Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Содержание

Введение

1. Определение количества, теплосодержания и температуры продуктов сгорания, расхода топлива

2. Определение выбросов вредных веществ в атмосферу

2.1 Расчет выбросов твердых частиц

2.2 Расчет выбросов оксидов серы

2.3 Расчет выбросов оксида углерода

2.4 Расчет выбросов оксидов азота

3. Расчет и выбор золоулавливающей установки

3.1 Мокрые золоуловители

4. Расчет и выбор дымовой трубы и дымососа

4.1 Расчет дымовой трубы

4.2 Выбор дымососа

Список используемой литературы

Введение

При проектировании и эксплуатации ТЭС или котельных необходимо обеспечить концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе па уровне дыхания человека не выше ПДК по всем выбрасываемым примесям дымовых газов.

Так как наличие вредных веществ в дымовых газах в сотни и тысячи раз превышает предельно допустимые концентрации, требуется рассеивание дымовых газов в атмосферном воздухе. Весьма важно описать математическими формулами зависимости концентрации веществ на выходе из дымовой трубы и в атмосферном воздухе после их рассеивания. Для решения этой задачи разработана и используется методика, основанная на полученной в результате теоретических и экспериментальных исследований.

1. Определение количества, теплосодержания и температуры продуктов сгорания, расхода топлива

Элементарный состав рабочей массы твердого и жидкого топлива или процентный состав газообразного топлива, а также теплота сгорания определяются из справочных данных.

Объем продуктов сгорания и теплосодержание рассчитываются на 1 кг твердого или жидкого топлива и на 1м3 газообразного топлива при нормальных условиях.

Теоретическое количество воздуха, необходимого для горения:

твердого и жидкого топлива:

;

Теоретические объемы продуктов сгорания:

для твердого и жидкого топлива:

,

,

;

Действительный объем водяных паров при избытке воздуха 1:



;

Объем дымовых газов:

Массовая концентрация золовых частиц в продуктах сгорания:

,

;

где - доля золы топлива, уносимой газами, принимается равной:

для пылеугольных топок с сухим шлакоудалением - 0,95;

Коэффициент избытка воздуха в топке следует выбирать в зависимости от вида сжигаемого топлива (при камерных топках с сухим шлакоудалением):

для топок, работающих на других твердых топливах, ;

Коэффициент избытка воздуха по газоходам котлов определяется как сумма избытка в топке и присосов воздуха, величина присосов воздуха определяется по таблице 1.

Таблица 1 - Присосы воздуха в газоходах котельных агрегатов

Газоходы
Топочные камеры пылеугольных и газомазутных котлов	1. Камерные с твердым шлакоудалением и металлической обивкой труб экрана	0,05
	2. Тоже при наличии обмуровки и обшивки	0,07
	3. То же без металлической обшивки	0,1
	4. Камерные с жидким шлакоудалением и газомазутные с металлической обшивкой	0,05
	5. То же без металлической обшивки	0,08
	6. Циклонные под разрежением	0,03

В качестве определяющего температурного параметра принимается адиабатная температура в зоне горения:

, К

К,

где - тепловыделение в зоне горения, кДж/кг;

кДж/кг;

- теплота сгорания, МДж/кг;

и - теплоемкость продуктов горения и воздуха при ожидаемой адиабатной температуре;

- избыток воздуха в зоне горения; для газоплотных котлов принимается равной ;

При наличии присосов:

;

При сжигании твердого топлива:

,

где - приведенная влажность топлива, ;

,

- температурный коэффициент изменения теплоемкости;

,

где - ожидаемая адиабатная температура, °С.

Теплоемкость воздуха при высокой температуре:

,

;

Допустимое расхождение между предварительно принятой и необходимым значением () не должно превышать 50 °С, иначе следует принять новое и уточнить значения и .

Полный расход топлива, поступающего в топку котла, определяется из выражения:

,

где - полезная тепловая нагрузка котла для парового котла, составляет:

;

Расход перегретого пара задан, а величиной продувки барабана котла задаются в пределах . Энтальпии перегретого пара , питательной воды определяют по соответствующим параметрам.

Суммарные объемы продуктов сгорания и воздуха, определяются по расчетному расходу топлива с учетом механической неполноты сгорания

.

2. Определение выбросов вредных веществ в атмосферу

2.1 Расчет выбросов твердых частиц

Количество летучей золы и несгоревшего топлива, выбрасываемых с дымовыми газами, определяется по формуле:

,

где - расход натурального топлива, г/с;

- зольность топлива на рабочую массу, %;

- доля золы в уносе;

- доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителе;

- содержание горючих в уносе, %.

При отсутствии данных по содержанию горючих в уносе количество выбрасываемых твердых частиц рассчитывается по формуле:

,

где - потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %;

- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

32680 - теплота сгорания углерода в кДж/кг.

