Расчет выбросов от печей
Обновлено: 14.05.2024
Компьютерные программы для экологов
Какой программой расчитать выбросы из печи в бане
Здесь задаются общие вопросы.
Какой программой расчитать выбросы из печи в бане
Artgeo » Чт 25 мар 2010 11:31
Здравствуйте! Прошу помочь!
в какой программе или каким модулем можно рассчитать выбросы из печи в бане. если известно размеры печи (ширина, глубина, высота), высота и диаметр трубы и известно, что может работать на дровах, торфе, буром угле?
Очень надеюсь на дельный совет.
Самохин Василий » Пн 29 мар 2010 11:44
Уважаемый Artgeo , для проведения расчета максимально-разовых и валовых выбросов загрязняющих веществ от Вашего типа печей возможно использование модуля "Котельные", входящего в состав "Модульного экорасчета".
Однако, для расчета потребуются дополнительные сведения.
Вы можете оставить Ваш электронный адрес, и мы вышлем Вам перечень исходных данных для расчета.
bvn » Вт 15 фев 2011 11:27
Не совсем верно.Вот что об этом нам говорит «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух» (дополненное и переработанное, Санкт-Петербург, 2005 г.), разработанное ФГУП «НИИ Атмосфера»
1.6. О применении методик по расчету выделений (выбросов) от различных производств
.
4. Для некоторых топливосжигающих устройств, таких, как горны, печи, отдельные горелки и т.п., расчеты выбросов в ряде методик (например, [34]) основаны на "Методических указаниях по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/час". (М., Гидрометеоиздат, 1985)
Но Мет. пособие носит рекомендательный характер.
Поэтому тут все зависит от конкретного эксперта: один примет написанное в Мет. Пособии, другой нет.
И еще такой момент. Для расчета по модулю "Котельная" или в ручную по "Методике 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., 1999 г." требуется значительно больше данных, чем для расчета по "Методическим указаниям по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/час". (М., Гидрометеоиздат, 1985).
Поэтому выбор за Вами какой расчет Вы сможите обосновать экспертам.
Форум для экологов
Здравствуйте, считаю выбросы от печки на дровах (баня). Соответственно ни паспортов, ни каких либо данных по печке нет (только визуальный осмотр). Столкнулась с проблемой поиска нужных коэффициентов по дровам. Вроде прочла все посты касающиеся сжигания дров, но не на все вопросы нашла ответы. Когда считаю по программе (по методике для котлов до 30 т/ч), требуется заполнить следующие параметры (некоторые параметры, с горем пополам, заполнены уже мной по найденной информации):
R6: Хар-ка гранулометрическ. состава угля,% (для дров 50%) = 50
F: Зеркало горения, м2 (по паспорту) = 0,25
Sr: Содержание серы в топливе на рабочую массу, % = .
HS: Содержание сероводорода в топливе на рабочую массу, % = .
S: Доля оксидов серы, связыв. летучей золой в котле = 0,1
q3: Потери тепла вслед.хим.неполн.сгор.топл.,% = 1 (методика для котлов до 30 т/ч, таблица В1)
Bр: Полный расход топлива на котел, т/год = 26 (данные предприятия)
Qi: Низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг = 10,24
q4: Потери тепла от механ. неполн. сгор. топл., % = 4 (методика для котлов до 30 т/ч, таблица В1)
aт: Коэфф. избытка воздуха в прод. сгор. на выходе из топки = 1,4
B: Фактич. расход топлива на номин. нагрузке, кг/с = 0,008
A: Содержание золы в топливе на рабочую массу, % = 0,6
R: Коэфф. темпер. уровня экранов (350-tн>150, 290-tн<150) = .
tн: Температура насыщения при давл. в барабане или на выходе = .
Dн: Номинальная нагрузка котла, кг/с = 0,008
Dф: Фактическая нагрузка котла, кг/с = 0,008
aун: Доля золы, уносимой газами из котла = 0,1
r: Степень рециркуляции дымовых газов, % = 0
Qт: Фактическая тепловая мощность котла, МВт = .
Nз: Доля твердых частиц,улавливаемых в золоуловителях,% = 0
q4ун: Потери тепла с уносом от механической неполноты сгорания,% = .
Bрч: Полный расход топлива на котел, т/ч = 14,6 (данные предприятия)
С некоторыми параметрами проблема. Прошу помочь с остальными данными, уже не знаю где искать (были просмотрены: Методика для котлов до 30 т/ч, мет.пособие 2012 г., тепловой расчет котельных агрегатов под.ред.Кузнецова). Если где-то ошиблась, прошу указать на ошибку.
1. Введение
Настоящий документ разработан в соответствии с Законом Российской Федерации "Об охране окружающей среды".
Устанавливает основные правила определения параметров выбросов загрязняющих веществ от печных установок глиноземного производства расчетным методом, на основе анализа имеющихся сведений об их образовании и поведении при сжигании топлива в различных топочных устройствах, а также балансовых расчетов, выполненных по данным действующих глиноземных цехов.
