РАСЧЕТ СОСТАВА УХОДЯЩИХ ГАЗОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

 

РАСЧЕТ СОСТАВА УХОДЯЩИХ ГАЗОВ

В состав уходящих газов котлов ТЭС входят азот воздуха, водяные пары и трехатомные химические соединения, среди которых особенно выделяются оксиды… 1.1. В соответствии с нормами теплового расчета котельных агрегатов [4]… - для твердого и жидкого топлива, м3/кг:

Объемные расходы основных трехатомных газов

1.3. Определить доли объемных расходов основных составляющих продуктов сгорания уходящих газов по соотношениям ,

Физико-химические характеристики различных газов, определенные при температуре 0 0С и давлении 0,101 МПа

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Расчёт выбросов вредных веществ тепловых электростанций

По степени опасности все продукты сгорания топлива на ТЭС можно разделить на пять групп:

1) чрезвычайно опасные: бенз(а)пирен , окись ванадия ;

2) опасные: двуокись азота , сероводород , летучая зола при ;

3) умеренно опасные: окись азота , оксиды серы , летучая зола при , сажа;

4) малоопасные: окись углерода СО, аммиак ;

5) безопасные: азот , двуокись углерода СО₂ и др.

2.1.Суммарное количество летучей золы и несгоревшего топлива (3.1), кг/с, выходящих из котлов и направляемых в золоуловители:

,

где В– расход топлива, кг/с;

А^Р – зольность топлива на рабочую массу, % [6];

а_ун – доля золы уносимая газами из котла [6];

q₄ – потери тепла с механическим недожогом, % [6];

–низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг [6];

– КПД улавливаемой золы в золоуловителе; в данном случае = 0.

2.2. Расход топлива на котёл связан с паропроизводительностью котла D_пе, кг/с, и теплом вырабатываемым котлом Q_ка, кДж/с, уравнением

,

где D_пром , D_пр – расход пара и воды на промперегрев и продувку, кг/с;

– энтальпия пара на выходе из котла, кДж/кг;

– энтальпия пара до и после промперегрева, кДж/кг;

– энтальпия питательной и продувочной воды, кДж/кг;

– располагаемое тепло топлива, кДж/кг; часто ;

– КПД котельного агрегата, %.

2.3. Количество оксидов серы SO₂ и SO₃ в пересчёте на SO₂, образующихся в котле (3.3), кг/с,

,

где – содержание серы на рабочую массу, % [6];

– доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; ориентировочные значения при факельном сжигании некоторых видов топлива приведены ниже в табл. 3.2.;

–доля оксидов серы, попутно улавливаемых в мокрых золоуловителях; при удельных расходах воды на орошение на ТЭС q_ж=0,1…0,15л/м³, величину можно определить по рис. 3.1, где

.

2.4.Количество оксидов азота (åNO_X), образующихся в котле, в пересчёте на диоксид азота NO₂, кг/с (3.4), определяется по уравнению

,

где – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 т у. т., при номинальной паропроизводительности котлов D_пе> 200 т/ч:

,

– фактическая паропроизводительность котла, т/ч;

а, в – коэффициенты, определяемые по табл. 3.4;

– коэффициент, учитывающий влияние качества топлива на выход оксидов азота; определяется по рекомендациям табл. 3.3;

– коэффициент, учитывающий конструкцию горелок (для вихревых – b₂ = 1, прямоточных – b₂ = 0,85;

– коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления котла; при твёрдом шлакоудалении b₃ = 1, жидком – b₃ = 1,6;

e₁ – коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи в топку, при номинальной нагрузке и r < 20 % принимается по рекомендации табл. 3.5;

– коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота в случае подачи части воздуха (d) помимо основных горелок (двухступенчатое сжигание) при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом (см. рис. 3.2);

r – степень рециркуляции дымовых газов, % [6].

