Экологический контроль выбросов в атмосферу. Очистка сточных вод

Задача 1. На сооружениях механической очистки сточных вод производится очистка от взвешенных веществ. Перед подачей на отстаивание в сточные воды дозируются коагулянт (расход 100 мг сухого вещества коагулянта/л сточной воды) и флокулянт (расход 10 мг сухого вещества флокулянта/л сточной воды). Реагенты вводятся в сточную воду в виде водных растворов. Концентрации растворов: коагулянта - 5%, флокулянта - 0,1% масс. Содержание взвешенных веществ в загрязненных сточных водах Сисх = 1600 мг/л. Степень очистки от взвешенных веществ составляет Э = 97.5 %. Осадок, удаляемый из отстойников, имеет плотность 1040 кг/м3, влажность W = 92 %. Определить объем очищенных сточных вод, если объем загрязненных сточных вод составляет Qисх = 85 тыс. м3/год. При расчетах принять, что добавляемые реагенты полностью переходят в осадок. Плотность сточных вод и растворов реагентов принять равной 1000 кг/м3.

Решение

Рис. 1

Масса сухого вещества коагулянта Мк , необходимого для очистки сточных вод:

Мк = Qисх * mк,(1)

где Qисх - расход загрязненных сточных вод;к - расход сухого вещества коагулянта.

Мк = 85 * 106 л/год * 1* 10-4 кг/л = 8500 кг/год

Для приготовления 5%-ого раствора коагулянта потребуется Vк воды:

к = (Мк / 0,05) * 0,95 = (8500 /0,05)*0,95 = 161 500 кг/год

Или Vк =161,5 м3/год

Масса сухого вещества флокулянта Мф, необходимого для очистки сточных вод:

Мф = Qисх * mф,(2)

где mф - расход сухого вещества флокулянта.

Мф = 85 * 106 л/год * 1* 10-5 кг/л = 850 кг/год

Для приготовления 0,1%-ого раствора флокулянта потребуется Vф воды:

ф = (Мф / 0,001) * 0,999 = (850 /0,001)*0,999 = 849,2 т/год

Или Vф =849,2 м3/год

В состав осадка сточных вод входят:

·Коагулянт;

·Флокулянт;

·Взвешенные вещества

·вода

Количество взвешенных веществ, переходящих в осадок Gул :

ул = Gисх* Э/100 = Qисх * Сисх *Э / 100,(3)

где Gисх - массовый расход взвешенных веществ в загрязненных сточных водах;

Сисх - концентрация взвешенных веществ в загрязненных сточных водах;

Э - степень очистки от взвешенных веществ, %.ул = 85 000 м3/год * 1600 г/м3* 97,5/100 = 132,6 т/год

Масса твердой фракции осадка Gос:ос = Gул + Мк+ Мф = 132,6 + 8,5 + 0,85 = 141,95 т/год

Количество воды, отводимой с осадком Qос:

Qос = ,

где W - влажность осадка, %.ос = = 1627,3 т/год

Или 1627,3 м3/год.

Количество очищенных сточных вод Qкон:

кон = Qисх + Vк + Vф - Qос = 85 000 м3/год + 161,5 м3/год + 849,2 м3/год -- 1627,3 т/год = 84383,4 м3/год

Ответ: 84383,4 м3/год

Задача 2. Рассчитать валовые (годовые) выбросы в атмосферу на участке нанесения лакокрасочных покрытий (ЛКП) пневматическим способом. Производительность участка составляет Q= 1400 тыс. м2 покрытия в год. Технологическая схема процесса включает операции нанесения и сушки покрытия. Выбросы от стадии нанесения покрытия очищаются в гидрофильтре с эффективностью 85% по аэрозольным частицам и 10% по парам органических соединений. На участке используется лакокрасочный материал (ЛКМ), приготовленный путем смешения эмали и растворителя (разбавителя) в соотношении 2:1. Состав исходных ЛКМ приведен в табл. 1. Расход готового к использованию ЛКМ составляет m = 480 г/м2 покрытия.