Применяется при расчете выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, результаты которых используются для составления Государственной статистический, отчетности по форме 2ТП-воздух, определения предельно допустимых нормативов и разработки мероприятий по их снижению.
Предназначен для промышленных предприятий, имеющих в своем составе глиноземное производство и других объектов с подобными выбросами загрязняющих веществ, специализированных организаций/проводящих работы по инвентаризации выбросов, их нормированию и контролю за соблюдением установленных нормативов ПДВ.
2. с сылки на нормативные документы
3. Понятия и определения
Содержащиеся в настоящем документе понятия соответствуют установленным в ГОСТе 7.2.1.04-77 (3).
4. Сокращения
расход натурального (условного) топлива за рассматриваемый период, т/год; г/с; технический отчет завода;
расход пиритных огарков (при обжиге цементного клинкера в случае добавления в шихту пиритных огарков), т/год; г/с; технический отчет завода;
содержание диоксида углерода в сухом газе, выходящем из печи (сухой шихте), %; по данным инструментального анализа;
содержание кислорода в сухом, выходящем из печи газе, %; по данным инструментального газового анализа;
содержание углерода в топливе, %; справочная величина;
количество диоксида углерода необходимое для карбонизации щелочи по стехиометрии, кг/т глинозема,
внутренний диаметр печи в зоне горения, м;
объем сухих отходящих газов, направляемых на карбонизацию, тыс. нм 3 /год; нм 3 /с; по данным замерам;
объем сухих газов, выходящих из печей спекания, без отчета подсосе по газовому трактату, тыс. нм 3 /год; нм 3 /с; по данным замеров;
объем воздуха теоретически необходимый для сгорания топлива, нм 3 /кг; нм 3 /м 3 ; рассчитывается по составу топлива;
объем диоксида углерода, выделяющееся из шихты, тыс. нм 3 /год; нм 3 /с; по данным замеров;
объем сухих продуктов сгорания топлива, справочная величина;
учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;
учитывающий конструкцию горелок
учитывающий зависимость выхода оксидов азота от средней температуры воздуха, идущего на горение;
учитывающий расход воздуха, проходящего через горелку;
учитывающий условия приготовления и сжигания топлива и ввод востановителя в шихту.
избытка воздуха, приближенно подсчитываемый по кислородной формуле
использования диоксида углерода при карбонизации, доли ед.; по данным замеров
зависящий от вида печного агрегата
количество рабочей массы топлива, %;
теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг; кДж/м, справочная величина;
фактическая и номинальная тепловые мощности печи, МВТ, справочная величина;
количество оксидов серы (диоксида азота) в пересчете на т/год; г/с, выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами печных агрегатов; расчетные данные;
количество глинозема, производимого за рассматриваемый период, т/год; кг/с, технический отчет завода;
количество сухой шихты, переработанной за рассматриваемый период, т/год, кг/с, технический отчет завода;
выход оксидов азота, расчетная величина,
доля оксидов серы I - связанных с обжигаемым материалом в печном агрегате; II - улавливаемых в системе газоочистки, III - улавливаемых в процессе карбонизации (при использовании печных газов для разложения алюминатных растворов методом карбонизации) доли ед; данные инструментальных замеров;
содержание азота в топливе, %, справочная величина;
содержание серы в топливе, на рабочую массу, (в пиритных огарках), %, справочные величины,
приведенная сернистость, содержание серы на 1000 ккал низшей теплоты сгорания топлива, %, справочная величина
температура воздуха, поступающего на горение топлива, С, данные замеров;
5. о бщие положения
На заводах по производству глинозема основными источниками выделения и выбросов загрязняющих веществ являются печные установки, предназначенные для спекания глиноземных шихт, кальцинации гидрооксида алюминия, обжига известняка и цементного клинкера. Эти технологические процессы осуществляются в трубчатых вращающихся печах, в которых топливо подается противотоком к обжигаемому материалу. Для обеспечения необходимых физико-химических превращений и получения продуктов требуемого качества максимальная температура нагрева материала составляет 1150-1400 °С (в зависимости от вида обжигаемого сырья), а температура газов - 1400 - 1800 °С. При этом с дымовыми газами печных агрегатов выбрасывается в атмосферу различные газообразные вещества, среди которых наиболее распространены оксиды азота, серы и углерода, и твердые частицы ожигаемого материала - пыль. Существующие печные установки глиноземного производства оснащены двух или трехступенчатой системой очистки газов (циклоны - электрофильтр или циклоны - электрофильтр - скруббер), в которой отходящие газы подвергаются обеспыливанию. Специальной очистки от газообразных веществ не производится.
