Перевод на природный газ котла ДКВР 20/13 котельной Речицкого пивзавода (стр. 9 из 17)

Еще одним недостатком этого метода являются опасное возрастание концентрации бензапирена по мере увеличения рециркуляции дымовых газов.

Снижение максимальной температуры в топочной камере, а следовательно, и концентрации оксидов азота, можно обеспечить увеличением теплоотвода, например за счет установки двусветного экрана или других тепловоспринимающих поверхностей нагрева в зоне интенсивного горения.

Снижение температурного уровня за счет ввода влаги в зону горения является одним из возможных путей сокращения выбросов оксидов азота при сжигании природного газа. При этом эффективности метода зависит не только от количества вводимой в топку влаги, но и от способа ввода, а также от коэффициента избытка воздуха в топочной камере.

Как и в случае сжигания угля или мазута, простейшим методом уменьшения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания газа является снижение избытка воздуха, подаваемого через горелки . Сказанное относится только к тому диапазону избытков воздуха, который применяется обычно в энергетических котлах (1,1-1,2) . В случае более высоких a снижение температуры в топочной камере оказывает большее влияние на образование оксидов азота и в результате увеличение избытка воздуха сверх a=1,2 снижает концентрацию NOx в дымовых газах.

Снижение избытка воздуха возможно лишь до тех пор, пока это не приводит к интенсивному росту продуктов неполного сгорания, когда не только уменьшается экономичность топочного процесса, но и создается опасность загрязнения атмосферы другими веществами, не менее вредными, чем оксиды азота.

При многоярусном размещении горелок эффективным средством снижения выбросов оксида азота может оказаться нестехиометрическое сжигание.

Другим методом нестехиометрического сжигания является ступенчатое сжигание. При этом на котлах для подачи воздуха, необходимого для полного сгорания, как правило, устанавливают отдельные горелки (обычно-верхнего яруса), если через остальные горелки удается подать количество топлива, необходимое для работы котла с номинальной нагрузкой.

Расчет выбросов оксидов азота

В условиях высокотемпературного горения топлива азот воздуха становится реакционноспособным и, соединяясь с кислородом, образует оксиды. Кроме того, образование оксидов азота в процессах горения может происходить за счет разложения и окисления азотосодержащих соединений, входящих в состав топлива. Всего азот с кислородом может образовывать шесть соединений:

N₂O,NO,N₂O₃,NO₂,N₂O₄,N₂O₅.

Наиболее устойчивым оксидом является NO₂,в который могут переходить и другие оксиды азота, поэтому установленные нормы ПДК даются для суммы всех оксидов в пересчете на NO₂ . В дымовых газах котлоагрегатов оксиды азота обычно состоят на 95-99% из оксида азота, 1-5% составляет диоксид азота, доля других оксидов азота пренебрежимо мала.

Массовый выброс оксидов азота в пересчете на NO₂(т/г, г/с) в атмосферу с дымовыми газами котла вычисляется по формуле :

M_NO2=0,34×10^-7kBQ^р_н(1-q_/100)₁₂

где₁- коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива (содержание N^г ), принимается равным 0,8;

k- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота ,кг/т условного топлива;

₂- коэффициент, учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок ₂=1);

Коэффициент k для котлов паропроизводительностью менее 70 т/ч при сжигании мазута и газа определяется по формуле:

k=3,5D_ф/70,

где D_ф -фактическая паропроизводительность котла;

Принимается D_ф=0,95D ,

где D -номинальная паропроизводительность котла

Тогда [2]:

k=3,5×,95×20/70=0,95

M^{ДКВР-20/13}_NO2=0,34×10^-7×9×386×7346×372×^ г/с

Расчет выбросов оксидов углерода.

В недостаточно совершенных топочных устройствах или при неналаженном режиме сжигания топлива часть его горючих не окисляется до конечных продуктов, а образуются продукты неполного сгорания. Наиболее вероятным продуктом неполного сгорания всех видов топлива является окись углерода CO.

