Практична робота №6.

Розрахунок викидів шкідливих речовин в атмосферу від котельні, яка працює на твердому паливі (вугіллі)

 

Загальні відомості

Витрати палива на теплопостачання населених пунктів є однією з вагомих складових у загальному паливно-енергетичному балансі країни. Сьогодні на теплопостачання у побутові та громадські будівлі в Україні витрачається більш ніж 250 млн т умовного палива на рік. Для цих цілей використовують природний газ, мазут, дизельне паливо, вугілля, торф, деревину та деякі інші види палива. Основною складовою частиною будь-якого виду палива є органічна речовина, яка складається з вуглецю, водню, кисню, азоту. Крім того у складі палива, залежно від його природи, майже завжди присутні сірка, сульфати і оксиди різних металів. Під час горіння палива відбувається окислення сполук з виділенням теплової енергії. При нестачі кисню відбувається неповне згоряння і кількість тепла значно зменшується, а кількість шкідливих домішок, що викидаються в атмосферу, збільшується.

Утворення твердих частинок (диму) залежить від складу палива й повноти згорання, він складається з пилу палива, що не згоріло,  з попелу, силікатів та інших частинок.

На Землі щороку спалюють біля 2 млрд т вугілля , біля 1 млрд т  нафти та газу, багато інших видів палива. При цьому в атмосферне повітря викидається близько 500 млн т діоксиду вуглецю, 120 млн т попелу і сажі, 60 млн т оксидів сірки, багато інших шкідливих домішок. Під час спалювання на процес горіння витрачається 25% кисню, що утворюється при фотосинтезі за рік.

Централізоване теплопостачання зменшує забруднення атмосфери продуктами згоряння палива. До  основних задач теплоенергетиків відносяться – максимальне використання виробничих потужностей котелень і опалювальних систем, зменшення викидів шкідливих речовин в атмосферу, економія палива, утилізація твердих відходів, що утворились в процесі спалювання.

Розрахунок шкідливих викидів в атмосферу від котельні залежить від того типу палива, що використовується в даній котельні.

 

  Розрахунок викидів шкідливих речовин в атмосферу від котельні, яка працює на твердому паливі (вугіллі).

Для котельні, яка працює на вугіллі, розраховують викиди в атмосферу наступних речовин:

-         оксиду вуглецю ( СО – чадний газ);

-         діоксиду сірки (SO2 );

-         діоксиду азоту (NO2 );

-         сажі і попелу.

а) Розрахунок викидів твердих речовин (сажі і попелу).

 

Mтр = B · А ∙ f · (1 – k1), т/рік,

де В – річні витрати палива, т;

     А – зольність палива у %;

     f – коефіцієнт, який залежить від типу топки котла;

      k1 – коефіцієнт, який залежить від типу попеловловлювача.

 

б) Розрахунок викидів чадного газу (оксиду вуглецю).

 

Мсо = 0,001 · В · q1 · R · Q · (1 – q2 /100), т/рік.

де q1 – втрати теплоти через хімічну неповноту згоряння палива;

     q2 – втрати теплоти через механічну неповноту згоряння палива;

      R – коефіцієнт, якій враховує втрату тепла (для вугілля в середньому  R = 0,7);

      Q – нижча теплота згоряння палива (для вугілля в середньому

             Q = 25,95 МДж/кг);

 

в).  Розрахунок викидів сірчистого газу (SO2);

 

МSO2 = 0,02 · В · S (1- g) · (1 – k2), т/рік.

де   S – вміст сірки в паливі у %;

       g – частка  SO2 , що залишилась зв’язана у попелі (g = 0,1);

       k2  – коефіцієнт, який залежить від роботи газовловлювача;

      

         г). Розрахунок викидів оксидів азоту

 

        М NO2 = 0,001 · В · Q · K NO2 (1 – k3 ); т/рік,

де  Q – нижча теплота згоряння палива (для вугілля в середньому

             Q = 25,95 МДж/кг);

        K NO2  коефіцієнт, який характеризує кількість оксидів азоту, що утворюється на 1 ГДж тепла, (для вугілля K NO2 = 0,085 кг/ГДж),

        k3 – коефіцієнт, якій залежить від технічних рішень газовловлювачів.

Користуючись таблицею 6.1 провести розрахунки викидів шкідливих речовин  в атмосферу.

Таблиця 6.1

 

варіанта

В

 т

А

 (%)

f

k1

k2

k3

q1

q2

 (%)

S

 (%)

1

35

7

0,002

0,1

0,07

0,1

0,36

10

0,5

2

65

8

0,003

0,15

0,1

0,11

0,37

12

0,6

3

67

7,5

0,002

0,13

0,11

0,12

0,39

11

0,7

4

78

8

0,003

0,14

0,09

0,13

0,4

11

0,8

5

90

9

0,002

0,16

0,085

0,09

0,38

12

0,9

6

102

8,5

0,003

0,13

0,1

0,12

0,41

13

1,0

7

88

8

0,002

0,15

0,08

0,1

0,42

12

1,1

8

97

9,5

0,003

0,14

0,09

0,11

0,4

11

1,2

9

67

10

0,002

0,12

0,085

0,13

0,37

12

1,0

10

56

11

0,003

0,16

0,08

0,09

0,38

10

1,1

11

55

11

0,002

0,16

0,1

0,13

0,39

9

0,8

12

47

10

0,003

0,13

0,09

0,09

0,42

9,5

1,1

13

65

9

0,002

0,12

0,08

0,1

0,4

9,5

1,0

14

105

9,6

0,003

0,11

0,085

0,12

0,38

11

0,9

15

125

8

0,002

0,14

0,1

0,11

0,37

12

0,9

16

135

9

0,003

0,15

0,09

0,13

0,42

11

0,8

17

140

8,5

0,002

0,17

0,08

0,09

0,39

12

1,1

18

128

9,5

0,003

0,14

0,1

0,1

0,4

13

1,0

19

220

8

0,002

0,125

0,09

0,12

0,37

10

0,8

20

210

7,5

0,003

0,14

0,08

0,13

0,39

9

0,9

21

111

9

0,002

0,135

0,085

0,1

0,4

9

1,1

22

123

8,5

0,003

0,14

0,1

0,09

0,38

10

0,8

23

155

9

0,002

0,15

0,09

0,11

0,37

11

0,9

24

147

9,5

0,003

0,12

0,08

0,12

0,42

12

1,0

25

180

9

0,002

0,125

0,085

0,1

0,4

11

0,8