2.5. Количество оксидов углерода , т/год, кг/с (п. 3.8), в дымовых газах ТЭС при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива, рассчитывается по формуле

,

где – количество оксидов углерода, образующихся при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива при эксплуатационном режиме котла, кг/т, кг/тыс.;

– потери тепла от химического недожега топлива, % [6];

R – коэффициент, учитывающий долю потери тепла от химического недожега топлива, вследствие содержания в дымовых газах продуктов неполного сгорания оксидов углерода: для твердого топлива R = 1,0; для газа R = 0,5; для мазута R = 0,65.

2.6. Количество диоксида углерода в дымовых газах котлов , т/год, г/с, (3.2), определяется из уравнения

,

где С ^р – содержание углерода в топливе, % [6];

h_СО – доля диоксида углерода, связываемая в различных улавливающих установках;

– количество оксида углерода в уходящих газах, т/год, кг/с;

k_CО – коэффициент, учитывающий различие в плотностях углекислого и угарного газов; k_CО = 1,36.

2.7. Количество оксидов ванадия в пересчете на пятиокись ванадия , т/год, кг/с, (п. 3.9), выбрасываемых с уходящими газами котла, сжигающего жидкое топливо, определяется по уравнению

,

где – содержание оксидов ванадия в жидком топливе в пересчете на , г/т;

– коэффициент оседания оксидов ванадия на поверхностях нагрева котлов: при очистке поверхностей нагрева только на остановленном котле с промперегревом = 0,07, без промперегрева = 0,05, в других случаях = 0,00;

– доля твердых частиц продуктов сгорания жидкого топлива, улавливаемого в золоуловителях мазутных котлов.

Содержание оксидов ванадия можно ориентировочно определять по эмпирической формуле , где – содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

2.8. Количество выбросов любого другого (i –го) элемента М_i, г/с, за установленный период определяется по одному из следующих уравнений:

где – средняя концентрация рассчитываемого элемента в единице объема уходящих потоков газа, г/;

– объем среды на единицу количества топлива в сечении, для которого определена величина ; /кг;

– концентрация i - го элемента в единице массы золы, г/кг;

– степень выноса элемента с уходящими потоками ;

– зольность топлива на сухую массу, %;

– содержание i - го элемента в топливе, г/кг;

– коэффициент, учитывающий долю элемента, остающегося в котле;

– коэффициент, учитывающий улавливание элемента в очистных установках.

2.9. Количество бенз(а)пирена , мкг/м³ [40], при номинальной нагрузке котла, сжигающего мазут, при коэффициентах избытков воздуха за пароперегревателем 1,0…1,1, а в уходящих газах 1,3; определяется по уравнению

,

где – объемная, тепловая нагрузка топки котла, кВт/м³; определяется по формуле

,

– объем топочной камеры котла, м³;

К_D – коэффициент, учитывающий нагрузку котла; определяется по формуле

;

– коэффициент, характеризующий ступенчатое сжигание топлива; определяется по рекомендациям табл. П.2.1;

– коэффициент, учитывающий условия подвода рециркуляции газов; определяется по рекомендациям табл. П.2.2;

– коэффициент, учитывающий подвод влаги в топочную камеру; определяется по рекомендациям табл. П.2.3;

– доля подводимой влаги в зависимости от количества сжигаемого топлива.

Количество без(а)пирена в сухих уходящих газах для котлов, сжигающих газообразное топливо при тех же условиях (=1,0…1,1), определяется по уравнению

.

Количество без(а)пирена в сухих уходящих газах за золоуловителями пылеугольных котлов, при =1,5, определяется по уравнению

,

где – степень улавливания бенз(а)пирена в золоуловителях, %, который можно принимать равным = 60…80 % при электрофильтрах и комбинированных золоуловителях, и =60…70 % при мокрых золоуловителях.

2.10. После приведения расчетных данных к единой размерности можно построить круговую диаграмму газообразных веществ, составляющих продукты сгорания уходящих газов.