Проведенные расчеты по данным работы газоочистного оборудования, показывают, что коэффициент временной неоднородности (который определяется как отношение годового валового выброса (выделения) к максимальной мощности выброса (выделения) согласно ГОСТа 7.32-81) меньше или равен 1. В связи с этим, учитывая режим работы агрегатов, эффективность систем газоотсоса, их мощность и характер нестационарности процесса, можно говорить в среднем о стационарности выбросов от совокупности источников. Это позволяет сократить и оптимизировать расчеты по установлению нормативов предельно допустимых выбросов для глиноземных предприятий, оборудованных однотипными газоочистными установками.
6. Процессы образования выбросов загрязняющих веществ печными установками глиноземного производства
В соответствии с требованиями, предъявляемым к расчетным методикам ниже приводятся краткие сведения, позволяющие представить процессы, учитываемые в настоящей методике.
6.1. Оксиды серы
Оксидами серы, которые регистрируются как стабильные продукты высокотемпературного горения серосодержащего топлива, являются диоксид SO 2 и SO 3 и триоксид серы. Термодинамическое равновесие между ними определяется реакцией:
Термодинамический и кинетический анализы показывают, что основным оксидом серы, образующимся при горении, является SO 2 . Дальнейшее превращение SO 2 в SO 3 может происходить в атмосфере, но скорость этой реакции очень мала. Так, степень конверсии SO 2 в SO 3 при сжигании сернистого мазута в котлоагрегатах не превышает 3-7% (4.5).
Сжигание мазута сопровождается переходом в топочные газы практически всей содержащийся в нем серы, при сжигании угля часть серы (5-20%) связывается с летучей золой.
При обжиге серосодержащих материалов (спекание глиноземных шихт, обжиге клинкера) в окислительной атмосфере может происходить разложение некоторых материалов (пирит, гипс, фосфогипс) с образованием диоксида серы, поступающего в газовую фазу. В ходе технологического процесса обжига осуществляется переход серы из газовой фазы в обжигаемый материал за счет абсорбции SO 2 и SO 3 влагой шихты: в низкотемпературных зонах печи, взаимодействия: с летучими компонентами шихты в газовой фазе, с СаО, СаСО3, N а2СО3 и другими компонентами в результате поглощения оксидов серы материалом и пылью с образованием сульфатов калия, натрия, кальция (7). Сульфаты щелочных металлов устойчивы и не диссоциируют при температурах, достигаемых во вращающихся печах (8). Пыль, обогащенная соединениями серы, выносится из печей, улавливается в системе газоочистки и возвращается в процесс. Количество сернистых соединений, улавливаемых в процессе обжига, зависит от вида обжигаемого материала, его влажности и способа подачи в печь, содержания щелочей в жидкой фазе шихты, количества щелочных возгонов, образующихся в ходе термообработки.
При использовании мокрой газоочистки отходящих газах в скрубберах или мокрых электрофильтрах происходит абсорбция сернистых соединений подшламовой водой, поступающей затем в производственный цикл
Все изложенное выше свидетельствует об отличии процессов, сопровождающих попадание SO 2 отходящие газы печей спекания и обжига от процессов, происходящих в других топливо потребляющих агрегатах
Натурными замерами выявлено, что при нормальном технологическом процессе обжига цементного клинкера, оксиды серы в дымовых газах практически отсутствуют даже при работе на мазуте с содержанием серы до 2% в следствии поглощения их сырьевыми материалами и пылью (9).
6.2. Оксиды азота
Образование оксидов азота происходит в процессе сжигания любого вида топлива. Количество их в продуктах сгорания зависит как от условий сжигания топлива, так и от содержания азота в соответствии его органической массы. Главным поставщиком оксидов азота при сжигании жидкого и газообразного топлива является азот воздуха ("воздушные" N Ох). При сжигании твердого топлива оксиды азота образуются преимущественно из азота топлива ("топливные" N Ох).
Основными факторами, определяющими условия генерации оксидов азота являются температура в зоне горения, концентрация газов - реагентов и время реакции (10).
Образование оксидов азота изучалось многими исследователями применительно к сжиганию различных видов топлива в теплоэнергетических установках. Экспериментально подтверждена и изучена взаимосвязь между количеством избыточного кислорода в зоне горения и количеством генерируемых оксидов азота Установлено, что в процессе горения топлива в основном образуется монооксид азота - N О, который пересчитывается в диоксид азота N О2 и записывается как N Ох. (10, 11).
Образование "воздушных" оксидов азота в факеле протекает в зоне наиболее высоких температур (выше 1800 ° K ) и заканчивается практически одновременно с завершением процесса горения (11). Образование "топливных" N Ох происходит при более низких температурах (1000 - 1500° K ) и слабо зависит от температуры процесса (10).
Существующие технические способы уменьшения образования N Ох основаны на снижении температуры факела и времени пребывания продуктов в зоне высоких температур. К ним относятся оптимизация процесса теплоотдачи, увеличение поверхности факела с целью интенсификации охлаждения пламени; организация ступенчатого или нестехиометрического сжигания с подачей через горелку части воздуха, а остального количества в топочный подъем для дожигания несгоревших компонентов; рециркуляция продуктов сгорания к корню факела; ввод в топочный объем балластных веществ, приводящих к эндотермическим реакциям (7, 10).