Таблица 1

Марка ЛКМДоля твердой составляющей в ЛКМ, ft, %Доля летучей части в ЛКМ, fp, %Наименование вещества, входящего в летучую часть ЛКМСодержание веществ в летучей части ЛКМ, fk,%Эмаль МЛ-1585347н-бутанол37,03ксилол32,25УВ ароматические7,68УВ С1-С104,92УВ алициклические7,98УВ непредельные10,14Растворитель РКБ-10100н-бутанол50ксилол50

Решение:

Рис. 2

Расчет ведется согласно Руководящему документу республики Беларусь «Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при использовании лакокрасочных материалов», утвержденному постановлением министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды республики Беларуси 28 мая 2002 г. № 11

На участке используется лакокрасочный материал (ЛКМ), приготовленный путем смешения эмали и растворителя (разбавителя) в соотношении 2:1. Следовательно для приготовленного ЛКМ:

Доля твердой составляющей в ЛКМ ft = 53*2/3 + 0*1/3 = 35,3%

Доля летучей части в ЛКМ, fp = 47*2/3 + 100*1/3=64,7 %

Количество красочного аэрозоля (Ma), в тоннах, выделяющегося или выбрасываемого в атмосферный воздух при условии газоочистки, при нанесении лакокрасочного материала на поверхность изделия, определяется по формуле (1)

Ма = Мк · fa · ft · (1 - n) ? 10-4; т (1)

где Мк - масса лакокрасочного материала, используемого для покрытия, т;

fa - доля лакокрасочного материала, потерянного в виде аэрозоля, в процентах- доля твердой составляющей в лакокрасочном материале в процентах;- степень очистки, в долях от единицы.

При пневматическом способе нанесения покрытия принимают следующие значения:

доля лакокрасочного материала, потерянного в виде аэрозоля fa= 30 %

Доля летучих растворителей от общего их содержания в ЛКМ, выделяющихся при

·окраске fpo = 25%

·сушке fpc = 75%

Масса лакокрасочного материала, используемого для покрытия, Мк определяется по формуле (2:

Мк = Q · m,(2)

где Q - Производительность участка;- Расход готового к использованию ЛКМ.

Мк = 1400 000 м2/год · 480 г/м2 = 672 т/год

По формуле (1) найдем Ма:

Ма = 672 · 30 · 35,3 · (1 - 0,85) ? 10-4 = 10,676 (т/год)

Общее количество загрязняющих веществ, выделяющихся и выбрасываемых в атмосферный воздух, при наличии газоочистки, содержащихся в летучей части лакокрасочного материала при нанесении покрытия, определяется по формуле (3)

= Mk · fp · fpo ·(1 - n) ? 10-4; т (3)

где fp - доля летучей части в процентах от общей массы лакокрасочного материала;

fpo - доля летучих растворителей от общего их содержания в лакокрасочном материале.= 672 · 64,7 · 25 · (1-0,1) ? 10-4 = 97,83 (т/год)

Общее количество загрязняющих веществ, выделяющихся и выбрасываемых в атмосферный воздух, при наличии газоочистки, содержащихся в летучей части лакокрасочного материала при сушке, определяется по формуле (4)

Ма = Мк ·fp · fpc ·(1 - n) ? 10-4; т , (4)

где fpc - доля летучих растворителей от общего их содержания в лакокрасочном материале при сушке

Ма = 672 ·64,7 · 75 ·(1 - 0,1) ? 10-4 = 293,48 (т/год)

Общее количество загрязняющих веществ, выделяющихся и выбрасываемых в атмосферный воздух, содержащихся в летучей части лакокрасочного материала Мобщ составляет:

Мобщ = 97,83 + 293,48 = 391,31 (т/год)

Выделение или выброс в тоннах, при наличии газоочистки, индивидуального загрязняющего вещества, содержащегося в лакокрасочном материале при нанесении покрытия (Mo) и сушке (Mc), определяется по формулам (5) и (6)

Мо = Мк · fp · fpo · fk ·(1 - n) ? 10-6; т, (5)

где fk - доля содержания загрязняющего вещества в летучей части лакокрасочного материала в процентах.

Значения fk для приготовленного ЛКМ представлены в таблице 2.

