Охрана и регулирование использования атмосферного воздуха

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Оценка источников загрязнения и качества атмосферного воздуха. Образование токсичных веществ в процессе выгорания топлива в котлах. Годовой выброс загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 15.12.2013
Размер файла 195,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Охрана и регулирование использования

атмосферного воздуха: оценка источников

загрязнения и качества атмосферного воздуха

Расчетно-аналитическая работа № 1

загрязнение атмосферный воздух

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

выброс загрязняющее вещество атмосфера

Основной формой антропогенных воздействий на атмосферный воздух является его загрязнение посредством выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Определения и понятия:

Загрязняющее атмосферу вещество - примеси в атмосфере, которые могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье людей и (или) на окружающую среду.

Источник выделения загрязняющего вещества (ЗВ) - технологический аппарат (станок, котлоагрегат, гальваническая ванна и т. п.), в котором в ходе технологического процесса образуется и выделяется ЗВ.

Источник выброса ЗВ - техническое устройство, предназначенное для выброса в атмосферу ЗВ (труба, аэрационный фонарь, вентшахта и т. п.).

Инвентаризация выбросов ЗВ в атмосферу - систематизация сведений о распределении источников на территории, количестве и составе выбросов.

Степень очистки установки очистки газа - основная технологическая характеристика газоочистной и пылеулавливающей установки, равная отношению массы уловленного вещества к массе поступившего на очистку:

где - степень очистки, %;

Мвх,, Мвых - масса ЗВ на входе и выходе их установки очистки газа, кг (г).

Расчет выбросов ЗВ в атмосферу осуществляется при:

- текущем технологическом контроле выбросов на предприятии (мониторинг источников загрязнения) ;

- инвентаризаций выбросов ЗВ в атмосферу;

- государственном контроле источников выбросов (контроль за соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов - ПДВ ЗВ).

На практике применяется два метода определения выбросов ЗВ в атмосферу: расчетный и инструментальный.

Расчетный метод основан на наличии удельных нормативов выбросов ЗВ на единицу сырья, энергии или выпускаемой продукции. В этом случае для определения массового выброса ЗВ удельный норматив (q) умножается на программу выпуска продукции за расчетное время (V) :

, (1)

где М - масса выброса, т (кг) ;

q - удельный выброс на единицу сырья, энергии, продукции, т/т, т/м3;

V - программа выпуска продукции в натуральных единицах, т, м3, м2.

Расчет может осуществляться также по более сложным зависимостям и полуэмпирическим формулам. Рассмотрим расчет выбросов ЗВ в атмосферу на примере наиболее распространенного источника загрязнения атмосферного воздуха - малых котлов производительностью до 30 т/ч пара. Основными контролируемыми веществами являются твердые взвешенные частицы (ТВЧ), сернистый ангидрид (SO2), двуокись азота (NO2) и оксид углерода (СO2).

Расчет производится по следующим формулам:

а) Твердые частицы. Расчет выбросов твердых частиц летучей золы и недогоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени при сжигании твердого топлива и мазута, выполняется по формуле:

(2)

где В - расход топлива, т/год, г/с;

Аr - зольность топлива, %;

- доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

где aун - доля золы топлива в уносе, %;

Гун - содержание горючего в уносе, %.

Значения Аr, Гун, аун, принимаются по фактическим средним показателям; при отсутствии этих данных Аr определяется по характеристикам сжигаемого топлива (приложение 1), - по техническим данным применяемых золоуловителей, а - по таблице 1.

Таблица 1

Значения коэффициентов в зависимости от вида топки и топлива

Тип топки

Топливо

КСО, кг/ГДж

С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива

Бурые и каменные угли

0, 0023

2, 0

Антрациты

АС и АМ

0, 0030

1

АРШ

0, 0078

0, 8

С пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой

Бурые и каменные угли

0, 0026

0, 7

Антрацит АРШ

0, 0088

0, 6

С цепной решеткой притяжного хода

Антрацит АС и АМ

0, 0020

0, 4

С забрасывателями и цепной решеткой

Бурые и каменные угли

0, 0035

0, 7

Шахтная

Твердое топливо

0, 0019

2, 0

Шахтно-цепная

Торф кусковой

0, 0019

1, 0

Наклонно-переталкивающая

Эстонские сланцы

0, 0025

2, 9

Слоевые топки бытовых теплоагрегатов

Дрова

0, 0050

14, 0

Бурые угли

0, 0011

16, 0

Каменные угли

0, 0011

7, 0

Антрацит, тощие угли

0, 0011

3, 0

Камерные топки:

