Федеральное образовательное учреждение  высшего       

                                        профессионального образования                 

          Национальный исследовательский  технологический университет

                                                         «МИСиС» 

                                                        Кафедра ОМП 
 

Контрольная работа   

 По дисциплине: «Экология металлургического производства» 

РАСЧЕТ  СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ  ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

Вариант № 5 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                        Выполнил: Даниленко А.С.

                                                                                        Группа: МЧН-05-52з

                                                                                        Проверил: Нефёдов А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новотроицк 2010 г 

  1 Расчет количества выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива 

    В цехе работает одна установка,  на угле марки Б-2 . Определить объем дымовых газов, а также максимально разовые выбросы золы и оксидов серы, углерода, азота при следующих показателях:

        Технические характеристики установки

 

 Расчетный  расход топлива на одну установку                               300 ^г/с.

 Температура  отходящих газов в устье трубы                                 200⁰С

  Коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой, ζ_ух              1,2

  Потери теплоты с уносом от  неполноты сгорания топлива

                                                                             Механической         0,50%

                                                                            химической              4,00%

Доля  твердых частиц, задерживаемых золоуловителем                  0,9     

Доля  оксидов серы, связанных летучей золой в установке             0,50

Доля  оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе  установки      0,2

попутно с улавливанием твердых частиц

     Характеристики  топлива

 

         Коэффициенты, характеризующие

 

долю  потерь теплоты, обусловленную содержанием  СО                      R           1

в продуктах  сгорания:

влияние состава топлива на выход NО_х                                                  β₁         1

конструкцию горелок                                                                                β₂       0,85

вид шлакоудалення                                                                                    β₃         1

эффективность воздействия рециркулирующих газов  в                       ε₁          1

зависимости от условий их подачи в топку

снижение  выбросов NO_х при двухступенчатом сжигании                    ε₂          0,8

степень рециркуляции дымовых газов                                                    ґ            0

выход оксидов азота, кг/т условного топлива                                       ψ          5,3 
 
 
 
 

         Решение 

    Объемы  продуктов сгорания и воздуха 

      При горении — химическом взаимодействии топлива с атмосферным кислородом — образуются газообразные вещества. Объемы воздуха, необходимого для горения, и продуктов сгорания рассчитывают на 1 кг твердого и жидкого или на 1 м³ газообразного топлива (при нормальных условиях). Состав топлива задается в процентах: твердого — по массе, а газообразного — по объему. Принято использовать следующие обозначения:

    -С,  Н, О, N, S, A, W — процентное содержание углерода, водорода, кислорода, азота, серы, золы и влаги соответственно в рабочей массе твердого топлива, причем их сумма равна 100%;

    -CН₄, C_mH_n, N, СО₂, Н₂S, О, СО, Н —процентное содержание метана, предельных углеводородов, азота, диоксида углерода, сероводорода, кислорода, оксида углерода, водорода соответственно в 1м³ сухого газообразного топлива, причем их сумма равна 100%.

Расчетные характеристики видов топлива следует принимать по действующим нормативам.

      По уравнению (1) определяем теоретическое количество воздуха, необходимого для горения топлива заданного состава: 

     V₀ = 0,0889 • (C + O,375•S)+ 0,265 Н - 0,0333•О                                      (1) 

         V₀ =  0,0889 • (43,7 + 0,375• 0,2 ) + 0,265  •3,6 - 0,0333 • 13,5 = 4,396 м³/кг. 

    По  уравнениям (2) определяем теоретический объем продуктов сгорания топлива заданного состава: 

    V_Σ* = V_RO2* + V_N*+V_Н2О*,                                                                            (2) 

          V_Σ = V_RO2* + V_N*+V_Н2О*= 0,0186 • (С + 0,375 • S) + 0,79 •V₀) + 0,008 • N +     0,111 • Н + 0,0124 * W + 0,0161 • V₀ = 0,0186 • (43,7 + 0,375 • 0,2) + 0,79 • 4,396 +0,008 • 0,6 + 0,111 •3 + 0,0124 • 33,0 + 0,0161 • 4,396 =5,103 м³/кг. 
 

    Расход  газов (в м³/с), поступающих в дымовую трубу, при рабочих условиях рассчитывают по формуле: 

    V^атм = В – 10^-3[V_Σ* + (ζ_ух - 1) • V₀] • [T_ух + 273]/273,                                  (3) 

          где В — общий расход топлива, г/с или дм³/с; ζ_ух — коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой; Т_ух — температура газов в устье дымовой трубы, ⁰С. 