Таблица 2

Название в-ваРасчет значения fkfk, %н-бутанол37,03*2/3+50*1/341,35ксилол32,25*2/3+50*1/338,17УВ ароматические7,68*2/35,12УВ С1-С104,92*2/33,28УВ алициклические7,98*2/35,32УВ непредельные10,14*2/36,76

Мс = Мк · fp · fpс · fk ·(1 - n) ? 10-6; т, (6)

Рассчитаем значения Мо и Мс для всех групп веществ, входящих в состав приготовленного ЛКМ:

н-бутанол

Мо = 672 · 64,7 · 25 · 41,35 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 40,451 т/год,

Мс = 672 · 64,7 · 75 · 41,35 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 121,354 т/год,

Мобщ = 40,451 + 121,354 = 161,805 т/год.

Ксилол

Мо = 672 · 64,7 · 25 · 38,17 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 37,340 т/год,

Мс = 672 · 64,7 · 75 · 38,17 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 112,021 т/год,

Мобщ = 37,340 + 112,021 = 149,361 т/год.

УВ ароматические

Мо = 672 · 64,7 · 25 · 5,12 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 5,009 т/год,

Мс = 672 · 64,7 · 75 · 5,12 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 15,026 т/год,

Мобщ = 5,009 + 15,026 = 20,035 т/год.

УВ С1-С10

Мо = 672 · 64,7 · 25 · 3,28 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 3,209 т/год,

Мс = 672 · 64,7 · 75 · 3,28 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 9,626 т/год,

Мобщ = 3,209 + 9,626 = 12,835 т/год.

УВ алициклические

Мо = 672 · 64,7 · 25 · 5,32 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 5,204 т/год,

Мс = 672 · 64,7 · 75 · 5,32 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 15,613 т/год,

Мобщ = 5,204 + 15,613 = 20,817 т/год.

УВ непредельные

Мо = 672 · 64,7 · 25 · 6,76 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 6,613 т/год,

Мс = 672 · 64,7 · 75 · 6,76 ·(1 - 0,1) ? 10-6 = 19,839 т/год,

Мобщ = 6,613 + 19,839 = 26,452 т/год.

Ответ:

Красочный аэрозоль, т/год10,676Общее количество летучих загрязняющих веществ, т/год391,31н-бутанол, т/год161,805ксилол, т/год149,361УВ ароматические, т/год20,035УВ С1-С10, т/год12,835УВ алициклические, т/год20,817УВ непредельные, т/год26,452

Задача 3. На сооружениях очистки сточных вод образуется осадок, который перед использованием последовательно проходит стадии кондиционирования, обезвоживания и стабилизации. Кондиционирование производится при помощи флокулянта (расход 5 кг сухого вещества реагента на 1 т сухого вещества осадка). Концентрация рабочего раствора флокулянта 0,1% масс. Обезвоживание производится на вакуум-фильтрах. Для стабилизации к осадку добавляют известь в количестве 10% (по CaO) от массы сухого вещества осадка. Содержание CaO в извести 55% (остальное - твердые примеси). Определить объем фильтрата и содержание в нем взвешенных веществ, если до обработки количество осадка составляло Qн 4800т/год влажностью Wн 97,3%, после всех стадий обработки Qк 520 т/год влажностью Wк 72,5%. При расчетах принять, что флокулянт, добавляемый перед обезвоживанием, полностью переходит в твердую фазу осадка.

Решение:

Рис. 3

Содержание сухих веществ в осадке Gн, поступающем на очистку:

н = Qн*(1 - Wн/100) = 4800 т/год * (1 - 97,3/100) = 129,6 т/год

Необходимое количество флокулянта Gфл:

фл = Gн *mфл,

где mфл - расход флокулянта.фл = 129,6 т/год * 5 кг/т = 648 кг/год

Количество необходимого 0,1 % -ого раствора флокулянта Qфл:фл = Gфл/0,001=648 кг/год /0,001 = 648 т/год

Масса взвешенных веществ, подаваемых на обезвоживание G1:

G1 = Gн + Gфл = 129,6 т/год + 0,648 т/год = 130,248 т/год

Количество осадка, поступающего на обезвоживание Q1:

= Qн + Qфл = 4800 т/год + 648 т/год = 5448 т/год

Масса сухого вещества осадка после обработки Gк:

к = Qк*(1 - Wк/100) = 520 т/год * (1 - 72,5/100) = 143 т/год

В состав Gк входят взвешенные вещества после стадий обезвоживания (в потоке осадка) и известняк.