 

 

Таблица П.2.1

Значение коэффициента

Условия подвода вторичного воздуха к факелу
Доля вторичного воздуха (s)подается выше основных горелок	6 s + 1
Часть вторичного воздуха (s) подводится до зоны максимального тепловыделения	1 - s

 

Таблица П.2.2

Значение коэффициента

Условия подвода газов рециркуляции
В воздушный короб или вокруг амбразуры горелок	1+0,04 r
В шлицы под горелки	1 + 0,025 r
В под топки котла	1 + 0,01 r

 

Таблица П.2.3

Значение коэффициента

	0,0	0,05	0,10	0,15	0,20
	1,0	0,4	0,27	0,21	0,2

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

РАСЧЕТ ОДИНОЧНОГО ЦИКЛОНА

В энергетике в основном применяются два типа циклонов: НИИОГаз (см. рис. П.3.1,а) и ВЦНИИОТ (см. рис. П.3.1,б). 3.1. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту: Qг – объёмный расход уходящих газов, м3/с; определяется по уравнению

.

3.2.6. Определить параметры по данным табл. П.3.1, П.3.2.

3.2.7. Действительный параметр d₅₀ рассчитывается по уравнению

.

3.2.8. Параметр d_m выбирается по данным табл. П.3.7 или табл. П.4.3.

3.2.9. Параметр lg d_84.1 определяется по формуле

.

3.2.10. Параметр определяется по условию

.

3.2.11. Параметр рассчитывается по уравнению

.

3.2.12. Рассчитать параметр х по зависимости

.

3.2.13. Коэффициент эффективности очистки газов h_зу определяется по табл. П.3.8.

3.3. Таблицы и рисунки:

а)

б)

 

Рис. П.3.1. Одиночные циклоны: а – типа ЦН (НИИОГаз); б – циклон ВЦНИИОТ

 

 

Таблица П.3.1

Характеристики циклонов типа НИИОГаз

Величина DТ50 определена при WОПТ=3,5м/с; диаметре циклона DТ=0,6м; плотности rЧ.Т=1930 кг/м3; динамической вязкости mТ=22,2×10-6Па·с.    

Характеристики циклонов типа ВЦНИИОТ

Таблица П.3.3

Таблица П.3.4

Поправочный коэффициент К₁ на влияние диаметра циклона

Диаметр, мм.	Марка циклона
	ЦН-11	ЦН-15; ЦН-15У; ЦН-24	СКД-ЦН-33; СК-ЦН-34; СК-ЦН-34М
	0,94	0,85	1,0
	0,95	0,90	1,0
	0,96	0,93	1,0
	0,99	1,0	1,0
	1,00	1,0	1,0

 

 

Таблица П.3.5

Поправочный коэффициент К₂ на запылённость газов (D=500мм)

Марка	Запылённость 103 кг/м3
циклона
ЦН-11		0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15;		0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У		0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24		0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СКД-ЦН-33		0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34		0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М		0,99	0,97	0,95	-	-	-

 

 

Таблица П.3.6

Поправочный коэффициент К3 для группы циклонов ЦН

Фракционный состав летучей золы некоторых видов топлива Тип топлива Тип мельницы Фракционный состав золы, % …   Таблица П.3.8

РАСЧЁТ БАТАРЕЙНЫХ ЦИКЛОНОВ

4.1.В энергетике применяются батарейные циклоны (см. рис.5.4) с двумя различными конструкциями одиночных циклонов, входящих в их состав: БЦ – с… 4.2. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту: Фi – фракционный состав золы (дисперсность), % (табл. П.4.3, П.3.7);

Таблица П.4.1

Типоразмеры батарейных циклонов БЦ

Число	Число элементов в секции	Общее число элементов	Оптимальная скорость газов, м/с	Суммарная площадь се-
секций	По глубине	По ширине	чения, м2
	4…7	5…8	40…112	4,5	2,03…5,68
	8…11	8…16	64…176	4,5	3,24…8,9
	5…11	6…16	60…352	4,5	3,04…17,8
				4,5	10,9
	8…10	9…14	288…560	4,5	14,55…28,3

Площадь сечения одного элемента: 0,0507 м².

Коэффициент гидравлического сопротивления: z=90.

