Расчет содержания бенз(а)пирена

Количество бенз(а)пирена (БП), поступающее в атмосферу с дымовыми газами паровых котлов тепловых электростанций при факельном сжигании органических топлив рассчитывается по формуле

М_БП= 10^{-6 .}В^.V_cг^.C_БП, при В = 62, 89 кг/с

М_БП= 10^{-9 .}В^.V_cг^.C_БП, при В = 1650 ^. 10³ т/год

где В - расход натурального топлива на парогенератор за любой промежуток времени (В = 62, 89 кг/с; В = 1650 ^. 10³ т/год );

C_БП- концентрация БП в сухом дымовом газе приведенная к α =1.4, мкг/м³; определяется в зависимости от вида сжигаемого топлива;

V_сг- объем сухих дымовых газов при α =1, 4, м³/кг

V_сг=V_г⁰ + 0, 984 (α -1)^.V⁰ – V⁰

При стехиометрическом сжигании 1 кг топлив в м³/кг.

V_г⁰ = 6, 01 м³/кг – объем дымовых газов

V⁰= 5, 6 м³/кг - объем воздуха

V⁰ = 0, 56 м³/кг – объем водяных паров

V_сг=6, 01+ 0, 984 (1, 4-1)^. 5, 6– 0, 56= 7, 65 м³/кг

Концентрация БП в сухих дымовых газах котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей С_т (мкг/м³), приведенная к избытку воздуха в газах =1, 4, рассчитывается по формуле:

где А – коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки (при твердом шлакоудалении А=0, 521):

Q^р_н=21, 33 МДж/кг – низшая теплота сгорания топлива;

= 1, 4- коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

= 1- коэффициент, учитывающий нагрузку котла

К_зу– коэффициент, учитывающий степень улавливания БП золоуловителями

К_зу = 1- η _зу ^.

η _зу= 94%; -КПД золоуловителя (по золе);

Z – коэффициент, учитывающий снижение улавливающий способности БП золоуловителями (для мокрых золоуловителей Z = 0, 8)

2. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

В настоящее время минимально допустимая высота дымовой трубы, при которой обеспечивается значение максимальной приземной концентрации вредного вещества См равное предельно допустимой концентрации (ПДК) для нескольких труб одинаковой высоты при наличии фоновой загрязненности Сф от других источников, рассчитывается по формуле:

где А =200 - для Европейской части и районов Российской Федерации южнее 50⁰ с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдовы, для Азиатских республик, Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири;;

F = 1- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю);

М , М – массовый выброс серного ангидрида и двуокиси азота, выбрасываемых в атмосферу в единицу времени, г/с(М =892 г/с; М = 184, 2 г/с);

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода дымовых газов из устья дымовой трубы;

η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа, местности; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η =1, 0;

N = 2 - число одинаковых дымовых труб(8 котлов);

V₁ - объем дымовых газов, приходящийся на дымовые трубы, м³/с;

Δ Т=Т_г-Т_в = 74, 9 К - разность температур выбрасываемых дымовых газов Т_г= =(423 - 50) К и окружающего атмосферного воздуха Т_в=298, 1 К;

ПДК - предельно допустимая концентрация вещества, лимитирующего чистоту воздушного бассейна, мг/м³. Так ПДК_SO2 = 0, 5 мг/м³;

При определении значения Δ Т следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемых в атмосферу дымовых газов Т_г – в устье дымовой трубы.

Безразмерные коэффициенты m и n определяются в зависимости от параметров f и U_м:

f = ,

U_м =

где w₀ – средняя скорость дымовых газов в устье дымовой трубы, м/с;

Д – диаметр устья дымовой трубы, м.

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формуле

,

Коэффициент n определяется в зависимости от U_м по формулам:

n = 1

при

U_м ≥ 2

n = 0, 532^.U²_м – 2, 13^. U_м +3, 13 при

0, 5 ≤ U_м < 2

n= 4, 4 ^. U_мпри

U_м < 0, 5

Объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу, определяется по формулам:

,

или

V₁=B^.(1 - 0, 01^.q₄)^.V_сг^. =В_р^.Vcг^. ,

Откуда

=

Предварительно выберем высоту трубы Н = 150 м и диаметр устья Д =4, 2 м

= м/с

Получившееся значение скорости выхода газов из устья(w₀= 23, 5 м/с) попало в оптимальные значения скорости выхода газов из устья от 20 до 30 м/с для Н= 150 м.