Пусть G2 - масса взвешенных веществ в потоке осадка, подаваемого на стабилизацию, тогда 0,1* G2/0,55 - количество необходимого известняка.

Составим и решим уравнение:

+ 0,1* G2/0,55 = 143 т/год

= 121,186 т/год

количество необходимого известняка:изв = 0,1/0,55 * 121,186 т/год = 22,034 т/год

Масса потока, поступающего на стабилизацию Q2:

= Qк - Gизв = 520 т/год - 22,034 т/год = 497,966 т/год

Масса фильтрата, образующегося на стадии обезвоживания Qф:

ф = Q1 - Q2 = 5448 т/год - 497,966 т/год = 4947 т/год

Масса взвешенных веществ, отводимых с фильтратом Gф:

ф = G1 - G2 = 130,248 т/год - 121,186 т/год = 9,062 т/год

Концентрация взвешенных веществ в фильтрате Св.в. :

Св.в. = Gф/ Qф * 100% = 9,062 т/год / 4947 т/год * 100% = 0,18 %

Ответ: объем фильтрата, образующегося на стадии обезвоживания 4947 м3/год, Концентрация взвешенных веществ в фильтрате 0,18 %

Задача 4. Линия никелирования стальных деталей включает 9 ванн, через которые последовательно проходят обрабатываемые металлические детали. Ванны на линии являются колокольными. На основе удельных показателей определить валовые (годовые) выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и объем промывных сточных вод для процесса нанесения гальванических покрытий. Производительность гальванической линии F = 1,5 м2 покрытия в час, эффективный фонд рабочего времени Т = 2050 ч/год

Таблица 3 Последовательность операций при нанесении гальванических покрытий

№ операцииS, м2Назначение ванны10,9Химическое обезжиривание в растворе щелочи20,6горяч.2-каскадная промывка30,9химическое травление в растворе HCl (220 г/л)40,5холод. 2-каскадная промывка50,8химическое активирование в растворе HCl (50 г/л)60,5холод. проточная промывка71,2никелирование сульфатное80,6улавливание после никелирования90,5холод. 2-каскадная промывка

Таблица 4 Удельные выбросы вредных веществ в процессах нанесения гальванических покрытий

Технологический процессВыделяющиеся вредные веществаКоличество, выделяющееся с поверхности зеркала ванны, m, г/(м2·ч)Обезжиривание в растворах щелочи:химическоеNaOH1,0Химическое травление (обработка) изделий:в растворах HCl, концентрацией:до 200 г/лHCl1,1200-250 г/лHCl3,0Никелирование в сульфатных растворахрастворимые соли Ni0,11Промывка в воде--

Удельный вынос раствора из ванны при обработке в колоколах:

·кислые растворы 0,4 л/м2

·щелочные растворы 0,6 л/м2

Таблица 5 Кратность разбавления при промывке

Наименование операции, после которой производится промывкаКАктивирование перед кислой ванной1000Никелирование5200Обезжиривание500Травление черных металлов8600

Решение:

объем промывных сточных вод гальванического производства следует принять равным количеству воды, расходуемому на промывку деталей. Расход воды на промывку Q (л/ч) определяется по формуле

, (1)

где n - количество одинарных ванн промывки, прямоточных ступеней промывки или ванн (в том числе каскадных) с автономной подачей воды; q - удельный вынос (унос) раствора из ванны с поверхностью деталей, л/м2; F - площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени (производительность линии или технологической ванны), м2/ч; N - количество ступеней промывки (одинарная ванна, ступень прямоточной промывки или каскад противоточной промывки); б - коэффициент, учитывающий наличие ванны улавливания:1,0 при отсутствии ванн улавливания; 0,4 при одной ванне; 0,15 при двух ваннах и 0,06 при трех ваннах улавливания; K - кратность разбавления, или качество промывки.