2.2 Расчет выбросов оксидов серы

Количество оксидов серы и в перерасчете на , выбрасываемых в атмосферу, определяется как:

,

где - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц;

- расход топлива - твердого и жидкого, г/с, газообразного, л/с.

Доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе. Ориентировочные значения при факельном сжигании различных видов топлива представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Значение доли оксидов серы, улавливаемой в котле

Топливо
Экибастузский уголь	0,02
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна для топок с твердым шлакоудалением	0,5
Прочие угли	0,1
Мазут	0,02
Газ	0,0

Доля оксидов серы (), улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается равной нулю, для мокрых - в зависимости от щелочности орошаемой воды.

2.3 Расчет выбросов оксида углерода

Количество оксида углерода, выбрасываемое с дымовыми газами, определяется по формуле:

,

где - выход оксида углерода при сжигании топлива (в кг/т или кг/тыс.м3) определяется как:

,

где - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;

- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Для твердого топлива ; для газа ; для мазута . Значения и принимаются по нормам.

2.4 Расчет выбросов оксидов азота

Суммарное количество оксидов азота () в пересчете на полное окисление оксидов азота в диоксид азота () , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами каждого котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, вычисляется по формуле:

,

где- расход натурального топлива, г/с;

- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота;

- коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

- коэффициент, учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок - 1, для прямоточных - 0,85);

- коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления (при твердом шлакоудалении - 1, при жидком шлакоудалении - 1,6);

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

- коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части воздуха помимо основных горелок;

- степень рециркуляции дымовых газов, %;

- доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке;

- длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год.

Коэффициент вычисляется в зависимости от паропроизводительности котлов при сжигании газа и мазута во всем диапазоне нагрузок:

- для котлов паропроизводительностью в 200 т/ч и более:



,

где - номинальная и фактическая паропроизводительности;

При сжигании твердого топлива в формулы вместо и подставляются и .

Значение коэффициента при сжигании твердого топлива определяется следующим образом:

при

,

где - содержание азота в топливе на горючую массу, %.

Значение коэффициента при номинальной нагрузке котла и степени рециркуляции менее 20% принимают равными:

при вводе рециркуляционных газов в топки (при расположении горелок на вертикальных экранах);

Для расчета загрязнения атмосферы выбросами диоксида и оксида азота в суммарном содержании их величину следует определять из выражений:

,

,

,

.

3. Расчет и выбор золоулавливающей установки

В процессе работы над проектом необходимо произвести расчет и выбор золоулавливающей установки (ЗУ), так как очистка дымовых газов не только снижает выбросы золы в атмосферу, но и повышает надежность работы рабочих колес дымососов.

3.1 Мокрые золоуловители

В качестве примера рассмотрим расчет мокрого золоуловителя типа МС-ВТИ. Расчет ЗУ подобного типа ведется в следующей последовательности.

1) Определяется типоразмер каплеуловителя по следующему выражению:

,

,

где - необходимое сечение;

- скорость дымовых газов, рекомендуется принимать = 5 м/с.

Выбрал золоуловитель с ближайшим значением активного сечения каплеуловителя, F=7,54.

Реальная скорость дымовых газов:

,

;

Затем по таблице 9 подбирается типоразмер аппарата.

Таблица 9 - Типоразмеры золоуловителей МС-ВТИ

Каплеуловитель	Горловина трубы Вентури
Диаметр, М	Высота, м	Активное сечение, м2	Активное сечение входного патрубка, м2	Размеры, М	Сечение, м2
2,8	9,66	5,72	1,37	0,39 х 1,17	0,455
3,0	10,32	6,60	1,67	0,43 х 1,23	0,530
3,2	10,98	7,54	1,95	0,46 х 1,40	0,644
3,6	12,20	9,62	2,41	0,45 х 1,80	0,810
4,0	13,61	11,93	3,00	0,50 х 2,00	1,00
4,5	15,25	15,20	3,88	0,57 х 2,28	1,30

2) В зависимости от принятой степени проскока находится параметр золоулавливания и выбирается и таким образом, чтобы соблюдалось равенство:

где - удельный расход орошающей жидкости на 1 м3 очищаемого газа, выбирается в пределах 0,12ч0,20 кг/м3;

- скорость газов в горловине трубы Вентури, берется в интервале 50ч70 м/с.

3) Определяется сечение горловины трубы Вентури по формуле:

,

;

Выбрал золоуловитель с ближайшим значением сечения горловины трубы Вентури, =0,644.

Реальная скорость газов в горловине трубы Вентури:

, м/с

м/с;

Корректированное значение величины :

;

По таблице 9 подбирается сечение горловины и корректируется, соответственно, действительная скорость газов, затем корректируются действительные величины и .

