Методика расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании водоугольного топлива

МЕТОДИКА

расчета выбросов загрязняющих веществ

при сжигании водоугольного топлива

1990 г.

РАЗРАБОТАНА              Институтом горючих ископаемых НПО "Гидротрубопровод"

ИСПОЛНИТЕЛИ              А.И.Финягин, И.Х.Володарский, Г.А.Филиппов Г.Н. Делягин, С.Т.Евдокимова

СОГЛАСОВАНА               Нач.управления Минприроды СССР тов.Довбенко

Методика предназначена для расчёта выбросов в атмосферу твёр­дых частиц, моноксида углерода, оксидов серы и азота при сжигании водоугольного топлива (ВУТ) в топках паровых котлов паропроизводи­тельностью до 30 т/ч и водогрейных котлов теплопроизводительностью до 30 МВт. Данная методика является дополнением "Методических ука­заний по расчёту выбросов загрязняющих веществ при сжигании топли­ва в котлах производительностью до 30 т/ч", утверждённых Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 5.06.65 г.

1.     Расчёт выбросов твёрдых частиц летучей золы и недогоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата при сжигании водоугольного топлива, выполняется по формуле

         ,                          (1)

где                В - расход водоугольного топлива, т/год, г/с;

а_ун - доля золы топлива в уносе;

 - зольность топлива на рабочую массу, %;

- потери тепла с уносом от механической неполноты сго­рания топлива, %;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

 - доля твёрдых частиц, улавливаемых в золоуловителях.

Значения , а_ун, ,  принимаются по фактическим средним экс­плуатационным показателям; при отсутствии этих данных  опреде­ляется по характеристикам сжигаемого топлива, а_ун принимается рав­ной 0,95, а  =0,7 % η_з определяется по техническим данным при­меняемых золоуловителей.

2.     Расчёт выбросов оксидов серы в пересчёте на SO₂(т/год, г/с), поступающих в атмосферу с продукта­ми сгорания водоугольного топлива, выполняется по формуле

          ,                 (2)

где                В - расход водоугольного топлива, т/год, г/с;

S^r - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемая летучей золой топлива;

принимается в зависимости от мольного отношения

Ca^экв/S = 5,71 ·10^-3 ·A^r/S^r(CaO+1,39MgO),

где CaO, MgO - содержание оксидов кальция и магния в золе водоуголь­ного топлива, % масс.;

- доля оксидов серы, улавливаемых за котлоагрегатом;

для сухих золоуловителей принимается равной нуле, для мокрых золоуловителей - в зависимости от щёлочности оро­шающей воды; при наличии сероулавливающих установок - в соответствии с их техническими характеристиками.

3.     Расчёт выбросов моноксида угле­рода (т/год, г/с) выполняется по формуле

           ,                                                       ( 3 )

где                В - расход юдоугольного топлива, т/год, г/с;

Q_i^r - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

K_co = 0,985q₃ - количество моноксида углерода, отнесённого к низ­шей теплоте сгорания топлива, кг/I Дж;

q₃- потери тепла от химической неполноты горения, %;

q₄ - потери тепла от механической неполноты горения топлива.

При отсутствии эксплуатационных данных принимается q₄ ≈ 0,7 %; для α ≥1,05 q₃ = 0, а при α < 1,05 q₃ ≈ 0,15%.

4.  Расчёт выбросов оксидов азота в пересчёте NO₂ (т/год, г/с) выполняется по формуле

          ,            ( 4 )

где                B - расход водоугольного топлива, т/год, г/с;

 - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

 - параметр, характеризующий количество оксидов азота, от­несённое к низшей теплоте сгорания топлива при α = 1,2, кг/ГДж;

 - коэффициент, учитывающий влияние коэффициента избытка воздуха в конце топки на выход оксидов азота;

r - коэффициент рециркуляции дымовых газов, %;

 - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий их пода­чи в топку;

 - коэффициент, характеризующий снижение выброса оксидов азота при подаче части воздуха помимо основных горелок (двухступенчатое сжигание);

q₄ - потери тепла от механической неполноты горения, %.

Параметр ,определяется по графику рис.1 в зависимости от но­минальной мощности топки котлоагрегата. Номинальная тепловая мощ­ность топки вычисляется как

              , кВт,

или           , кВт,

где  - номинальная теплопроизводительность котлоагрегата, кВт;

D - номинальная паропроизводительность котлоагрвгата, т/ч;

 - разность энтальпий вырабатываемого котлом пара и пита­тельной воды, кДж/кг;

η - кпд котлоагрегата, брутто.

Значение коэффициента  в зависимости от α принимается:

Значения коэффициента  при номинальной нагрузке и r≤30% принимаются:

при вводе газа рециркуляции по наружному каналу горелок - 0,020

при вводе газа рециркуляции в воздушное дутьё                        - 0,025

В зависимости от доли воздуха, подаваемого в топку помимо ос­новных горелок - ,        % значения  принимаются:

При нагрузке котла, отличающейся от номинальной, значение следует умножить на  или на , где Q_ф и D_ф - фак­тическое тепло и паропроизводительности котлоагрегата.

5. Расчёт удельных выбросов и кон­центраций загрязняющих веществ в дымовых газах.

5.1. Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу рассчитываются по формуле

                                    , кг/IДж(г/МДж), (5)

где          M_i - массовый выброс загрязняющего вещества, г/с, определя­емый по формулам ( 1-4 );

 β - расход топлива, г/с;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

5.2. Концентрации загрязняющих ве­ществ в продуктах сгорания в устье дымовой трубы вычисляются по формулам

                                 , мг/м³,                                   (6)

                 , мг/м³,                                   (7)

где          М_i и B - массовый выброс и расход топлива, г/с;

,  - объёмы влажных и сухих продуктов сгорания водоугольного топлива при нормальных условиях, м³/кг₍ вычис­ляемые по элементному составу рабочей зольности и влажности водоугольного топлива при коэффициенте избытка воздуха за котлоагрегатом (α_yx). Могут быть также определены по формулам

            , м³/кг                                     (8)

         , м³/кг                                     (9)

где        v_r, v_cr - удельные объёмы продуктов сгорания водоугольного топлива при нормальных условиях при =1, м³/МДж; некоторые их значения приведены в приложении;

 - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.