Определим количество сточных вод после обезжиривания Q1:

Q1= 1*0,6 л/м2* 1,5 м2/ч* = 20,12 л/ч

Количество сточных вод после травления соляной кислотой Q2:2= 1*0,4 л/м2* 1,5 м2/ч* = 55,64 л/ч

Количество сточных вод после активирования в растворе соляной кислотой Q3:3= 1*0,4 л/м2* 1,5 м2/ч* = 600 л/ч

Определим количество сточных вод после никелирования Q4:4= 1*0,4 л/м2* 1,5 м2/ч* = 27,36 л/ч

Общее количество сточных вод, образующихся за год Qобщ:

общ = (Q1 + Q2 + Q3 + Q4)*Т,

где Т - эффективный фонд рабочего времени, ч/год.общ = (20,12 л/ч + 55,64 л/ч + 600 л/ч +27,36 л/ч)* 2050 ч/год = 1441,4 м3/год

В упрощенном виде валовый (годовой) выброс загрязняющего вещества М при нанесении гальванических покрытий определяется по формуле:

М = S * m * Т,

Где S - площадь поверхности зеркала ванны, м2

m - количество выделяющихся с поверхности загрязняющих веществ, г/(м2*ч)выделяется при химическом обезжиривании в растворе щелочи:

М NaOH = 0,9 м2 *1 г/(м2*ч)*2050 ч/год = 1845 г/годвыделяется при травлении и активировании в растворе соляной кислоты:

М HCl = (0,9 м2 *3,0 г/(м2*ч) +0,8 м2 *1,1 г/(м2*ч)) *2050 ч/год = 7339 г/год

растворимые соли Ni выделяются при никелировании:

М Ni = 1,2 м2 *0,11 г/(м2*ч)*2050 ч/год = 270,6 г/год

Ответ: выбросы в атмосферу: NaOH - 1845 г/год, HCl - 7339 г/год, растворимые соли Ni - 270,6 г/год

Задача 5. Определить минимальное и максимальное время аспирации при отборе пробы на содержание аммиака, если его ориентировочная концентрация в выбросах составляет С = 7 мг/м3. Проба отбирается на жидкий поглотитель (V = 20 см3). Диапазон измеряемых концентраций для используемого метода анализа составляет Дmin=1 мкг/см3 , Дmax = 50 мкг/см3 анализируемой жидкой пробы. Производительность аспиратора G =2,5 л/мин.

Решение:

Минимальное количество аммиака в пробе, необходимое для проведение анализа:

Мmin = Dmin * V = 1 мкг/ см3 * 20 см3 = 20 мкг

Минимальное время аспирации tmin для получения пригодной для анализа пробы:

min = Мmin /(G*C) = 20 мкг / (2,5 л/мин * 7 мкг/л) = 1,14мин = 1 мин 8 с

Максимальное количество аммиака в пробе, необходимое для проведение анализа:

Мmax = Dmax * V = 50 мкг/ см3 * 20 см3 = 1000 мкг

Максимальное время аспирации tmax для получения пригодной для анализа пробы:

max = Мmax /(G*C) = 1000 мкг / (2,5 л/мин*7 мкг/л) = 57,14 мин = 57 мин 8 с

Ответ: tmin =1 мин 8 с; tmax= 57 мин 8 с

Задача 6. Определить производительность аспиратора при отборе пробы промышленных выбросов на содержание аэрозольных частиц. Скорость газовоздушного потока в газоходе, из которого отбирается проба, составляет W 9 м/с. Диапазон, в котором возможно регулировать производительность аспиратора, G от 10 до 25 л/мин. В наличии имеется комплект наконечников пробоотборных трубок с диаметрами d1= 4 мм, d2 = 6 мм, d3 = 8 мм. Определить содержание пыли в выбросах для принятой производительности аспиратора, если привес пыли в фильтрующем устройстве составил 0,1 г, время аспирации - 12 мин, температура газовоздушного потока, отбираемого из газохода - t 60оС, избыточное давление ± ?Р = +50 па. Ра = 98,3 кПа

