Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Кафедра ЭА и МЛК

Расчётно-практическая работа по теме:

“Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций”

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках,- нетоксичные диоксид углерода СО₂ и водородный пар Н₂О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются также свободные вещества, как оксид углерода СО, оксиды серы SO_n, азота NO_n, сажа, соединения свинца, канцерогенные вещества (бенз(а)пирен) и др.

3. РАСЧЕТ СУММАРНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА

Расход топлива одним колом, г/с,

,

где - номинальная паропроизводительность i-го котла, , ,;

- энтальпия пара при сжигании угля, ,;

- энтальпия питательной воды, , ;

- низшая теплота сгорания топлива, ,;

- коэффициент полезного действия котла, ,

,

.

Суммарный расход топлива всеми котлоагрегатами тепловой станции ,,

,

.

4. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Выбросы твердых веществ (золы), ,

,

где - зольность топлива на рабочую массу, %,;

- безразмерный коэффициент, зависящий от типа топок и вида топлива, ;

- коэффициент полезного действия золоуловителя, ,

.

Выбросы оксидов серы, ,

,

где - содержание серы в топливе на рабочую массу, %, ;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, ;

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе, ,

.

Выбросы оксидов азота, ,

где - количество оксидов азота, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, , ;

- коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений, ,

Расчет выбросов окиси углерода, ,

,

где - количество оксидов углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, ,;

- потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %, ,

.

5. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Объем дымовых газов, выходящих из трубы за 1 с,,

,

где - температура уходящих газов, ,;

- действительный суммарный объем продуктов сгорания на один кг топлива, ,

,

где - теоретический объем продуктов сгорания соответственно трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха на 1 кг топлива,, ; ; ; ; ,

,

.

Диаметр устья дымовой трубы, м,

,

где - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы, , ,

.

Предварительное значение минимальной высоты дымовой трубы, м,

,

где - коэффициент, учитывающий метеорологические условия местности, ;

- масса i-го вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, ;

- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания твердых частиц в атмосфере, ; ;

- максимальная разовая предельно допустимая концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, , ; ; ;

- фоновая концентрация i-го вещества, характерная для данной местности, , ;

- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и средней температурой окружающего атмосферного воздуха самого жаркого месяца ,, , ,

;

;

;

;

;

Принимаем

Из ряда кирпичных дымовых труб ;

6. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВЫБОРА ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Действительная скорость выхода дымовых газов

,

где - диаметр устья трубы, м,

Безразмерные параметры:

;

;

;

, так как >2

Максимальная приземная концентрация каждого вредного вещества:

;

;

;

.

7. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Расстояние ,м от источника выбросов, на котором приземная концентрация i-го вещества при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения :

,

где - безразмерный коэффициент, при <100 и >2

;

,

, .

Значение опасной скорости ,м/с на уровне земли, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ:

При >2

Приземная концентрация i-го вредного вещества, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х, м от источника выброса при опасной скорости ветра :

,

атмосфера сжигание топливо примесь

где - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения ,

для золы:

при , ,

;

при ,

;

при ,

;

при , ;

при , ;

при , ;

для ,,:

при ,

;

при ,

;

при ,

;

при ,, ;

при , , ;

при ,, .

;

;

;

.

Результаты расчетов занесем в Таблицу 1.

Таблица 1 Значения концентраций вредных примесей

На основании полученных значений с_iпостроим график зависимости концентраций вредных веществ от расстояний источника выброса рисунок 1.

Рисунок 1 Зависимость приземной концентрации вредных примесей от расстояния источника выбросов.

ЛИТЕРАТУРА

Пугин Б.И. Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2000.-16 с.