Достигаемые при этом температуры, а, следовательно, и содержание оксидов азота выше, чем в печах спекания.
6.3. Оксид углерода
Образуется при горении углеродосодержащих веществ, в основном, органических топлив при неполном горении углерода 2С + О2 = 2СО и в больших количествах получается по реакции СО2 + С = 2СО.
На эффективность горения топлива и, следовательно, на образование оксида углерода влияет много факторов, главным из которых является количество избыточного воздуха. При подаче воздуха в количестве, меньше оптимального, топлив сгорает не полностью, увеличивается выход загрязняющих веществ (СО, С) /4/.
При полном сгорании топлива в дымовых газах концентрация оксида углерода незначительна.
Организация процесса сжигания топлива во вращающихся печах обеспечивает полноту сгорания его за счет оптимизации условий подготовки и подачи топлива, смешения его с воздухом, обеспечения необходимого избытка воздуха. Технологическими инструкциями и режимными картами работы печных агрегатов регламентируется содержание кислорода в отходящих газах за обрезом печи не ниже 2 %, что соответствует избытку воздуха 1,1.
Натурные измерения, проводимые во вращающихся печах свидетельствуют, что при нормальном технологическом режиме работы топливопотребляющих агрегатов на жидком и газообразном топливе, содержание оксида углерода в дымовых газах не превышает 100 мг/м 3 .
Содержание оксидов серы, азота и углерода в выбрасываемых газах определяют периодически инструментальными методами согласно (22).
7. Метод расчета газовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу печными установками глиноземного производства
7.1. Оксиды серы
Количество оксидов серы в пересчете на т/год, т/ c , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами печных установок за единицу времени, вычисляется по формуле:
где: 0,02 - коэффициент пересчета серы в диоксид серы
Доля оксидов серы, связываемых с обжигаемым материалом в печном агрегате - зависит, как указано ранее, от вида материала, его влажности, способа подачи в печь, содержания щелочей.
Ниже приведены величины доли оксидов серы, связываемых с обжигаемым материалом, полученные в результате обработки данных, при различных технологических операциях для однотипных печных установок (13, 16-20).
Вращающиеся печи спекания нефелиновых шихт, подаваемых наливом
Вращающиеся печи спекания бокситовых и шламовых шихт, подаваемых распылом
1. Введение
Настоящий документ разработан в соответствии с Законом Российской Федерации "Об охране окружающей среды".
Устанавливает основные правила определения параметров выбросов загрязняющих веществ от печных установок глиноземного производства расчетным методом, на основе анализа имеющихся сведений об их образовании и поведении при сжигании топлива в различных топочных устройствах, а также балансовых расчетов, выполненных по данным действующих глиноземных цехов.
Применяется при расчете выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, результаты которых используются для составления Государственной статистический, отчетности по форме 2ТП-воздух, определения предельно допустимых нормативов и разработки мероприятий по их снижению.
Предназначен для промышленных предприятий, имеющих в своем составе глиноземное производство и других объектов с подобными выбросами загрязняющих веществ, специализированных организаций/проводящих работы по инвентаризации выбросов, их нормированию и контролю за соблюдением установленных нормативов ПДВ.
2. с сылки на нормативные документы
3. Понятия и определения
Содержащиеся в настоящем документе понятия соответствуют установленным в ГОСТе 7.2.1.04-77 (3).
4. Сокращения
расход натурального (условного) топлива за рассматриваемый период, т/год; г/с; технический отчет завода;
расход пиритных огарков (при обжиге цементного клинкера в случае добавления в шихту пиритных огарков), т/год; г/с; технический отчет завода;
содержание диоксида углерода в сухом газе, выходящем из печи (сухой шихте), %; по данным инструментального анализа;
содержание кислорода в сухом, выходящем из печи газе, %; по данным инструментального газового анализа;
содержание углерода в топливе, %; справочная величина;
количество диоксида углерода необходимое для карбонизации щелочи по стехиометрии, кг/т глинозема,
внутренний диаметр печи в зоне горения, м;
объем сухих отходящих газов, направляемых на карбонизацию, тыс. нм 3 /год; нм 3 /с; по данным замерам;
объем сухих газов, выходящих из печей спекания, без отчета подсосе по газовому трактату, тыс. нм 3 /год; нм 3 /с; по данным замеров;
объем воздуха теоретически необходимый для сгорания топлива, нм 3 /кг; нм 3 /м 3 ; рассчитывается по составу топлива;
объем диоксида углерода, выделяющееся из шихты, тыс. нм 3 /год; нм 3 /с; по данным замеров;
объем сухих продуктов сгорания топлива, справочная величина;
учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;
учитывающий конструкцию горелок
учитывающий зависимость выхода оксидов азота от средней температуры воздуха, идущего на горение;
учитывающий расход воздуха, проходящего через горелку;
учитывающий условия приготовления и сжигания топлива и ввод востановителя в шихту.