Решение:

При отборе проб воздуха из организованных источников на содержание аэрозольных частиц (пыли) необходимым условием является соблюдение условия изокинетичности, т.е. равенства скоростей газовоздушного потока в измеряемом сечении и в наконечнике проботборного устройства. Изокинетический режим пробоотбора обеспечивает представительность отобранной пробы по дисперсному составу. Т. е. должно соблюдаться следующее равенство:

= w1 = w2 = w3,(1)

где W - Скорость газовоздушного потока в газоходе, из которого отбирается проба;, w2, w3 - скорость газав наконечнике проботборного устройства диаметром d1, d2, d3 соответственно.

Производительность аспиратора при отборе пробы G можно определить поформуле:

= W * S, (2)

Где S - площадь сечения наконечника для отбора проб:

, (3)

= 9 м/с * = 0,113 л/с = 6,78 л/мин= 9 м/с * = 0,192 л/с = 11,52 л/мин= 9 м/с * = 0,452 л/с = 27,12 л/мин

Т.к. G1 меньше, чем минимально возможная (10 л/мин) производительность аспиратора, а G3 больше, чем максимально возможная (25 л/мин), то пробы, отобранные через наконечники диаметрами d1 и d3 не могут являться представительными в связи с невыполнением условия изокинетичности.

Поэтому принимаем, что пробоотбор производится через наконечник диаметром d2 = 6 мм с производительностью аспиратора при пробоотборе 11,52 л/мин

Запыленность воздуха (Z, г/м3) определяется по формуле:

=?m/(Vн · t) , (4)

где ?m - привес пыли в фильтрующем устройстве, г; Vн - объемный расход воздуха через проботборное устройствo, приведенный к нормальным условиям, м3/мин; t - время отбора пробы, мин.

Объемный расход воздуха приводится к нормальным условиям по формуле

н = V · 273 · (Pа ±?Р) / ((t + 273) · 101,325) , (5)

где V - фактический объемный расход воздуха через проботборное устройство, м3/мин; Pа - атмосферное давление в момент измерения (отбора пробы), кПа; t - температура газовоздушного потока при отборе пробы, оС, ?Р- избыточное давление газовоздушного потока (разрежение) при отборе пробы, кПа.н=0,01152м3/мин273(98,3кПа+0,05кПа)/((60+273)101,325)=0,01м3/мин=0,1 г/(0,001 м3/мин · 12 мин) = 0,909 г/ м3

Ответ: Производительность аспиратора при отборе пробы 11,52 л/мин; Запыленность воздуха 0,909 г/ м3

Задача 7. Паровой котел номинальной мощностью 650 кВт работает на древесном топливе. Котел не оснащен системой рециркуляции дымовых газов.

За январь месяц на котельную поступило 325 насыпных м3 щепы древесной, предельная зольность 3,0%, предельная сернистость 0,25%, фактическая зольность 2,1%, фактическая сернистость 0,2%, фактическая влажность 47%. Щепа произведена из малоплотной лиственной древесины.

Максимальная нагрузка котла - 600 кВт; КПД «брутто» котла -92,3%; количество часов работы на щепе - 301.

Рассчитать валовой выброс твердых частиц в атмосферу за январь и их максимальную концентрацию в отходящих дымовых газах. Пересчет твердых видов топлива из насыпных метров кубических в килограммы выполнить в соответствии с приложением В.

Характеристика газоочистных систем: степень очистки 90 %

Решение:

Максимальное количество твердых частиц MPM, г/с, выбрасываемых в атмосферный воздух с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

,(1)

где B - фактический расход топлива на работу котла при максимальной нагрузке, кг/с; зс - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (в расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок); бab - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе), для щепы принимается бab = 0,15 ; Ar - максимальная зольность топлива на рабочую массу, %; qab - потери теплоты с уносом от механической неполноты сгорания топлива, %, для щепы принимаются qab = 2,5 %; Qr - низшая рабочая теплота сгорания топлива Qr, МДж/кг, пересчитанная на фактические влажность и зольность.

