МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Институт транспортной техники и организации производства

Кафедра: «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»
Курсовая работа по дисциплине

«Источники загрязнения и технические средства защиты окружающей среды»

Экология объекта
Москва 2009 г.




Котельная с
n
=5 котлами КЕ-25-14МТ
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Теоретический объём воздуха, необходимый для полного сжигания топлива:





Объём трёхатомных газов:





Объём сухих дымовых газов при полном сгорании топлива:



(м³/кг)



(м³/кг)

(м³/кг)

Объём водяных паров вычисляется по формуле:



- коэффициент избытка воздуха в топке

(м³/кг)

Действительно необходимое количество воздуха при =1,25:

 (м³/кг)




2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
1.Фактический расход на котёл, кг/с.


где D-фактическая паропроизводительность котла, т/ч ;

-низшая теплота сгорания топлива в МДж/кг ;

-К.П.Д. котла при ном. нагрузке ;

 (кг/с)

2.Расчётный расход топлива, кг/с
 ,
где -потери от механической неполноты сгорания ;

 (кг/с)

3. Годовая выработка тепла

Т_и – число часов использования установленной мощности Т_и = 4000 ч/год
 (МДж/год)
Годовой расход топлива:




3. ДИСПЕРСНЫЙ (ФРАКЦИОННЫЙ) АНАЛИЗ ПЫЛИ
Дисперсный состав уноса твёрдых продуктов сгорания:

dч,мкм	<10	10-20	20-30	30-40	40-50	50-60	60-86	86-100	>100
mi, %	6	10	10	10	8	8	10	3	35
	0,06	0,1	0,1	0,1	0,08	0,08	0,1	0,03	0,35
Д	0,06	0,16	0,26	0,36	0,44	0,52	0,62	0,65
X	-1.55	-0.99	-0.64	-0.355	-0.15	0.05	0.31	0.39
dгр	10	20	30	40	50	60	86	100
Lg dч	1	1,301	1,477	1,602	1,699	1,778	1,934	2

,
где -масса взвеси (в нашем случае равна 100) ,

Рассчитаем суммы:









Из уравнения:  путём интегрирования получим систему уравнений с двумя неизвестными













;



;

.

 




4. ВЫБОР ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯ
Полный объём продуктов сгорания:

(м³/кг)

Объёмный расход продуктов сгорания:
 м³/с
где - расчётный расход топлива;

- объём газа;

Объём продуктов сгорания, выходящий из трубы:

 м³/с

Выбираю батарейный циклон БЦ :

W_опт=3.5 м/с – оптимальное значение скорости газов в циклоне с направляющим аппаратом типа «розетка» 25˚(табличное значение)

ξ₉₀=90 – опытное значение коэффициента сопротивления циклона(табличное значение)

d^т₅₀=3.85 мкм – медианный размер опытных частиц

lg σ_η=0.46 – среднеквадратичное отклонение частиц от медианного размера

Параметры эксперимента:

D_ц=0.25 м

W_цт=4.5 м/с – опытное значение скорости газа в циклоне

 (Па - динамическая вязкость газов

 (кг/м³) – плотность опытных частиц

Суммарное количество твёрдых продуктов сгорания (летучей золы и несгоревшего топлива) в дымовых газах перед золоуловителем:

,

Концентрация твёрдых веществ в продуктах сгорания:

 г/м³

Объёмный расход продуктов сгорания при температуре уходящих газов:

 м³/с

Принимаем D_ц=0.25;



Принимаю n_ц= 64, выбираю батарейный циклон типа БЦ 1x
8
x
8

Уточняю скорость:

м/с ≈ W_опт

Коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

К₁ = 1 для D ≥ 250 мм

 К₂ – поправка на запыленность газов

К₃ = 35 – поправка на компоновку циклонов в группу

 Па – гидравлическое сопротивление циклона

Параметры уходящих газов:

 - плотность золы

;

Медианный размер частиц, улавливаемый циклоном:
 мкм

 
по таблице нормальной функции распределения Ф (x)=0.95635

Максимальная степень очистки η^max=0.955

Среднеэксплуатационная степень очистки η=η_з=0.85∙0.95635=0.8129




5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
5.1 Оксиды серы
Суммарное количество оксидов серы М_SO2 в г/с, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов, вычисляют по формуле:
 ,
где - содержание серы в топливе на рабочую массу, % ;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле ( по табл 2 (2)составляет 0,1);