избытка воздуха, приближенно подсчитываемый по кислородной формуле
использования диоксида углерода при карбонизации, доли ед.; по данным замеров
зависящий от вида печного агрегата
количество рабочей массы топлива, %;
теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг; кДж/м, справочная величина;
фактическая и номинальная тепловые мощности печи, МВТ, справочная величина;
количество оксидов серы (диоксида азота) в пересчете на т/год; г/с, выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами печных агрегатов; расчетные данные;
количество глинозема, производимого за рассматриваемый период, т/год; кг/с, технический отчет завода;
количество сухой шихты, переработанной за рассматриваемый период, т/год, кг/с, технический отчет завода;
выход оксидов азота, расчетная величина,
доля оксидов серы I - связанных с обжигаемым материалом в печном агрегате; II - улавливаемых в системе газоочистки, III - улавливаемых в процессе карбонизации (при использовании печных газов для разложения алюминатных растворов методом карбонизации) доли ед; данные инструментальных замеров;
содержание азота в топливе, %, справочная величина;
содержание серы в топливе, на рабочую массу, (в пиритных огарках), %, справочные величины,
приведенная сернистость, содержание серы на 1000 ккал низшей теплоты сгорания топлива, %, справочная величина
температура воздуха, поступающего на горение топлива, С, данные замеров;
5. о бщие положения
На заводах по производству глинозема основными источниками выделения и выбросов загрязняющих веществ являются печные установки, предназначенные для спекания глиноземных шихт, кальцинации гидрооксида алюминия, обжига известняка и цементного клинкера. Эти технологические процессы осуществляются в трубчатых вращающихся печах, в которых топливо подается противотоком к обжигаемому материалу. Для обеспечения необходимых физико-химических превращений и получения продуктов требуемого качества максимальная температура нагрева материала составляет 1150-1400 °С (в зависимости от вида обжигаемого сырья), а температура газов - 1400 - 1800 °С. При этом с дымовыми газами печных агрегатов выбрасывается в атмосферу различные газообразные вещества, среди которых наиболее распространены оксиды азота, серы и углерода, и твердые частицы ожигаемого материала - пыль. Существующие печные установки глиноземного производства оснащены двух или трехступенчатой системой очистки газов (циклоны - электрофильтр или циклоны - электрофильтр - скруббер), в которой отходящие газы подвергаются обеспыливанию. Специальной очистки от газообразных веществ не производится.
Проведенные расчеты по данным работы газоочистного оборудования, показывают, что коэффициент временной неоднородности (который определяется как отношение годового валового выброса (выделения) к максимальной мощности выброса (выделения) согласно ГОСТа 7.32-81) меньше или равен 1. В связи с этим, учитывая режим работы агрегатов, эффективность систем газоотсоса, их мощность и характер нестационарности процесса, можно говорить в среднем о стационарности выбросов от совокупности источников. Это позволяет сократить и оптимизировать расчеты по установлению нормативов предельно допустимых выбросов для глиноземных предприятий, оборудованных однотипными газоочистными установками.
6. Процессы образования выбросов загрязняющих веществ печными установками глиноземного производства
В соответствии с требованиями, предъявляемым к расчетным методикам ниже приводятся краткие сведения, позволяющие представить процессы, учитываемые в настоящей методике.
6.1. Оксиды серы
Оксидами серы, которые регистрируются как стабильные продукты высокотемпературного горения серосодержащего топлива, являются диоксид SO 2 и SO 3 и триоксид серы. Термодинамическое равновесие между ними определяется реакцией:
Термодинамический и кинетический анализы показывают, что основным оксидом серы, образующимся при горении, является SO 2 . Дальнейшее превращение SO 2 в SO 3 может происходить в атмосфере, но скорость этой реакции очень мала. Так, степень конверсии SO 2 в SO 3 при сжигании сернистого мазута в котлоагрегатах не превышает 3-7% (4.5).
Сжигание мазута сопровождается переходом в топочные газы практически всей содержащийся в нем серы, при сжигании угля часть серы (5-20%) связывается с летучей золой.