Паровые и водогрейные котлы

Мазут

0, 010

0, 13

Газ природный, попутный и коксовый

-

0, 1

Бытовые теплогенераторы

Газ природный

-

0, 05

Легкое жидкое (печное) топливо

0, 010

0, 08

б) Оксиды серы. Расчет выбросов оксидов серы в пересчете на SO2 (т/год, т/ч, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени, выполняется по формуле:

(3)

где В - расход натурального твердого и жидкого (т/год, т/ч, г/с) и газообразного

(тыс. м3/год, тыс. м3/ч, л/с), топлива;

Sr - содержание серы в топливе в рабочем состоянии, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива:

- для эстонских и ленинградских сланцев принимается равной 0, 8;

- остальных сланцев - 0, 5;

- углей Канско-Ачинского бассейна - 0, 2 (березовских - 0, 5) ;

- торфа - 0, 15;

- экибастузских углей - 0, 02;

- прочих углей - 0, 1;

- мазута - 0, 02;

- газа - 0, 0;

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе:

- для сухих золоуловителей принимается равной нулю,

- для мокрых - в зависимости от щелочности орошающей воды до 5-15%.

При наличии в топливе сероводорода расчет выбросов дополнительного количества оксидов серы в пересчете на SO2 ведется по формуле:

(4)

где - содержание сероводорода в топливе, %.

в) Оксид углерода. Расчет выбросов оксида углерода в единицу времени (т/год, г/с) выполняется по формуле:

(5)

где В - расход топлива, т/год, тыс. м3/год, г/с, л/с;

Ссо - выход оксида углерода при сжигании топлива (кг/т, кг/тыс. м3 топлива) - рассчитывается по формуле:

(6)

где q3 - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в продуктах сгорания оксида углерода. Для твердого топлива R=1, для газа R=0, 5, для мазута R=0, 65;

- низшая теплота сгорания топлива в рабочем состоянии (МДж/кг, МДж/м3) ;

q4 - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

При отсутствии эксплуатационных данных значения q3, q4 принимаются по табл. 2.

Ориентировочная оценка выброса оксида углерода (т/год, г/с) проводится:

(7)

где Ксо - количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении топлива (кг/ГДж), принимается по таблице 1.

Таблица 2

Характеристика топок котлов малой мощности*

Тип топки

Топливо

q3

q4

Топка с цепной решеткой

Донецкий антрацит

1, 5-1, 6

0, 5

13, 5/10

Шахтно-цепная топка

Торф кусковой

1, 3

1, 0

2, 0

Топка с пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой прямого хода

Угли типа кузнецких

1, 3-1, 4

0, 5-1

5, 5/3

Угли типа донецких

1, 3-1, 4

0, 5-1

6/3, 5

Бурые угли

1, 3-1, 4

0, 5-1

5, 5/4

Топка с пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой обратного хода

Каменные угли

1, 3-1, 4

0, 5-1

5, 5/3

Бурые угли

1, 3-1, 4

0, 5-1

6, 5/4, 5

Топка с пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой

Донецкий антрацит

1, 6-1, 7

0, 5-1

13, 5/10

Бурые угли

типа подмосковных

1, 4-1, 5

0, 5-1

9/7, 5

Бурые угли

типа бородинских

1, 4-1, 5

0, 5-1

6/3

Угли типа кузнецких

1, 4-1, 5

0, 5-1

5, 5/3

Шахтная топка с наклонной решеткой

Дрова, дробленые отходы, опилки, торф кусковой

1, 4

2

2

Топка скоростного горения

Дрова, щепа, опилки

1, 3

1

4/2

Слоевая топка котла паропроизводительностью более 2 т/ч

Эстонские сланцы

1, 4

3

3

Камерная топка с твердым шлакоудалением

Каменные

угли

1, 2

0, 5

5/3

Бурые угли

1, 2

0, 5

3/1, 5

Фрезерный торф

1, 2

0, 5

3/1, 5

Камерная топка

Мазут

1, 1

0, 2

0, 1

Газ (природный, попутный)

1, 1

0, 2

0, 0

Доменный газ

1, 1

1, 0

0, 0

Топка с неподвижной решеткой и ручным забросом топлива

Бурые угли

1, 6

2, 0

8, 0

Каменные угли

1, 5

2, 0

7, 0

Антрациты, АМ, АС

1, 7

1, 0

10, 0

*В графе 3 таблицы 2 меньшие значения а - для парогенераторов производительностью более 10 т/час, в графе 5 большие значения - при отсутствии средств уменьшения уноса, меньшие - при остром дутье и наличии возврата уноса, а также для котлов производительностью 25-35 т/час.