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твёрдых частиц (для сухих золоуловителей принимаем равным нулю);

(г/с)

(г/с)
5.2 Оксиды углерода
Количество выбросов оксида углерода в г/с определяется по соотношению:
,
где - выход оксида углерода на единицу топлива, г/кг;

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

R-доля потери теплоты q₃, обусловленная наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода (принимают для твёрдого топлива 1,0 );

 (г/кг)

 (г/с)

(г/с)
5.3 Расчёт выбросов оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива
Топка ТЧЗМ - топка с пневмомеханическим забрасывателем и цепной чешуйчатой решеткой обратного хода. Удельный выброс оксидов азота при сжигании твердого топлива, г/с:
,
где - удельный выброс оксидов азота, г /МДж;



где α_т – коэффициент избытка воздуха в топке

R₆ – остаток на сите с размером ячеек 6 мм%, принимаю R₆= 0

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов при подаче их в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку ,на образование оксидов азота; принимаю r=0 6.801*10^-3г /МДж




=1.415МВт/ м²

М_NO2 = 0.126*5=0.63 г/с


6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЁРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
6.1 Расчёт выбросов твёрдых продуктов сгорания
Суммарное количество твёрдых продуктов сгорания (летучей золы и несгоревшего топлива) , поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов в г/с, вычисляются по формуле:
,
где - зольность топлива на рабочую массу, % ;

- доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе);

- доля твёрдых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

32,68- теплота сгорания углерода, МДж/кг;

,



Количество летучей золы  в г/с, уносимой в атмосферу в составе твёрдых продуктов сгорания, вычисляют по формуле:
,
 (г/с)

Количество коксовых остатков при сжигании твёрдого топлива  в г/с, образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле:




,
(г/с)

F=1

- коэффициент, зависящий от степени очистки циклона

- значение коэффициентов в первом приближении

- коэффициент рельефа местности

- фоновая концентрация SO2

- фоновая концентрация NO2

- фоновая концентрация NO

- фоновая концентрация золы

- ПДК максимально разовая для SO2

- ПДК максимально разовая для NO2

- ПДК максимально разовая для NO

- ПДК максимально разовая для CO

- ПДК максимально разовая для NO

- ПДК максимально разовая для золы

Количество сточной воды:

Расход воды на продувку



Расчёт расхода воды на собственные нужды:



Расход соли на приготовление регенерирующего раствора:
 (кг/сут)
где = 100 (г/г-экв)-удельный расход соли на регенерацию при общей жесткости воды до 5 г-экв/м³

Расход воды на регенерацию:
 (м³/сут)



- доля химически чистой соли

С_РР = 6 % - концентрация регенерационного раствора.

= 1041.3 (кг/м³) – плотность регенерационного раствора.

Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации:
 (м³/сут)

 - удельный расход воды на отмывку
 (м³/сут)
Количество сточной воды:







В стоках ВПУ будут CaCl_2,MgCl₂ и избыточный NaCl.

Доля кальция, удаляемого из фильтра в продуктах регенерации:



Количество CaCl₂ и MgCl₂ , сбрасываемое в течение суток:

(кг/сут.)

 (кг/сут.)

где 55,5 и 47,6 – эквивалентная масса CaCl₂ и MgCl₂ .

 (кг/сут)

где 58,5 (г/г-экв) – теоретический удельный расход соли на регенерацию.

Общее количество солей, сбрасываемых в сутки:
 (кг/сут.)

2HCO₃^- =CO²⁺₃+CO₂+H₂O

Na₂CO₃+H₂O=2NaOH+CO₂

k_уп=S_кв/S_пв=25





















(г/л) < 10г/л –сточные воды котельной можно отправить без очистки в дренаж.




9. РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ГАЗАХ ЗА КОТЛОМ
1) массовая концентрация:

;

 мг/;

;



2) Объемная концентрация в частях на миллион :



где:-плотность газа при НФУ, кг/н;

;



Определение удельных выбросов:


 (МВт)
 МВт

 г/МДж.

 г/МДж

 г/МДж

 г/МДж – до золоуловителя

 г/МДж – после золоуловителя

3)Токсичность выбросов за котлом и в устье трубы

Токсичность за котлом:



Токсичность после золоуловителя (в устье трубы):





Эффективность установки золоуловителя:



С помощью золоуловителя снизилась токсичность на 37.77%