравнений с двумя неизвестными

;

;

.

4. ВЫБОР ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯ

Полный объем продуктов сгорания:

(м3 /кг)

Объемный расход продуктов сгорания:

м3 /с

Где – расчетный расход топлива;

– объем газа;

Объем 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)

ξ90 =90 – опытное значение коэффициента сопротивления циклона(табличное значение)

Dт50 =3.85 мкм – медианный размер опытных частиц

Lgση =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 твердых продуктов сгорания (летучей золы и несгоревшего топлива) в дымовых газах перед золоуловителем:

,

Концентрация твердых веществ в продуктах сгорания:

г/м3

Объемный расход продуктов сгорания при температуре уходящих газов:

м3 /с

Принимаем Dц =0.25;

Принимаю nц = 64, выбираю батарейный циклон типа БЦ 1 x 8 x 8

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)=0.95635

Максимальная степень очистки ηmax =0.955

Среднеэксплуатационная степень очистки η=ηз =0.85∙0.95635=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 твердых 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 твердого топлива 1,0 );

(г/кг)

(г/с)

(г/с)

5.3 Расчет 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 αт – 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*10-3 г /МДж

= 1.415МВт/ м2

МNO2 = 0.126*5=0.63 г/с

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

6.1 Расчет выбросов твердых продуктов сгорания

Суммарное количество твердых 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 твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

32,68- теплота сгорания углерода, МДж/кг;

,

Количество летучей золы в г/с, уносимой в атмосферу в составе твердых продуктов сгорания, вычисляют по формуле:

,

(г/с)

Количество коксовых остатков при сжигании твердого 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 0 C ; 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-ηз *Z =1- 0.81290.8= 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 D у тр = 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 fи :

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 mв 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 mв 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 fи :

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 = 75м

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД КОТЕЛЬНОЙ

При регенерации Na – катионитных фильтров кроме солей, содержащихся в исходной воде, сбрасываются продукты регенерации фильтров – Са Cl 2 и MgCl 2 , 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/лМг/лМг/лМг/лМг/лМг/лМг/лМг/л
2620,942,79,515035,521

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

Расчет 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 +H2 O

Na2 CO3 +H2 O=2NaOH+CO2

Kуп =Sкв /Sпв =25

(г/л) < 10г/л – сточные 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%


Экология объекта