Фактический расход топлива В, кг/с, на расчетной нагрузке может рассчитываться по формуле

,(2)

где N - расчетная нагрузка котла, МВт; Qr - низшая рабочая теплота сгорания топлива, пересчитанная на фактические влажность и зольность, МДж/кг; з - коэффициент полезного действия «брутто» котла на расчетной нагрузке, %

Низшая рабочая теплота сгорания топлива Qr, МДж/кг, пересчитанная на фактические влажность и зольность, определяется по формуле

(3)

где - низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг, указанная для данного вида топлива в табл. Е.1 (приложение Е методического указания); W1 и A1 - соответственно влажность и зольность, которые указаны для данного вида топлива в табл. А.1 (приложение А методического указания); W2 и A2 - фактические влажность и зольность, указанные в паспортах, сертификатах качества, протоколах испытаний топлива.

Низшая рабочая теплота сгорания топлива Qr:r=(11,68МДж/кг+0,102*40)*(100-47-2,1)/(100-40-3)-0,102*47=

=9,25МДж/кг

Фактический расход топлива В:

В=(100 * 0,6 МВт)/( 9,25 МДж/кг * 92,3) = 0,07 кг/с

Максимальное количество твердых частиц MPM, г/с, выбрасываемых в атмосферный воздух с дымовыми газами:PM = 0,01 * 0,07 кг/с (1 - 0,9)(0,15*3 + 2,5*9,25 МДж/кг / 32,68) * 103 =

= 0,081 г/с

Максимальная концентрация j-го загрязняющего вещества в сухих дымовых газах cj, мг/м3, рассчитывается по формуле

,(4)

где Mj - максимальное количество загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферный воздух с дымовыми газами, г/с; Vdry - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании топлива, м3/с, определяемый по формуле

,(5)

где Bs - расчетный расход топлива, кг/с; - теоретический объем сухих дымовых газов, приведенный к условному коэффициенту избытка воздуха ?0 = 1,4 и нормальным условиям.

При использовании топлива с отличными от указанных в упомянутом ТКП характеристиками (влажность и (или) зольность) производится пересчет объема с влажности W1 и зольности A1 на влажность W2 и зольность A2 путем умножения на отношение

.(6)

Расчетный расход топлива Bs , кг/с, определяется по формуле:

сточный вода аспирация атмосфера

(7)

где q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, % (принимается по табл. 2.5 методического указания); В - фактический расход топлива на работу котла на максимальном режиме горения, кг/сs = (1 - 4/100) * 0,07 = 0,0672 (кг/с)dry = 0,0672*4,7* (100-47-2,1)/(100-40-3) = 0,282 (м3/с)

С = 0,081 г/с * 103/ 0,282 м3/с = 287 мг/м3

Валовой выброс твердых частиц , т/год, поступающих в атмосферный воздух с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

(8)

где B - фактический расход топлива за рассматриваемый период для работающих котлов или планируемый на перспективу расход топлива для существующих, проектируемых, модернизируемых, реконструируемых котлов, т/год; Ar - фактическая зольность топлива на рабочую массу, %;

Масса древесины при влажности W рассчитывается по формуле

где mw - масса древесины при влажности W, кг; Vw - объем местных видов топлива, для щепы измеряется в насыпных метрах кубических (нас. м3), для отходов и опилок древесных измеряется в насыпных метрах кубических (нас. м3); k - коэффициент полнодревесности перевода складочной (насыпной) меры в плотную, определяется по табл. В.1 и В.2 (приложение В); сw - плотность древесины при влажности W, кг/м3, рассчитываемая по формуле

где с12 - плотность древесины при нормальной влажности W = 12%, кг/м3, определяется по табл. В.3; W - фактическое значение влажности древесины из паспорта, сертификата качества, протокола испытания топлива, %.

сw = 350*(100+47)/124 =415 кг/м3w = 325 нас. м3 * 0,42*415 кг/м3 = 56,636 т

=0,01*56,636т(1-0,9)(0,15*2,1+2,5*9,25МДж/кг/32,68)=58кг/месяц

Ответ: Валовой выброс твердых частиц за январь 58 кг/месяц; Максимальная концентрация твердых частиц в сухих дымовых газах 287 мг/м3

Задача 8. При работе котельной в качестве основного топлива используется природный газ, резервного - мазут.