4) Общее гидравлическое сопротивление коагулятора Вентури и каплеуловителя определяется из выражения

, Па

Па,

где - плотность газов перед ЗУ, ;

- скорость дымовых газов при входе в каплеуловитель, обычно принимается м/с.

5) Конечная допустимая температура очищенных газов принимается исходя из известной точки росы водяных паров из соотношения

 , С

;

Не рекомендуется применять мокрые ЗУ для видов топлива, содержащих в составе золы более 15-20% СаО. Приведенная сернистость топлива, Sn, должна быть не более 0,3%/МДж. Жесткость орошаемой воды не должна превышать 15 мг-экв/л.

4. Расчет и выбор дымовой трубы и дымососа

4.1 Расчет дымовой трубы

Минимально допустимая высота дымовой трубы , при которой обеспечивается См=ПДК для нескольких дымовых труб одинаковой высоты при наличии фоновой загазованности от других источников вредности, рассчитывается по формуле:

,

м,

где - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере, принимается для Казахстана равным 200;

- суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; выброс атмосфера золоулавливающий дымосос

- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, для пыли при степени улавливания более 90% - ;

- общий объем дымовых газов на ТЭС, ;

- безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

,

где параметр определяется как

,

где - диаметр устья дымовой трубы, м;

- скорость газов в устье трубы, м/с;

- число одинаковых дымовых труб;

- разность между температурой выбрасываемых газов и средней температурой воздуха, под которой понимается средняя температура самого жаркого месяца в 14.00 часов.

Скорость в устье дымовой трубы выбирается на основании технико-экономических расчетов и зависит от высоты трубы:

, м/с

м/с;

H=130 метров является минимальным теоретическим значением высоты дымовой трубы, а реальным значением будет H=140 метров.

Расчет фоновых концентраций для , и для твердых частиц:

,

,

,

;

Проверка правильности выбора высоты дымовой трубы:

Для обеспечения наилучшего рассеивания вредных примесей в атмосфере желательно иметь минимальное количество дымовых труб.

4.2 Выбор дымососа

Необходимая расчетная производительность дымососа определяется следующим образом:

,

 ,

где - действительный расход продуктов сгорания, определяемый по формуле:

,

,

где - расчетный расход топлива, кг/с или м3/с;

- объем продуктов сгорания за котлом, м3/кг (м3/м3);

- присос воздуха в газоходах, принимается по таблице 1;

- температура уходящих газов перед дымососом;

- коэффициент запаса по производительности, принимается по таблице 18;

- барометрическое давление, Па.

Таблица 18 Коэффициент запаса дымососа

Мощность парового или водогрейного котла, МВт	Коэффициент запаса
	по производительности	по напору
До 17,4	1,05	1,1
Более 17,4	1,1	1,2

Расчетное полное давление, которое должен создавать дымосос, находим из выражения

, Па

Па,

где - коэффициент запаса по напору, принимается из таблицы 18;

- перепад полных давлений в газовом тракте, определяется из соотношения:

, Па

Па,

где - разрежение в верхней части топочной камеры, принимается равным 20 Па;

- суммарное сопротивление газового тракта. Находится по формуле:

, Па

Па,

где - сумма сопротивлений газового тракта до золоуловителя, Па;

- массовая концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг;

- суммарное сопротивление золоуловителя и тракта после золоуловителя;

- поправка на разницу плотностей продуктов сгорания и сухого воздуха;

- самотяга дымовой трубы, вычисляется из выражения:

, Па

Па

где - высота дымовой трубы, м;

- плотность продуктов горения при нормальных условиях, кг/м3;

- температура уходящих газов в дымовой трубе;

- плотность наружного воздуха при нормальных условиях.

В связи с тем, что напорные характеристики дымососов, приводимые в каталогах, составлены для работы на воздухе при абсолютном давлении 101080 Па, необходимо полное расчетное давление привести к условиям эксплуатации:

,

,

где - температура уходящих газов перед дымососом, С;

- температура, для которой составлена приведенная в каталоге или паспорте напорная характеристика.

Выбор дымососа следует производить так, чтобы точка с параметрами и располагалась на напорной характеристике в зоне КПД не меньше 90% максимального значения.

Список используемой литературы

1. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). - М.: Энергия, 1973.

2. Григорьев Г.А. и Зорин В.М. Тепловые и атомные электрические станции. - М.: Энергоиздат, 1982.

3. Русанов А.А. Справочник по пыле- и золоулавливанию. - М.: Энергоатомиздат, 1983 г.

4. Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 240 с.

5. Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. - М.: Энергоатомиздат, 1975. - 312 с.

6. Рихтер Л.А., Волков Э.П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 291 с.

7. Биргер М.И., Вальдберг А.Ю. Справочник по пыле- и золоулавливанию. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.

Размещено на Allbest.ru

...