г) Оксиды азота. Количество оксидов азота (в пересчете на NO2), выбрасываемых в единицу времени (т/год, г/с), рассчитывается по формуле:

(8)

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период времени

(т/год, тыс. м3/год, г/с, л/с) ;

- теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, МДж/м3;

- параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на

1 ГДж тепла, кг/ГДж;

- коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в

результате применения технических решений. Для малых котельных , как правило, равно нулю.

Значение определяется по графикам (рис. 1) для различных видов топлива в зависимости от номинальной нагрузки котлоагрегатов. При нагрузке котла, отличающейся от номинальной, следует умножить на

или на ,

где - соответственно номинальная и фактическая паропроизводительность (т/ч) ;

- соответственно номинальная и фактическая мощность (кВт).

Если имеются данные о содержании оксидов азота в дымовых газах (%), то выброс (кг/год) вычисляется по формуле:

(9)

где CNOx - известное содержание оксидов азота в дымовых газах (% по объему).

Значения CNOx (мг/м3) для маломощных котлов приведены в таблице 3;

V - объем продуктов сгорания топлива (м3/кг) при известном (- коэффициент избытка воздуха, таблица 2), . Значения для некоторых топлив даны в приложении 1. В приложениях 1, 2 приведены основные характеристики твердых, жидких и газообразных топлив.

Рис. 1. Зависимости КNOx от тепловой мощности (а) и паропроизводительности (б) котлоагрегата

Примечание: 1 - природный газ, мазут; 2 - антрацит; 3 - бурый уголь, торф, 4 - каменный уголь, дрова

Таблица 3

Образование токсичных веществ в процессе выгорания топлива в отопительных котлах мощностью до 85 кВт.

Тип

котла

Топливо

Режим

горения

СхН у,

мкг/100 м3

NO2

мг/м3

NO,

мг/м3

СО,

%

КС-2

Каменный

уголь

Начало выгорания

8, 97

5

205

-

Основной период горения

33, 55

25

180

-

КЧМ-3

(7 секций)

Антрацит

Розжиг дров

111, 2

6-8

110

-

Догорание дров

346, 1

30-40

70-80

Начало погрузки угля

13, 6

10

120

0, 11

Конец погрузки

53, 6

20

110

0, 28

Основной период горения

17, 2-13, 4

30

100

0, 08

КС-2

Дрова

Разгорание дров

97, 4

8-10

90-110

Догорание дров

214, 6

25-45

60-80

КЧМ-3

(7 секций)

Природный

газ

а =1, 20

8-2

2, 5

140

0, 008

а = 1, 40

-

35

150

-

а =1, 80

-

50

150

-

а = 2, 20

-

60

160

-

а = 2, 8

-

80

180

0, 065

КС-3

ТПБ (легкое

жидкое

топливо)

а = 1, 25

60

25

250

0, 07

а =1, 40

350

80

140

0, 02

ПРИМЕР 1. Котельная с топкой с неподвижной решеткой и ручным забросом топлива работает на каменном угле Кузнецкого месторождения. Производительность котельной 2, 5 т пара в час. Расход топлива 730 т в год. Расход топлива в самый холодный месяц 160 т. Степень очистки газа мокрого золоуловителя по ТВЧ - 90%, по сернистому ангидриду - 8%.

Найти: 1. Годовой выброс ЗВ в атмосферу.

2. Максимальный выброс ЗВ для наиболее холодного месяца (г/с).

РЕШЕНИЕ

1. Находим из таблиц и текста необходимые для расчета исходные данные:

2. Находим промежуточные расчетные параметры:

,

.

3. Находим выброс ЗВ в атмосферу:

т/год,

т/год,

т/год,

т/год.

Находим максимальный секундный выброс ЗВ. Для этого в формулы вместо В (т/год) подставим в (г/с), рассчитанный для самого холодного месяца:

,

,

,

,

.

ЗАДАНИЕ 1

1. Рассчитать годовой выброс ЗВ от котельной.