м³/с

f =

U_м = ,

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формуле

,

Коэффициент n определяется в зависимости от U_м по формуле:

n = 1 при U_м = 3, 55 ≥ 2

=147, 6 м

Принимаю высоту трубы Н = 150 м

3. Определение платы и ее предельных размеров за загрязнение

окружающей природной среды

Плата П (руб/год), за загрязнение окружающей природной среды, определяется по формуле

П = К₁^. К₂^. К₃^. Σ ^.М_i^.Ц_i

где К₁=1, 79 - коэффициент индексации к базовым нормативам платы за выбросы в окружающую среду для 2007 г.;

К₂= 1, 9- коэффициент, учитывающий экологические факторы состоянии атмосферного воздуха для Казахстана г. Караганда;

К₃ - коэффициент, учитывающий вид загрязняемой территории. Значение К₃= 1, 2 для города.

М_i - массовые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух, т/год;

Ц_i - базовые нормативы (допустимые) платы за выброс в атмосферу загрязняющих веществ, в ценах 2003 года (Ц_тв= 103 руб./т; Ц _SO2= 40 руб./т; Ц = 52 руб./т; Ц_БП= 2049801 руб./т)

П =1, 79 ^. 1, 9 ^. 1, 2 ^. (103 ^. 26603, 97 + 40 ^. 23403, 6 + 52^. 4833, 78 + 2049801^. 0, 284) = =18405611 руб/год

4. Расчеты продуктов сгорания топлива

Расчет теоретически необходимого воздуха (V⁰) для полного сгорания топлива (коэффициент избытка воздуха = 1), теоретического объема азота (V⁰_N2), объема трехатомных газов (V_RO2), теоретического объема водяных паров (V⁰_H2O) при сжигании твердого топлива производится по формулам, м³/кг:

V⁰=0, 0889 (С ^p+0.375^.S ^p)+0.265^.H ^p-0, 0333^.O ^p,

V⁰_N2= 0, 79^. V⁰+0, 8^. ,

V⁰_H2O=0, 111^.Н ^р+0, 0124^.W ^p+0.0161^.V⁰,

V_RO2=0, 01866^.(C^p+0, 375^.S ^p),

где, С^p, S ^p, Н ^р, O ^p, N ^p, W ^p – содержание углерода, серы, водорода, кислорода, азота, влаги в топливе, %.

V⁰=0, 0889 (54, 7+ 0, 375^.0, 8)+ 0, 265^.3, 3 - 0, 0333^. 4, 8= 5, 60 м³/кг

V⁰_N2= 0, 79^. 5, 6+ 0, 8^. = 4, 42 м³/кг

V⁰_H2O=0, 111^.3, 3+0, 0124^. 8, 0+ 0.0161^. 5, 6= 0, 56 м³/кг

V_RO2=0, 01866^.(54, 7+ 0, 375^. 0, 8)= 1, 03 м³/кг

Объем дымовых газов при > 1 определяется по формуле:

V_г=V_RO2+V⁰_N2+V⁰_H2O+( ^”_т -1)^.V⁰+0, 0161^.( ^”_т -1)^.V⁰

V⁰_г=V_RO2+V⁰_N2+V⁰_H2O

V_г=1, 03+4, 42 +0, 56 +(1, 2 -1)^. 5, 60 +0, 0161^.(1, 2- 1)^. 5, 60= 7, 15 м³/кг

V⁰_г =1, 03+4, 42 +0, 56= 6, 01 м³/кг

где ^”_т - значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки ( ^”_т = 1, 2 при пылеугольном сжигании):

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ

ПО СНИЖЕНИЮ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ТЭС

5.1 Расчет выбросов в атмосферу частиц золы и недожога

вредный выброс загрязнение тепловая электростанция

Для уменьшения выбросов в атмосферу частиц золы и недожога применяю скруббер с более высоким КПД (η ₃= 0, 97), с учетом что оксид кальция не превышает 12%

М_ТВ = 0, 01^.В^.(α _ун^.А^р +q₄ ^{ун .} ) ^. (1-η ₃)

М_ТВ = 0, 01^. 1650 ^. 10^3.(0, 95^.27, 6 +1 ^. ) ^. (1-0, 97) =13301, 98 т/год

5.2 Расчет выбросов в атмосферу оксидов азота

Для уменьшения выбросов в атмосферу оксидов азота применяю азотоочистную установку для отчистки дымовых газов

M =10^-3.K^.B_y(1-0.01^.q₄)^.β ₁^. β ₂^.β ₃^.(1- _аз)

_аз=90% – доля оксидов азота улавливаемых в азотоочистной установке

M =10^-3. 6, 29 ^. 1200, 36 ^. 10^3. (1-0.01^.1)^.0, 7608 ^. 0, 85 ^.1^.(1-0, 9)= 483, 378 тут/год