При обжиге серосодержащих материалов (спекание глиноземных шихт, обжиге клинкера) в окислительной атмосфере может происходить разложение некоторых материалов (пирит, гипс, фосфогипс) с образованием диоксида серы, поступающего в газовую фазу. В ходе технологического процесса обжига осуществляется переход серы из газовой фазы в обжигаемый материал за счет абсорбции SO 2 и SO 3 влагой шихты: в низкотемпературных зонах печи, взаимодействия: с летучими компонентами шихты в газовой фазе, с СаО, СаСО3, N а2СО3 и другими компонентами в результате поглощения оксидов серы материалом и пылью с образованием сульфатов калия, натрия, кальция (7). Сульфаты щелочных металлов устойчивы и не диссоциируют при температурах, достигаемых во вращающихся печах (8). Пыль, обогащенная соединениями серы, выносится из печей, улавливается в системе газоочистки и возвращается в процесс. Количество сернистых соединений, улавливаемых в процессе обжига, зависит от вида обжигаемого материала, его влажности и способа подачи в печь, содержания щелочей в жидкой фазе шихты, количества щелочных возгонов, образующихся в ходе термообработки.
При использовании мокрой газоочистки отходящих газах в скрубберах или мокрых электрофильтрах происходит абсорбция сернистых соединений подшламовой водой, поступающей затем в производственный цикл
Все изложенное выше свидетельствует об отличии процессов, сопровождающих попадание SO 2 отходящие газы печей спекания и обжига от процессов, происходящих в других топливо потребляющих агрегатах
Натурными замерами выявлено, что при нормальном технологическом процессе обжига цементного клинкера, оксиды серы в дымовых газах практически отсутствуют даже при работе на мазуте с содержанием серы до 2% в следствии поглощения их сырьевыми материалами и пылью (9).
6.2. Оксиды азота
Образование оксидов азота происходит в процессе сжигания любого вида топлива. Количество их в продуктах сгорания зависит как от условий сжигания топлива, так и от содержания азота в соответствии его органической массы. Главным поставщиком оксидов азота при сжигании жидкого и газообразного топлива является азот воздуха ("воздушные" N Ох). При сжигании твердого топлива оксиды азота образуются преимущественно из азота топлива ("топливные" N Ох).
Основными факторами, определяющими условия генерации оксидов азота являются температура в зоне горения, концентрация газов - реагентов и время реакции (10).
Образование оксидов азота изучалось многими исследователями применительно к сжиганию различных видов топлива в теплоэнергетических установках. Экспериментально подтверждена и изучена взаимосвязь между количеством избыточного кислорода в зоне горения и количеством генерируемых оксидов азота Установлено, что в процессе горения топлива в основном образуется монооксид азота - N О, который пересчитывается в диоксид азота N О2 и записывается как N Ох. (10, 11).
Образование "воздушных" оксидов азота в факеле протекает в зоне наиболее высоких температур (выше 1800 ° K ) и заканчивается практически одновременно с завершением процесса горения (11). Образование "топливных" N Ох происходит при более низких температурах (1000 - 1500° K ) и слабо зависит от температуры процесса (10).
Существующие технические способы уменьшения образования N Ох основаны на снижении температуры факела и времени пребывания продуктов в зоне высоких температур. К ним относятся оптимизация процесса теплоотдачи, увеличение поверхности факела с целью интенсификации охлаждения пламени; организация ступенчатого или нестехиометрического сжигания с подачей через горелку части воздуха, а остального количества в топочный подъем для дожигания несгоревших компонентов; рециркуляция продуктов сгорания к корню факела; ввод в топочный объем балластных веществ, приводящих к эндотермическим реакциям (7, 10).
Достигаемые при этом температуры, а, следовательно, и содержание оксидов азота выше, чем в печах спекания.
6.3. Оксид углерода
Образуется при горении углеродосодержащих веществ, в основном, органических топлив при неполном горении углерода 2С + О2 = 2СО и в больших количествах получается по реакции СО2 + С = 2СО.
На эффективность горения топлива и, следовательно, на образование оксида углерода влияет много факторов, главным из которых является количество избыточного воздуха. При подаче воздуха в количестве, меньше оптимального, топлив сгорает не полностью, увеличивается выход загрязняющих веществ (СО, С) /4/.
При полном сгорании топлива в дымовых газах концентрация оксида углерода незначительна.
Организация процесса сжигания топлива во вращающихся печах обеспечивает полноту сгорания его за счет оптимизации условий подготовки и подачи топлива, смешения его с воздухом, обеспечения необходимого избытка воздуха. Технологическими инструкциями и режимными картами работы печных агрегатов регламентируется содержание кислорода в отходящих газах за обрезом печи не ниже 2 %, что соответствует избытку воздуха 1,1.
Натурные измерения, проводимые во вращающихся печах свидетельствуют, что при нормальном технологическом режиме работы топливопотребляющих агрегатов на жидком и газообразном топливе, содержание оксида углерода в дымовых газах не превышает 100 мг/м 3 .
Содержание оксидов серы, азота и углерода в выбрасываемых газах определяют периодически инструментальными методами согласно (22).
7. Метод расчета газовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу печными установками глиноземного производства
7.1. Оксиды серы
Количество оксидов серы в пересчете на т/год, т/ c , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами печных установок за единицу времени, вычисляется по формуле:
где: 0,02 - коэффициент пересчета серы в диоксид серы
Доля оксидов серы, связываемых с обжигаемым материалом в печном агрегате - зависит, как указано ранее, от вида материала, его влажности, способа подачи в печь, содержания щелочей.
