Министерство образования Российской Федерации
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Кафедра ПРЭН
«Определение выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду»
Курсовая работа по учебной дисциплине “ЭВЭ”
для специальности 100700 — Промышленная теплоэнергетика
Преподаватель Ю.Н. Гладких
Студент гр.8411 А.М. Стрижев
Содержание
Введение
1. Таблица исходных данных
2. Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ
3. Расчёт объёма сухих дымовых газов
4. Определение наиболее вредного вещества по количественному показателю
5. Расчёт дымовой трубы
6. Расчёт рассеивания выбросов
7. Расчёт нефтеловушки
8. Разработка мероприятий по утилизации отходов
Список литературы
Введение
В настоящее время всё большую актуальность приобретает проблема экологии. В связи с этим возникла необходимость качественной и количественной оценки выбросов вредных веществ в окружающую среду.
В данной курсовой работе будут произведены:
расчёт выбросов вредных веществ от отопительной котельной, состоящей из парового и водогрейного котла (паровой котёл ДЕ 10/14; водогрейный котёл ПТВМ 30);
расчёт дымовой трубы по рассеиванию вредных веществ и на создание естественной тяги;
расчёт расстояния, на котором концентрация вредных веществ максимальна;
расчёт нефтеловушки;
разработка мероприятий по утилизации отходов.
1. Таблица исходных данных
Параметр
Тип котла
ДЕ-10/14
ПТВМ 30
Вид топлива
Газ
Мазут
Газ
Мазут
Низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг, МДж/м3
37,4
40,3
Расход топлива В, м3/ч/(м3/с); кг/ч/(кг/с)
718 (0,199)
673
(0,187)
Степень рециркуляции дымовых газов, r,%
20
Доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела, δ,%
10
Температура уходящих газов, t,0С
182
182
2. Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ
2.1 Расчет выброса оксидов азота при сжигании природного газа
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(1)
где Вр – расчётный расход топлива, м3/с
Qri – низшая теплота сгорания топлива, МДж/м3
/>– удельный выброс оксидов азота при сжигании газа;
βк =1– безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки;
βi =1– безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения;
βα=1,225 – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота;
/>— безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота;
/>— безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру;
Кп =1– коэффициент пересчёта
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(2)
где
/>--PAGE_BREAK--
2.2 Расчет выброса оксидов азота при сжигании мазута
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(3)
где/>
/>
/>
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>
где
/>
2.3 Расчет выбросов оксида серы при сжигании мазута
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(5)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>, (6)
где Sr- содержание серы в топливе на рабочую массу;
η’SO2- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле
2.4 Расчет выбросов оксида углерода при сжигании природного газа
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(7)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>, (8)
где ρ- плотность газа;
q3 – потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива;
R – коэффициент, учитывающий долю потери тепла, вследствие химической неполноты сгорания топлива;
q4 – потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива
2.5 Расчет выбросов оксида углерода при сжигании мазута
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(9)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(10)
2.6 Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(11)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>, (12)
где Ar – содержание золы в мазуте на рабочую массу
2.7 Расчет выбросов сажи при сжигании мазута
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(13)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(14)
2.8 Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах при сжигании природного газа
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(15)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(16)
где qv – теплонапряжение топочного объёма, кВт/м3;
R – коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута;
α – коэффициент избытка воздуха;
КД – коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;
КР – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;
КСТ – коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания
2.9 Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах при сжигании мазута
Для парового котла ДE 10/14
/>(17)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(18) продолжение
--PAGE_BREAK--
Таблица 1 – Выбросы загрязняющих веществ
Вещество
Котел
ДЕ 10/14
ПТВМ 30
Газ
Газ
Газ
Мазут
NOx, г/с
0.12
2.9
2.9
1.5
SO2, г/с
─
─
─
7.1
CO, г/с
0.74
4.26
4.26
5.87
Сажа, г/с
─
─
─
1.38
Мазут. зола, г/с
─
─
─
0.13
бенз(а)пирен,
×10-4 мг/м3
1
7.97
7.97
5.7
3. Расчёт объёма сухих дымовых газов
3.1 Расчет объема сухих дымовых газов при сжигании мазута
/>(19)
/>(20)
/>(21)
Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях для парового котла ДЕ 10/14
/>(22)
Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(23)
где V0, V0r, V0H20 – соответственно объёмы воздуха, дымовых газов и водяных паров.
3.2 Расчет объема сухих дымовых газов при сжигании природного газа
Расчёт выполняется аналогично расчету объема сухих дымовых газов при сжигании мазута.
Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях для парового котла ДЕ 10/14
/>(24)
Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(25)
3.3 Расчет фактического объема дымовых газов
Для парового котла ДЕ 10/14 при работе на:
-природном газе />(26)
-мазуте />(27)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
природном газе />(28)
— мазуте />(29)
4. Определение наиболее вредного вещества по количественному показателю
4.1 Определение концентраций веществ
Концентрация вещества
Котел
ДЕ 10/14
ПТВМ 30 продолжение
--PAGE_BREAK--
Газ
Газ
Газ
Мазут
СNOx, мг/м3
50.2
86.1
196.7
105.5
СSO2, мг/м3
─
450.8
─
493
СCO, мг/м3
309.6
401.6
289
407.6
ССажы, мг/м3
─
94.3
─
95.8
Смазут. зола, мг/м3
─
8.2
─
9
Сбенз, мг/м3
0.042
0.27
0.004
0.039
4.2 Доли ПДК
ДПДК(NOx)=(86.1+196.7)/0.085=2400
ДПДК(SO2)=(450.8+493)/0.5=1887.6
ДПДК(CO)=(401.6+407.6)/5=161.84
ДПДК(Сажа)=(94.3+95.8)/0.15=1267.3
ДПДК(Мазутная зола)=(8.2+9)/0.5=34.4
ДПДК(бенз(а)пирен)=(0.27+0.04)10/1=3.12 мкг/100м3
5. Расчёт дымовой трубы
5.1 Расчет высоты дымовой трубы по рассеиванию вредных веществ
/>(30)
/>(31)
Уточнение коэффициента m
/>(32)
/>(33)
/>(34)
5.2 Расчет дымовой трубы на создание естественной тяги
5.2.1 Определение объема продуктов сгорания при расчетной нагрузке
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(35)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(36)
5.2.2 Объем уходящих газов
/>(37)
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(38)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(39)
5.2.3 Скорость газов в газоходах
От парового котла ДЕ 10/14 до основной трубы
/>(40)
От водогрейного котла ПТВМ 30 до основной трубы
/>(41)
5.2.4 Падение температуры в газоходах
— в кирпичной части (ДЕ 10/14) />(42)
— в металлической части (ПТВМ 30) />(43)
— в металлической части (основная труба) />(44) продолжение
--PAGE_BREAK--
5.2.5 Общее падение температуры
/>(45)
5.2.6 Средняя температура газов в трубе
/>(46)
5.2.7 Естественная тяга создаваемая трубой
/>(47)
5.2.8 Скорость дымовых газов на различных участках трубы
/>(48)
/>(49)
5.2.9 Гидравлические потери
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(50)
/>(51)
Для основной трубы
/>(52)
Скоростной напор на выходе из трубы
Для парового котла ДЕ 10/14
/>(53)
Для водогрейного котла ПТВМ 30
/>(54)
Для основной трубы
/>(55)
5.2.11 Суммарное сопротивление газового тракта
/>(56)
5.2.12 Сравнение тяги, создаваемой трубой с гидравлическим сопротивлением:
Δhг.тр
6. Расчёт рассеивания выбросов
6.1 Расчет расстояния от источника выброса, на котором концентрация загрязняющих веществ максимальна
6.1.1 Максимальная приземная концентрация вредных веществ
/>(57)
6.1.2 Коэффициент d
/>, (58)
где />
6.1.3 Определение расстояния от источника выброса
/>(59)
6.2 Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ при неблагоприятных метеоусловиях
6.2.1 Расчет неблагоприятной скорости ветра
/>(60)
6.2.2 Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ
/>(61)
6.3 Расчет расстояния от источника выброса, на котором концентрация загрязняющих веществ максимальна при неблагоприятных метеоусловиях
/>(62)
6.4 Значения приземной концентрации вредных веществ на различном расстоянии от источника выброса
6.4.1 Ближе к источнику выброса, чем Xм
/>(63)
6.4.2 Дальше от источника выброса, чем Xм
/>(64)
/>
7. Расчет нефтеловушки
/>
/>
7.1 Среднесуточный расход воды
/>(65)
где Qст в – расход сточных вод
7.2 Максимальный секундный расход
/>(66)
где Кн – коэффициент часовой неравномерности сброса
7.3 Ширина нефтеловушки
/>(67)
где n – число секций нефтеловушки;
Н – глубина проточной части нефтеловушки;
υ – расчётная скорость движения воды в ловушке
7.4 Длина нефтеловушки
/>(68)
где m – количество перегородок;
Коб – коэффициент использования объёма нефтеловушки продолжение
--PAGE_BREAK--
7.5 Определение коэффициента турбулентности
/>(69)
где υср – средняя скорость потока;
7.6 Определение коэффициента, учитывающего смешение сточных вод
/>(70)
где φ – коэффициент, учитывающий извилистость реки;
η – коэффициент, учитывающий условия выпуска
7.7 Определение коэффициента смешения сточных вод с водой водоема
/>(71)
где Q – максимальный расход воды в водоёме
7.8 Допустимая концентрация нефти в сточной воде
/>(72)
где С2 – ПДК для нефти и нефтепродуктов;
Св – концентрация нефти в водоёме до выпуска
7.9 Определение требуемой эффективности очистки
/>(73)
где С1 – концентрация нефти в исходной воде
7.10 Определение количества уловленной нефти
/>(74)
где Куо – коэффициент, учитывающий уменьшение объёма осадков засчёт различия размеров фракций
8. Разработка мероприятий по утилизации отходов
Любая котельная является производителем, только в отличие от всего остального производства она выпускает такую продукцию, как тепловая энергия. Поэтому, как и на любом другом производстве, на котельной существуют отходы и возникает проблема их удаления с территории котельной.
На котельной могут быть следующие отходы:
— металлические;
— строительные;
— нефтяные;
— масляные;
— твёрдые бытовые;
— зола;
— отработанный катионит.
Каждый из этих отходов имеет свой класс опасности:
Масляные отходы – 2 класс;
Нефтяные отходы – 3 класс;
Металлические отходы – 4 класс;
Зола – 4 класс;
Отработанный катионит – 4 класс;
Строительные отходы – 5 класс;
Твёрдые бытовые отходы – 5 класс.
В соответствии с классом опасности отходы подлежат следующему виду утилизации:
Металлические – вывозу на полигоны;
Строительные – вывозу на полигоны;
Масляные и нефтяные – сжиганию в котле;
Твёрдые бытовые — вывозу на полигоны;
Зола — вывозу на полигоны;
Отработанный катионит — вывозу на полигоны.
Все действия по утилизации отходов должны быть согласованы с органами СЭС и соответствовать нормам СниП.
Список литературы
1. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. М,; Государственный комитет РФ по охране окружающей среды,1999.
2. К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий. Справочник по котельным установкам малой мощности. М,; Энергоатомиздат, 1989.