Массовый выброс оксидов углерода (г/с) в атмосферу с дымовыми газами котла вычисляется по формуле

M_CO=0,001C_COB(1-q₄/100)

Где C_CO- выход оксида углерода при сжигании топлива (кг/тыс.м³)

C_CO=q₃RQ^р_н/1013

гдеq₃- потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, 0,5 %;

R- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Для газа R=0,5;

Q^р_н- теплота сгорания натурального топлива ,кдж/м³ ;

q₄- потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %

Значения q₃,q₄принимаем по данным укрупнённого расчета котлоагрегата.

C_CO=0,5×0,5×37346/1013=9,21 кг/тысм³

M^{ДКВР-20/13}_CO=0,001×21×386=0,003 г/с;

Определение высоты трубы производится по формуле

Где p_п - поправочный коэффициент для расчета многоствольных труб, зависящий от числа стволов в трубе , отношения расстояния между ближайшими стволами на выходе к диаметру ствола (на выходе) и от угла наклона выходного участка выходного участка ствола к вертикальной оси . Для одноствольных труб p_п =1,0.

m - коэффициент, учитывающий условия выхода из устья трубы, значения которого принимаются в зависимости от скорости W₀.

A- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы град^1/3, (для Республики Беларусь A =160)

M- суммарный выброс NO₂ из всех труб котельной, г/с

F- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние скорости осаждения примеси в атмосфере: для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых практически равно нулю , F =1;

ПДК - предельно допустимая концентрация в атмосфере NO₂, SO₂ или золы .( По СНиП для NO₂(ПДК) равна 0,085 мг/м³)

С_ф- фоновая концентрация района, устанавливаемая органами санинспекции района;

z- число дымовых труб ;

V- суммарный объём дымовых газов;

t- разность температур выбрасываемых газов и воздуха (последняя принимается по средней температуре самого жаркого месяца в полдень).

Т.к рассчитываемый котел работает на газе, то выбросов SO₂ нет, расчет ведется по NO₂.

Фоновую концентрацию принимаем в размере 20% от ПДК NO₂. Таким образом

С_ф=0,2×0,085=0,017 мг/м³.

Объем дымовых газов принимается по данным расчета котлоагрегата ДКВР-20/13. При сжигании объём дымовых газов выходящих за 1с из котла составит V=5,46 м³/с;

Приводя полученную цифру к нормальным условиям получим:

V^{ДКВР-10/13} = V_к×(t_ух+273)/273=5,46 × (140+273)/273=6,26 м³/с.

Среднюю температуру самого жаркого месяца в полдень принимаем 25 ^ОС.

Высота трубы составит:

Принимается ближайшая большая труба стандартной высоты 30 м .

Диаметр устья дымовой трубы:

,

где :

V_ТР – объёмный расход продуктов сгорания через трубу при расчётной температуре их в выходном сечении,

м³/с; V_ТР = V_Д=5,46 м³/с;

w_ВЫХ – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы, принимается равной 25 м/с [1].

По СНиП II-35-76 выбирается кирпичная дымовая труба диаметром выходного сечения 1, 2 м.

Охрана труда и экология

Паровые и водогрейные котлы должны удовлетворять нормам и требованиям по обеспечению безопасной их эксплуатации., которые изложены в соответствующих Правилах устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Конструкция котла и его основных элементов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации на расчетных параметрах в течение назначенного срока службы, а также возможность технического освидетельствования, очистки, промывки, ремонта и эксплуатационного контроля металла, фасонных и литых деталей, сварных соединений.

Конструкция котла должна обеспечивать возможность равномерного прогрева и свободного теплового расширения его элементов при растопке и нормальном режиме работы.

Каждый котел с камерным сжиганием топлива должен быть снабжен взрывными предохранительными устройствами, которые должны быть размещены и устроены так, чтобы при их срабатывании исключалось травмирование людей. Газоходы, через которые подаются отходящие газы, должны иметь взрывные клапаны такой конструкции, которая обеспечит безопасность обслуживающего персонала при их срабатывании. Горелочные устройства должны быть безопасны и экономичны. Должны обеспечивать надежное воспламенение и устойчивое горение топлива без отрыва и проскока пламени за пределы топки в заданном диапазоне режимов работы, не допускать выпадения капель жидкого топлива на под и стенки.