Ниже приведены величины доли оксидов серы, связываемых с обжигаемым материалом, полученные в результате обработки данных, при различных технологических операциях для однотипных печных установок (13, 16-20).
Вращающиеся печи спекания нефелиновых шихт, подаваемых наливом
Вращающиеся печи спекания бокситовых и шламовых шихт, подаваемых распылом
1. Введение
Настоящая методика направлена на выполнение постановлений Московского городского Совета и Мосгорисполкома по изучению и оздоровлению экологической обстановки в городе. Ее необходимость вызвана развитием в Москве и ее ближайших пригородах малых и совместных предприятий, не имеющих ведомственной принадлежности и подчиняющихся непосредственно местным органам власти. Методика адресована предприятиям по производству строительных материалов на основе стекла и стеклокремнезита, которые используют в качестве одной из стадий технологического цикла высокотемпературную обработку сырья в печах. Особенностью таких предприятий является применение новых, оригинальных технологий, высокая мобильность в их изменении, частая смена рецептуры шихты в зависимости от потребности в том или ином материале. Это обстоятельство с учетом месторасположения таких производств в густонаселенных районах требует детального знания составляющих выброса загрязняющих веществ в атмосферу по компонентам, а не только валовых, суммарных значений выбросов, существующие отраслевые методики, построенные на использовании экспертных табличных данных для типовых технологических процессов, не дают ответа на этот вопрос. Кроме того, некоторые компоненты шихты способны выделять или образовывать такие вредные вещества, для которых экспериментальные измерения концентрации в выбросе или затруднительны или невозможны. Предлагаемая методика здесь является, по-видимому, единственным способом оценки выброса таких веществ.
В «Сборнике методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами» [1] в разделе 8, посвященном расчету выбросов при производстве стройматериалов, которое использует высокотемпературные технологические процессы (обжиг, спекание, пиролиз, плавление и др.), отмечена необходимость учета газообразных загрязнителей: окислов азота, серы, фтора, свинца и т.п. Вместе с тем, каких-либо сведений до расчету выбросов этих компонентов указанные методики не содержат. В частности, в процессе варки стекол в стекловаренных печах под воздействием высокой температуры из шихты в печное пространство испаряется и поступает часть компонентов. При соединении этих газообразных компонентов с воздухом возможно химическое взаимодействие с кислородом и азотом с образованием новых, первоначально не содержащихся в шихте, компонентов. Образование газообразных загрязняющих веществ характерно для технологических процессов, использующих высокие температуры. Источниками выброса таких загрязнителей являются в основном печи: плавильные, обжиговые, а также другое технологическое оборудование, где осуществляется высокотемпературная переработка сырья.
Настоящая методика расширяет и уточняет соответствующие методики "Сборника" [1] в части расчета выбросов в атмосферу газообразных загрязняющих веществ, образующихся при высокотемпературной переработке сырья в плавильных и обжиговых печах и другом оборудовании. Концентрацию пыли в потоке загрязненного газа настоящая методика не определяет. Для ее расчета следует пользоваться формулами и таблицами "Сборника" [1], а также другими методиками, согласованными Госкомгидрометом. Вместе с тем, настоящая методика позволяет определять температуру, и химический состав тех частиц пыли, которые образовались в высокотемпературном оборудовании в результате химических реакций из газовой фазы.
2. Основные положения
Методика основана на расчете параметров термодинамического и химического равновесного состояния многофазного рабочего тела заданного элементного состава [2]. Термодинамический анализ применим только для закрытых систем, находящихся в тепловом и механическом равновесии c окружающей средой. Для таких систем установление химического и фазового равновесия является чисто внутренний процессом в результате которого формируется состав, однозначно связанный с остальными параметрами состояния. Рассматриваемые системы предполагаются состоящими из одной или нескольких фаз. По физическим свойствам различаются: газовая фаза, конденсированные фазы, образованные растворами твердых или жидких веществ, и чистые однокомпонентные фазы, содержащие одно единственное вещество в конденсированном состоянии (твердом или жидком). Представление термодинамических систем в виде совокупности фаз, образованных одним или несколькими индивидуальными веществами, не накладывает ограничений на распределение массы химических элементов, как между отдельными подсистемами, так и между их компонентами. Более того, определение концентрации всех веществ является задачей расчета. Для решения этой задачи использовано второе начало термодинамики, формулировка которого для изолированных систем известна как принцип максимума энтропии при соблюдении условий материального баланса.
Так как энтропия сложной системы складывается из энтропии составляющих ее частей, то целесообразно записать вначале выражения отдельно для энтропии газовой и конденсированной фазы.