 

Таблица П.4.2

Типоразмеры батарейных циклонов БЦУ-М

Коэффициент гидравлического сопротивления: z =115. Оптимальная скорость газов: wопт=4,5 м/с. Таблица П.4.3

Зависимость проскока золы через циклон e от параметра П

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

РАСЧЕТ МОКРЫХ ЗОЛОУЛОВИТЕЛЕЙ

Мокрые золоуловители, применяемые в энергетике, выполняются двух типов: центробежные скрубберы без трубы Вентури (ЦС ВТИ) для котлов небольшой… 5.1. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту: wк – оптимальная скорость газов в скруббере, wк=4,5…5,5м/с ± 10%;

Таблица 5.1

Типоразмеры центробежных скрубберов МС-ВТИ

Таблица 5.2

Характеристики мокрых золоуловителей МВ-УО ОРГРЕС

 

Таблица 5.3

Характеристики мокрых золоуловителей МС-ВТИ

 

Таблица 5.4

Температура точки росы дымовых газов различных видов топлива

   

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

 

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОВ

6.2. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту: wопт – оптимальная скорость газов, м/с; рекомендуемая скорость при удельном… t – расстояние между одноимёнными электродами; для электрофильтров УГ t = 0,275 м.

Характеристики электрофильтров

Таблица П.6.2

Характеристики электрофильтров

Таблица П.6.3. Характеристика газораспределительных устройств Характеристика …  

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

СУХОЕ АДДИТИВНОЕ СЕРОУЛАВЛИВАНИЕ

7.1. Сухое аддитивное улавливание серы (см. рис.8.2) наиболее простой способ в исполнении. Однако он требует повышенных расходов реагента. Эффективность улавливания оксидов серы зависит при этом методе от многих факторов и поэтому может быть оценена только ориентировочно.

7.2. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту:

w_гв – скорость дымовых газов в восходящем газоходе активационной камеры: w_гв = 6…8 м/с;

w_гн – скорость дымовых газов в нисходящем газоходе активационной камеры: w_гн = 10…12 м/с;

a, b – ширина и глубина активационной камеры; высота активационной камеры h = 30…30,5 м;

q_в – удельный расход воды на орошение в активационной камере,

q_в = 0,003…0,02 л/м³;

М₁ – молекулярная масса: CaCO₃ М₁ = 100;

CaO М₁ = 56;

MqO М₁ = 40,3;

М₂ – молекулярная масса SO₂, М₂ = 64;

W_п – влажность химического реагента, %;

C_SO2 – концентрация SO₂ а газах, кг/м³; величина C_SO2 может определяться по уравнению

.

Стехиометрическое соотношение Ca/S выбирается в зависимости от необходимой эффективности улавливания серы (рис. П.7.1).

Известь (СаСО₃) рекомендуется вводить в топку котла инжекторами в пылевидном состоянии в зону температур 950…1250°С (перед пароперегревателями). Присадки состоящие из MqO – в зону с температурами t = 600…850 °С (за пароперегревателями).

7.3. Алгоритм расчёта:

7.3.1.Выбор реагента: известь, доломит, мел и пр.

Характеристики химических реагентов приведены в табл. П.7.1 или табл. 8.1.

7.3.2. Выбор места подачи химического реагента и установки активационной камеры: (см. рис. 8.2).

7.3.3. Расчёт сечения восходящего газохода активационной камеры

.

7.3.4. Расчет сечения нисходящего газохода активационной камеры

.

7.3.5. Расход воды на впрыск в активационной камере

.

7.3.6.Выбор схемы подготовки реагента, (см., например, рис. 8.3).

7.3.7. Выбор стехиометрического соотношения: Ca/S = 1,3…3 = f(h_СУ).

7.3.8. Степень чистоты присадки К₁:определяется по данным табл. П.7.1 или табл. 8.1 (по содержанию CaCO₃ в долях).

7.3.9. Коэффициент использования присадки определяется из соотношения .

7.3.10. Расход химического реагента (присадки) рассчитывается по формуле

.

7.3.11. Эффективность улавливания серы h_су определяется из графика (рис. П.7.1).