2. Рассчитать максимальный выброс ЗВ в г/с для самого холодного месяца.

Примечание: Для вариантов 16 производится ориентировочная оценка выбросов оксида углерода по формуле (7).

Исходные данные по вариантам в приложении 3.

Инструментальный метод расчета выбросов ЗВ в атмосферу основан на аналитическом определении концентраций Сi [мг/м3] ЗВ в газоходах и трубах с последующим определением массового выброса М (т/год) ЗВ по формуле:

, (10)

где - средняя концентрация ЗВ за расчетный период времени, мг/нм3;

Vн - объем выбрасываемой газовоздушной смеси, нм3/с (тыс. нм3/час) ;

t - время, в течение которого выбрасывается ЗВ, с (час).

Средняя концентрация определяется как среднее арифметическое концентраций, полученных экспериментально лабораторией для данного ЗВ в контролируемом источнике выброса за расчетное время, как правило, год.

, (11)

где - концентрация 1-го вещества в газоходе, мг/нм3. Осреднение концентрации ЗВ по сечению газохода обеспечивается правилами отбора проб.

n - количество проб.

Объем выбрасываемой газовоздушной смеси Vн определяется либо в ходе отбора проб аэродинамическими испытаниями, либо принимается паспортная характеристика, ежегодно проверяемая службой наладки предприятия (например, вентиляционной службой).

ПРИМЕР 2

Из точечного источника выброса непрерывно осуществляется выброс хлористого водорода. Измеренные в течение года концентрации в газоходе после очистки равны [мг/нм3]: 1, 7; 2, 4; 0, 8; 3, 5; 5, 2; 0, 3; 2, 1; 2, 9. Производительность вентилятора 30 тыс. нм3 в час.

Найти годовой и максимальный секундный выбросы хлористого водорода. Количество рабочих дней в течение года - 200.

РЕШЕНИЕ

1. Находим годовой выброс НСl:

,

,

,

.

2. Находим максимальный секундный выброс по максимальному значению сi:

.

ЗАДАНИЕ 2

1. Найти годовой валовый выброс загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу.

2. Найти максимальный секундный выброс загрязняющего вещества.

Исходные данные по вариантам в приложении 4.

Приложение 1

Характеристика топлив (при нормальных условиях)

Месторождение

Марка,

класс

w r,

%

А r,

%

S r,

%

Q ri МДж/кг

VГ°, м3/кг

Донецкий бассейн

ДР

13, 0

28, 0

3, 5

18, 50

Ново-Дмитровское месторождение

Б1

50, 0

18, 0

3, 3

10, 05

Подмосковный бассейн

Б2Р, Б20МСШ, Б2МСШ

32, 0

39, 0

4, 2

9, 88

Печорский бассейн

Интауголь

ДР, Д отсев

11, 5

31, 0

3, 2

17, 54

Воркутауголь

ЖР отсев

5, 5

30, 0

0, 9

22, 02

Кизеловский бассейн

ГР, ГМСШ

6, 0

31, 0

6, 1

19, 65

5, 61

Челябинский бассейн

БЗ

17, 0

29, 9

1, 0

14, 19

4, 07

Южноуральский бассейн

Б1Р

56, 0

6, 6

0, 7

9, 11

2, 93

Карагандинский бассейн

КР, К2Р

8, 0

27, 6

0, 8

21, 12

5, 83

Экибастузский бассейн

ССР

7, 0

32, 6

0, 7

18, 94

5, 26

Кузнецкий бассейн

ДР, ДСШ

12, 0

13, 2

0, 4

22, 93

6, 42

ГР, ГМ, ГСШ

8, 0

14, 3

0, 5

25, 32

7, 00

Г промпродукт

12, 0

23, 8

0, 5

20, 07

5, 73

ССР

6, 0

14, 1

0, 6

27, 51

7, 66

Канско-Ачинский бассейн

Ирша-Бородинский разрез

Б2Р

33, 0

6, 7

0, 2

15, 54

4, 53

Назаровский разрез

Березовское месторождение

Торф

Дрова

Мазут сернистый

Б2Р

Б2

39, 0

33, 0

50, 0

0, 0

3, 0

7, 3

4, 7

12, 5

0, 6

0, 1

0, 4

0, 2

0, 3

-

1, 9

13, 06

15, 70

8, 12

10, 24

39, 85

3, 92

4, 62

-

3, 75

11, 28

Примечание. Физико-химические характеристики углей Европейской части СССР, Кавказа, республик Средней Азии, Дальнего Востока, острова Сахалин и характеристики горючих сланцев и торфа взяты из справочника «Энергетическое топливо СССР», - М., Энергия, 1979; характеристики углей Урала, Сибири, Северо-Восточных районов СССР, Казахской ССР и характеристики других видов топлива приведены по данным Западно-Сибирского регионального научно-исследовательского института Госкомгидромета.

