При проектировании и эксплуатации ТЭЦ необходимо обеспечить концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека не выше ПДК по всем выбрасываемым примесям дымовых газов.

Так как наличие вредных веществ в дымовых газах в сотни и тысячи раз превышает предельно допустимые концентрации, требуется рассеивание дымовых газов в атмосферном воздухе.

При расчете выброса твердых частиц в атмосферу необходимо учитывать, что вместе с золой в атмосферу поступает несгоревшее топливо (недожог).

Топливо – Карагандинский уголь Промпродукт.

Зола:

Количество выбрасываемой золы рассчитывается по формуле:

МЗ. = 0,01 * В * (αун. * Ар. + q4ун. * Qн.р. / 32680) * (1-ηз.), г/с,

где Ар=27,6 % – зольность топлива на рабочую массу;

αун.= 0,8 – доля твердых частиц, уносимых из топки с дымовыми газами;

q4ун .= 1,5% – потери теплоты с уносом от механической неполноты сгорания топлива;

В = 42535,388 г/с – расход натурального топлива;

Qн.р. = 18171 кДж/кг – низшая теплота сгорания рабочего топлива;

ηз.= 0,8 – степень улавливания твердых частиц в золоуловителях;

МЗ. = 0,01*42535,388*(0,8*0,276+0,015*18171/32680)*(1-0,8)=19,493г/с;

Оксиды серы:

Выброс оксидов серы определяется по сернистому ангидриду:

МSO2 = 0,02 * Sр / 100 * В * (1 – ηso2I) * (1 – ηso2II), г/с,

где ηso2I = 0,10 – доля окислов серы, связываемых летучей золой в газоходах котла; ηso2II = 0,02 – доля оксидов серы, улавливаемых в; Sр = 0,8% - содержание серы на рабочую массу. Коэффициент 2 учитывает отношение молекулярных масс SO2 (64) и S (32).

МSO2 = 0,02*0,8/100*42535,388*(1-0,10)*(1-0,02) = 6 г/с;

Оксиды азота:

Количество оксидов азота в пересчете на NO2, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле:

МNO2 = 0,34*10-7*К*В*Qн.р.*(1– q4 / 100)*β1*(1– ε1* r)*β1*β2*ε2, г/с,

где К – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, кг/т условного топлива;

К = 12 * Dф / (200 + D) = 12 * 380 / (200 + 420) = 7,355 кг/т;

Nг = 1,2%, β1 = 1,0;

β1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива (содержание азота в топливе Nг);

β2 – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок

β2 = 0,85 – для прямоточных горелок;

β3 – коэффициент, учитывающий вид шлакоудалении;

β3 = 1,4 – при жидком шлакоудалении;

ε1 = 0,005 – коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи их в топку; ε2 = 0,65 – коэффициент, характеризующий снижение выброса оксидов азота при подаче части воздуха помимо основных горелок (при двухступенчатом сжигании) (Л.9, стр.16); r = 25% - степень рециркуляции дымовых газов;

MNO2=0,34 * 10-7 * 7,355 * 42535,388 * 18171 * (1 - 1,5 / 100) * 1,0 * (1-0,005*0,25) * 0,85 * 1,4 * 0,65 = 147,1 г/с;

Суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу:

М∑ = (МSO2 + ПДКSO2 / ПДКNO2 * МNO2) + МЗ = (МSO2 + 5,88 * МNO2) + МЗ. = (6 + 5,88 * 147,1) + 19,493 = 890,44 г/с;

Расчет высоты дымовой трубы:

Высота дымовой трубы определяется по формуле:

Н = [(2 * А * М * η * m * n)1/2 * N1/6 ] / (Vг * ∆Т)1/6 ,

где А – коэффициент температурной стратификации атмосферы (распределение температуры воздуха по вертикали) при неблагоприятных метеорологических условиях, А = 200 – для Казахстана;

η = 1 – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

m и n – безразмерные коэффициенты, зависящие от скорости выхода газов из устья трубы, m = 0,9; n = 1; N = 2 – число дымовых труб;

Vг. – объем дымовых газов, выбрасываемых из трубы;

Vг. = В * [ Vго + (αг – 1) * Vо ] * Тух. / 273 К,

Vго = VRO2 + VN2o + VН2Оо;

где VRO2 = 0,79 м3/кг – объем трехатомных газов;

VN2o = 3,38 м3/кг – теоретический объем азота;

VН2Оо = 0,49 м3/кг – теоретический объем водяных паров;

Vго = 0,79 + 3,38 + 0,49 = 4,66 м3/кг;

αг. = 1,2 – коэффициент избытка воздуха в топке;

Vо = 4,28 м3/кг – теоретическое количество сухого воздуха;

Тух. = 120оС – температура уходящих газов;

Vг = 42,535 * [ 4,66 + (1,2 – 1) * 4,28 ] * 393 / 273 = 337,754 м3/с;