Годовой расход каждого из видов топлива составляет соответственно Вг = 11500 тыс м3/год и Вм = 1100 т/год. Котельная оснащена паровыми котлами паропроизводительностью D = 8 т/ч. Мероприятия по снижению содержания загрязняющих веществ в дымовых газах не проводятся. Рассчитать валовой (годовой) выброс оксидов азота при сжигании природного газа и оксида углерода при сжигании мазута. Расчет произвести в соответствии с требованиями Технического кодекса установившейся практики ТКП 17.08-01-2006 "Охрана окружающей среды и природопользование. Атмосфера. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Порядок определения выбросов при сжигании топлива в котлах теплопроизводительностью до 25 МВт".

Природный газ - Газопровод Торжок-Минск -Ивацевичи

Мазут: Марка М 100, Вид III

Решение:

Валовой выброс оксидов азота т/год, поступающих в атмосферный воздух с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

= 10-3 * Bs * Qir * KNOx * вk *вt *вr *вд(1)

где Bs - расчетный расход топлива, т/год (тыс. м3/год), при В - фактическом расходе топлива за рассматриваемый период для работающих котлов или планируемом на перспективу расходе топлива для существующих, проектируемых, модернизируемых, реконструируемых котлов, т/год (тыс. м3/год),;

Qr - низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3), определяемая по приложению А ТКП 17.08-01-2006.

KNOx - удельный выброс оксидов азота, г/МДж;

вk - безразмерный коэффициент, учитывающий конструкцию горелки.

вt - безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого на горение, определяемый по формуле:

вt = 0,94 + 0,002* th,

где th - температура воздуха, подаваемого на горение, єС.

вr - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.

вд - безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру.

Удельный выброс оксидов азота KNOx, г/МДж, для паровых котлов при сжигании газообразного топлива рассчитывается по формуле:

KNOx = 0,01 * + 0.03,

Где - расчетный расход топлива на работу котла, м3/с.

Примем паровой котел BWD 80 паропроизводительностью 8 т/ч, мощностью 5470 кВт, КПД «брутто» 91%

Расчетный расход топлива на работу котла, м3/с:

,(2.12)

где N - расчетная нагрузка котла, МВт; з - коэффициент полезного действия «брутто» котла на расчетной нагрузке, %.; Qr - низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/м3.

В = 100*5,47 МВт / (33,53*91) = 0,18 м3/с

KNOx = 0,01 * + 0.03 = 0,061 г/МДж

Примем вk = 1,6 (горелка инжекционного типа), вr = 1, вд = 1, вt = 0,942

= 10-3 * 11500 тыс м3/год * 33,53 * 0,061 * 1,6 *0,942 *1 *1 = 35,45 т/год

Валовой выброс оксида углерода т/год, поступающего в атмосферный воздух с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

,(2)

где Bs - расчетный расход топлива, т/год (тыс. м3/год), при В - фактическом расходе топлива за рассматриваемый период для работающих котлов или планируемом на перспективу расходе топлива для существующих, проектируемых, модернизируемых, реконструируемых котлов, т/год (тыс. м3/год),; CCO - выход оксида углерода при сжигании топлива.

При сжигании газообразного топлива принимается Bs = В

Выход оксида углерода CCO, г/кг или г/м3, рассчитывается по формуле

(2.23)

где q3 - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %; R - коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода (для жидкого топлива - 0,65); Qr - низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3), определяемая по приложению А ТКП 17.08-01-2006.

Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива q3 зависит от номинальной тепловой мощности котла.

В соответствии с пунктом 6.2.4.2 ТКП 17.08-01-2006 для котла номинальной тепловой мощностью 5,47 МВт, работающему на жидком топливе, соответствует q3 = 0,2 %.

Примем мазут зольный.CO = 0,2*0,65*40,16 = 5,221 г/м3

= 10-3*1100 т/год * 5,221 г/м3 = 5,74 т/год

Ответ: валовой выброс оксида азота 35,45 т/год; валовой выброс оксида углерода 5,74 т/год.