    Согласно  выражению (3) объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу, составит:   

       V^атм = 1 • В • 10^-3 • [V_Σ* + (ζ_ух - 1) • V₀] • [T_ух + 273]/273 = 1 • 300 • 10^-3 • [5,103 + (1,2 - 1) • 4,396] * [200 + 273|/273 = 3,1 м³/с.  

    Расчет  выбросов оксида углерода 

      Валовый (в ^т/год) и максимально разовый (в ^г/с) выбросы оксида углерода от группы из т штук одновременно работающих агрегатов определяют по формулам: 

    Mco(Gco) = 0,001 С_со^* • В_i (1-q_i^мех/100),                                                (4) 

где С_со^* — выход оксида углерода при сжигании топлива твердого или жидкого, г/кг или газообразного, г/м³; q_i^мех— потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в i-м агрегате, %. 
 

    С_со^* = (q^хим • R • Q_т) / 1,013,                                                                          (5) 

где q^хим— потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %; R — коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Для твердого топлива R = 1, для газа R = 0,5, для мазута R = 0,65; Q_T — теплота сгорания топлива, МДж/кг или МДж/м³. 

    Значения  q_i^мех и q^хим принимают по эксплуатационным данным или по нормативам. 

    По  формулам (4,5) максимально разовый выброс оксида углерода составит:

         g_co = 0,001 (q^хим • R • Q_т)/ 1,013 • В_i (1-q_i^мех/100)= 1 • 0,001 • (4,0•1•15,54)/1,013 • 300 • (1 – 0,5/100) = 18,15 г/с. 

    Расчет  выбросов золы 

    По формуле (6) определяем максимально разовый выброс золы:

     

       G_ТВ = 0,01B_i [(α_ун • А + q_ун (Q_н / 32,7)] • (1 - η^оч_i)                                    (6) 

        G_ТВ = 0,01B_i [(α_ун • А + q_ун (Q_н / 32,7)] • (1 - η^оч_i)= 1 • 0,01 • 300 • [(0,95 • 6,0 + 1,2 * (15,54/32,7)] - (1 – 0,9)  = 18,71 г/с. 
 

    Расчет  выбросов оксидов серы 

    По формуле (7) определяем  максимально разовый выброс SO₂: 

        Gso_x = 0,02 B_i • S(l – η’_i)(l – η’’_i)                                                              (7) 

        Gso_x = 0,02 B_i • S(l – η’_i)(l – η’’_i)= 1 * 0,02 • 300 • 0,2 * (1 - 0,5)(1 – 0,2) = 0,48 г/с. 
 
 

    Расчет  выбросов оксидов азота  

    Валовый (в ^т/год) и максимально разовый (в ^г/с) выбросы суммы оксидов азота (NO_X) в пересчете на диоксид азота (NO₂) от группы из m штук одновременно работающих  агрегатов паропроизводительностью более 30 т/ч или водогрейных котлов тепловой мощностью более 30 Гкал/ч рассчитывают по формуле: 

       M_NOх(G_No_х)= 0,34•10^-4•ψ•В₁•Q_н(l-q_i^мех/100)•(1–ε₁•ґ)•β₁•β₂•β₃•ε₂,             (8)                                                

                                                                                            

    где ψ — коэффициент, характеризующий  выход оксидов азота, кг/т условного топлива; β₁ — коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива; β_2i — коэффициент, учитывающий влияние конструкции горелок i-ro агрегата; β_3i— коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления i-го агрегата; ε_1i — коэффициент, характеризующий эффективность влияния рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи их в топку i-го агрегата; ε₂ — коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота при двухступенчатом сжигании; ґ _i— степень рециркуляции дымовых газов i-го агрегата, %. 

    По  формуле (8) определяем максимально разовый выброс оксидов азота

        G_No_х = 0,34*10^-4 • ψ • В_i • Q_н  (l - q_i^мех /100) • (1 – ε_1i • ґ _i) • β₁ • β_2i • β_3i • ε₂=                                                                                                          = 1 • 0,34 • 10^-4 • 5,3 • 300 •15,54 • (1 – 0,5/100) • 0,8 • (1 - 1 • 0) •1 • 0,85 • 1 = 0,668 г/с.