Приложение 2

Характеристики газообразных топлив (при нормальных условиях)

Газопровод

Состав газа, % по объему

Q, МДЖ/м3

с, кг/м3

Метан

Этан

Пропан

Бутан

Пентан и более тяжелые

Азот

Диоксид углерода

Сероводород

Диоксид серы

Оксид углерода

Водород

Непредельнве углеводороды

Природный газ

Кумертау

81, 7

5, 3

2, 9

0, 9

0, 3

8, 8

0, 1

-

-

-

-

-

31, 58

0, 85

Ишимбай

Магнитогорск

Бухара - Урал

94, 2

3, 2

0, 4

0, 1

0, 1

0, 9

0, 4

-

-

-

-

-

27, 83

0, 75

Игрим - Пунга

95, 7

1, 9

0, 5

0, 3

0, 1

1, 3

-

-

-

-

-

0, 2

27, 02

074

- Серов -

Нижний Тагил

Оренбург -

91, 4

4, 1

1, 9

0, 6

-

0, 2

0, 7

-

-

-

-

1, 1

33, 57

0, 88

Совхозное

Попутные газы

Каменный Лог -

38, 7

22, 6

10, 7

2, 7

0, 7

23, 8

-

0, 8

-

-

-

-

50, 68

1, 19

Пермь

Ярино-Пермь

38, 0

25, 1

12, 5

3, 3

1, 3

18, 7

1, 1

1, 1

-

-

-

-

4, 51

1, 19

Промышлен-

ные газы

Газ доменных

0, 3

-

-

-

-

55, 0

12, 5

-

0, 2

27, 5

5, 0

-

4, 51

1, 19

печей, работаю-

щих на коксе с

добавкой при-

родного газа

Газ коксовых

22, 5

-

-

-

-

3, 0

2, 4

-

0, 5

6, 5

59, 0

2, 3

33, 4

0, 42

печей

Приложение 3

Варианты задач

Исходные данные

№№ п. п.

Топливо, марка

Расход (В) топлива, т/год (тыс. м3/год)

Мощность

Q, кВт D, т/час

Тип топки

з, %

з «,

доли

Мmax,

т/мес

1.

Подмосковный Б2Р

195

200

-

Шахтная

92

0, 08

1, 0

-

50

2.

Кизеловский, ГР

140

40

-

Слоевая

87

0, 05

1, 0

-

30

3.

Интауголь, ДР

730

300

-

Слоевая

90

0, 07

1, 0

-

100

4.

Кузнецкий, ДР ДСШ

1000

400

-

С пневмомеханическими забрасывател. и неподвижной решеткой

95

0, 1

1, 0

-

210

5.

Кузнецкий, ДР, ДСШ

800

250

-

93

0, 06

1, 0

-

160

Исходные данные

№№ п. п.

Топливо, марка

Расход (В) топлива, т/год (тыс. м3/год)

Мощность

Q, кВт D, т/час

Тип топки

з, %

з «,

доли

Мmax,

т/мес

6.

Экибастузский ССР

450

-

4

Слоев. бытовая

65

0

-

1, 0

70

7.

Подмосковный Б2Р

195

200

-

Шахтная

0

0

0, 9

-

31

8.

Кизеловский, ГР

800

250

-

Слоевая

0

0

0, 8

-

40

9.

Интауголь, ДР

400

150

-

Слоевая

0

0

0. 9

-

28

10.

Кузнецкий, ДР ДСШ

1000

-

3, 0

С пневмомеханическими забрасывател. и цепной решеткой обратного хода

85

0

-

0, 9

150

11.

Кузнецкий, ДР, ДСШ

350

-

2, 0

70

0

-

0, 8

70

12.

Экибастузский ССР

400

-

3, 0

Слоевая

60

0

-

0, 8

75

13.

Экибастузский ССР

450

-

4, 0

Слоевая

60

0

-

0, 8

80

14.

Мазут, сернистый

700

-

4, 0


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.