7.4. Таблицы и рисунки:

 

η, %

Ca/S

Рис. П.7.1. Максимальная (1) и минимальная (2) возможная эффективность улавливания оксидов серы при сухом аддитивном методе очистки дымовых газов

 

Таблица П.7.1.

Характеристика присадок

Наименование соединений	Известь, %	Доломит, %	Мел, %	Мегрель, %
СаО	42,6	30,4	-	18,2…50,4
CO2	41,6	47,9	-	-
CaCO3	-	-	90…95	-
MqO	7,9	21,7	-	0,26…1,95
SiO2	5,19	-	-	8,02…53,3
Al2O3	0,81	-	-	1,52…9,92
H2o	0,76	-	-	-

Оксиды железа	0,54	-	-	0,44…3,3
SО3	0,05	-	-	0,05…0,075
S	0,09	-	-	-
другие	0,46	-	10…5	71,51…0

Продолжение табл. П.7.1

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

МОКРЫЕ (АБСОРБЦИОННЫЕ) СПОСОБЫ ОЧИСТКИ дымовых газов ТЭС ОТ ОКСИДОВ СЕРЫ И АЗОТА

Все способы имеют одно- или двухступенчатые схемы абсорберов. Эти способы основаны на химическом взаимодействии реагентов с оксидами серы с… 8.2. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту: wг – оптимальная скорость газов в абсорбере, м/с; рекомендуется для одноступенчатой схемы wг = 3,5…4 м/с; для…

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

 

БОРЬБА С ОБРАЗОВАНИЕМ ОКСИДОВ АЗОТА

9.1. К активным методам борьбы с вредными выбросами оксидов азота на тепловых электростанциях относятся следующие. Снижение избытков воздуха в топку котла. Например, снижение коэффициента aт от… Снижение температуры газов в зоне горения путем уменьшения температуры воздуха и введением рециркуляции газов через…

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

РАСЧЕТЫ АДСОРБЦИОННЫХ И КАТАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА И СЕРЫ

10.1. Обозначения и пояснения по выбору и расчёту: – стехиометрическое соотношение, рассчитываемое исходя из молекулярных масс… ,

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

РАСЧЕТ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Дымовые трубы могут быть одноствольными и многоствольными, постоянного диаметра и конусными, кирпичными, железобетонными и металлическими. 11.1. Исходные данные для расчета: – регион установки;

Таблица П.11.1

Конструктивные характеристики дымовых труб

Таблица П.11.2

Значение коэффициента А

Таблица П.11.3

ПДК веществ, выбрасываемых на электростанциях

Вредные вещества	ПДК, мг/м3	Класс опасности
Максимально разовые	Среднесуточные
Оксид серы	0,5	0,05
Оксид азота	0,6	0,06
Диоксид азота	0,085	0,04
Окись углерода
Бенз(а)пирен	-	0,1…10-5
Летучая зола:
с содержанием CaO менее 35 %	0,3	0,1
с содержанием CaO более 35 %	0,05	0,02
Пыль неорганическая (летучая зола):
с содержанием более 70 %	0,15	0,05
с содержанием в пределах 70…20 %	0,3	0,1
с содержанием менее 20 %	0,5	0,15

 

Таблица П.11.4

Значение параметра S

R	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
S	0,012	0,037	0,066	0,10	0,12	0,208	0,257	0,351	0,42

 

Таблица П.11.5

Поправочный коэффициент р_п

Кол-во стволов	Угол , град.	Относительный шаг стволов, t/Dу
1,10	1,20	1,30	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80
		-	-	1,1	1,11	1,12	1,125	1,13	1,14
	1,00	1,02	1,05	1,09	1,13	1,16	1,18	1,2
		Относительный шаг стволов, t/Dу
1,3	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00	2,10	2,20	2,30	2,40	2,50
	1,0	1,01	1,025	1,04	1,055	1,07	1,09	1,1	1,11	1,13	1,14	1,16	1,18
	1,0	1,0	1,0	1,0	1,005	1,01	1,025	1,04	1,08	1,13	1,17	-	-