Расчет котельной установки

Размещено на http://allbest.ru

Введение

При работе энергоустановок должны приниматься меры предупреждения или ограничения прямого и косвенного воздействия на окружающую среду выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и сбросов сточных вод в водные объекты, звукового давления в близ лежащих районов и минимального потребления воды из природных источников.

В настоящее время разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) содержания вредных элементов в атмосфере. Это необходимо для установления безвредности определенных концентраций элементов для человека, животных и растений.

Основными элементами, загрязняющими атмосферный воздух, являются СО, оксид азота, оксид серы и твердые частицы.

Основным источником выбросов СО является автомобильный транспорт, значительное место занимают и отопительные котельные, которые выбрасывают в атмосферу СО в двадцать раз больше, чем промышленные. Источником выбросов оксида азота в первую очередь являются котельные установки, на которое приходится более половины всех технологических выбросов. До 80% выбросов оксидов серы и около 50% твердых частиц также приходятся на долю выбросов котельных установок.

Существуют четыре направления с загрязнениями приземной атмосферы:

1. Оптимизация процесса сжигания топлива;

2. Очистка топлива от элементов, образующихся при сжигании загрязняющих веществ;

3. Очистка дымовых газов от загрязняющих веществ;

4. Рассеивание загрязнителей в атмосферном воздухе.

Большое влияние на снижение вредных выбросов в атмосферу оказывает обеспечение процесса горения с оптимальным количеством воздуха. При неправильном забросе топлива или проникания через не плотности обмуровки воздух проходит через слой топлива по пути наименьшего сопротивления. В результате повышается химическая неполнота сгорания топлива, что приводит к повышению концентрации СО и сажи. Установлено, что на оксид азота влияет не производительность котла, а тепловое напряжение топочного объема, от которого, в свою очередь зависит температурный уровень в топке.

Снижение выбросов оксида азота можно обеспечить при работе котлов с 50-60% загрузкой. Зависимость оксидов азота определяется типом горелочного устройства и единичной теплопроизводительности котла.

Огромное значение в оздоровлении атмосферы имеет перевод малых отопительных котельных с твердого на жидкое, а в лучшем случае - на газообразное топливо.

Все котельные, работающее на твердом топливе, должны быть оборудованы системой газоочистки. В качестве золоуловителей используются: блоки циклонов ЦТКИ; батарейные циклоны с коэффициентом очистки не ниже 85-92%.

Для рассеивания вредных выбросов а атмосферном воздухе используются дымовые трубы.

Трубы обеспечивают распространение загрязняющих веществ в окружающем воздухе, тем самым снижают их опасное воздействие в приземной зоне. Дымовые трубы не снижают количество выбросов, а позволяют разбросать на большую площадь, уменьшая концентрацию.

На эффективность рассеивания влияют следующие факторы: состояние атмосферы, скорость ветра, мощность выбросов, их скорость и состав, высота дымовой трубы. Необходимое условие - скорость выхода дымовых газов было в два раза выше скорости ветра.

Исходные данные

Для работы котельной установки необходимо подавать воздух в топку и отводить продукты сгорания.

Задачей дымовой трубы является отвод продуктов сгорания от котла и их рассеивание в пространстве и обеспечение нормального функционирования котла.

Тяга, которую создает дымовая труба может быть искусственной и естественной. Естественная тяга при помощи дымовой трубы осуществляется обычно при небольшом газовом сопротивлении котельной, когда высота трубы получается не больше 60 м.

Высоту дымовой трубы определяют исходя из допустимой концентрации вредных выбросов в атмосферу. Для каждого вида выбросов (золы, оксидов серы, углерода, оксидов азота) рассчитывается высота трубы.

В данной контрольной работе рассматривается котельная, расположенная в г. Симферополе, топливом является уголь Чульмаканского месторождения.

В_р= 5,0427 т/час

?_зу = 90%

q₄= 3%

А_р= 23,1 %

S^p = 0.3%

= 23,33 МДж/кг

Q, Q_н = 30 Гкал/ч

V_рт = 182,2 м³/с

W_вых =25 м/с

А = 160

Дt = 110

Определение выброса золы (г/с)

М _зол = .

Где, В_р - расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу т/час;

?_зу - КПД золоуловителя, % ;

q₄ - потеря теплоты от механической неполноты горения, %; А_р = зольность топлива на рабочую массу, %.

М _зол = . = 32,33 г/с

Определения Выброса SO₂ (г/с)

=

котёл дымовой труба загрязняющий

Где S^p - содержание серы в рабочей массе топлива, %

, _s - молекулярная масса SO₂ и S.

=

Определение выброса оксидов азота, рассчитываемый по NO₂ (г/с)

M _NO2 = 0,034

где ₁ - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива на выход оксидов азота;

где ₂ - поправочный коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания;

r - степень рециркуляции продуктов сгорания;

k - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на т. Сожженного топлива, определяется по формуле:

M _NO2 =

k = = = 4,05

где Q_н Q - номинальная и действительная теплопроизводительность котла, Гкал/ч.

Определение диаметра устья дымовой трубы (м)

гдеV_тр объемный расход продуктов сгорания чрез трубу, м³/с;

W_вых - скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы.

Действительный диаметр устья 3 м, W_вых = 25,7 м/с

= 3,05

Определение предварительной минимальной высоты дымовой трубы (м)

Н =

где - А коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности;

ПДК_SO2, ПДК_NO2 - предельно допустимые концентрации SO₂ NO₂;

Z - число дымовых труб;

Дt - разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха ;

Н = = 61м

Определение коэффициентов f, v_м m и n:

f = 10³

f = 10³ = 4,84

v_м = 0,65

v_м = 0,65 4,48

m =

m = = 0,68

т.к. v_м 2, то n=1

Определение минимальной высоты дымовой трубы (м) во втором приближении

Н₁ = Н

Н₁ = 61 = 50,3 м

т.к. разница между Н₁ и Н превышает 5% необходимо выполнить второй уточняющий расчет.

Второй уточняющий расчет

Пересчитываем поправочные коэффициенты при Н₁.

f₁ = 10³ = 10³ = 8,15

v_м1 = 0,65 = 0,65 = 4,78

m₁ = = 0,61

Вычисляем высоту трубы в третьем приближении

Н₂ = Н₁

Н₂ = 50,3 = 47,6 м

Принимаем дымовую железобетонную трубу 60 метров высотой.

Определение максимальной приземной концентрации (золы, SO₂, NO₂)

Пересчитываем поправочные коэффициенты при Н₂

f₃ = 10³ = 10³ = 9,1

v_м1 = 0,65 = 0,65 = 4,87

m₁ = = 0,59

Определяем максимальную приземную концентрацию

C_NO2 = = = 0,038

C_SO2 = = = 0,05

C_зол = = = 0,056

Проверка условия, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1:

+ + 0,83 1

Размещено на Allbest.ru