где k , R - количество газообразных и конденсированных компонентов в системе; - стандартная энтропия одного моля i -го или r -го компонента при температуре Т и давлении 1 физ. атм; - удельный объем всей системы; Mi / r - концентрация i -го или r -го компонента, выраженная в молях на килограмм рабочего тела; R 0 - универсальная газовая постоянная.
При отыскании экстремума величины S = S гф + S кф на величины искомых неизвестных налагаются следующие дополнительные связи, отражающие условия существования системы:
- условие изолированности системы (условие постоянства внутренней энергии)
- условие сохранения массы всех химических элементов в замкнутой системе
- уравнение состояния смеси идеальных газов
где m - количество элементов, входящих в рабочее тело; U п , U п i , U п r - полная внутренняя энергия системы в целом и полная внутренняя энергия i -го газообразного компонента и r -г o конденсированного компонента при температуре Т соответственно; nji , njr - стехиометрические коэффициенты, т.е., числа атомов j -го элемента в i -м или r -том компоненте; p - давление.
Отыскание условного экстремума функции S = S гф + S кф проводится с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа. Получающаяся при этом система нелинейных алгебраических уравнений решается на ЭВМ методом последовательных приближений с предварительной линеаризацией по Ньютону. Подробности алгоритма, описание и текст программы для ЭВМ на языке ФОРТРАН приведены в [2].
Основное допущение метода связано с представлением рабочего объема некоторого реального оборудования, например, печи, в виде идеальной изолированной системы, внутри которой установилось термодинамическое равновесие. Степень соответствия равновесного приближения реальному рабочему процессу повышается с увеличением температуры. Достоверность такого подхода подтверждена удовлетворительным согласованием расчетных значений температуры и концентрации компонентов экспериментальным данным для ряда рабочих процессов [2] .
Расчеты параметров равновесного состояния являются составной частью процедуры определения выбросов в атмосферу газообразных загрязняющих веществ по настоящей методике. Расчеты проводятся по программе для ЕС ЭВМ или ППЭВМ типа IBM PC/AT. Программа снабжена базой данных, в которой хранится информация для вычисления термодинамических свойств индивидуальных химических компонентов. Обе версии программы (для ЕС ЭВМ и ППЭВМ типа IBM PC/AT) поставляются разработчиками методики на магнитных носителях вместе с необходимой документацией и базой данных. Поставка программы производится на договорных условиях. В случае нецелесообразности приобретения программы необходимые термодинамические расчеты выполняются разработчиками методики также на договорных условиях. В качестве исходных данных задаются элементный состав шихты или, что то же самое, ее исходный компонентный состав с указанием условной химической формулы каждого компонента. Элементный состав определяется потоками массы сырья в зону печи, условиями вентиляции и другими условиями технологического процесса при высокотемпературной обработке. Вторым видом исходных данных являются два термодинамических параметра, чаще всего это давление и температура или давление и энтальпия, в зависимости от того, входит ли температура в число определяемых параметров.
Программа для ЭВМ выводит на печать:
- термодинамические характеристики рабочего тела, нормированные на 1 кг массы (давление, температура, теплоемкость, удельный объем, молярная масса и т.д.);
- свойства переноса (вязкость, теплопроводность);
- состав газовой и конденсированных фаз.
Концентрации газообразных и конденсированных компонентов нормированы на 1 кг массы.
3. Определение выбросов вредных веществ
Источником выделения загрязняющих веществ является пространство печи, где ведется высокотемпературная переработка шихты.
3.1. Определение удельных выделений вредных веществ.
Основой для расчета удельных выделений служит технологический материальный баланс всех компонентов, составлявших рабочее тело в пространстве печи; шихты, добавок (красителей), воздуха и др. От того, насколько достоверно известен этот баланс, зависит и точность прогноза удельных выделений. За единичное количество при расчете удельных выделений принято количество перерабатываемой шихты в 1 кг массы. Вся дальнейшая нормировка сводится к пересчету рецептуры шихты, красителей и воздуха к 1 кг шихты. Иными словами, за 100 % (по массе) принята масса 1 кг шихты, а красителя и воздух добавляют это количество сверх 1 кг (сверх 100 %). Материальный технологический баланс сводится в таблицу по следующей форме.
Расчет выбросов загрязняющих веществ от печей АВТ
При совместном сжигании газообразного и жидкого топлива:
Cnox = (a + (b + с * f) * Qг) * (1.2 / alf)
При сжигании жидкого топлива: 0.5
Cnox = c * Qг * (1.2 / alf)
Vг - объемный расход уходящих влажных продуктов сгорания, нм3/ч
Cnox - концентрация оксидов азота в продуктах сгорания, мг/нм3
Т - время работы печи в году, ч/год
alf - коэффициент избытка воздуха в топке
Bж - расход жидкого топлива, г/с
Bг - расход газообразного топлива, г/с
Эж - энергетический эквивалент жидкого топлива
Эг - энергетический эквивалент газообразного топлива
Qг - тепловая мощность горелки, МВт
a,b - коэффициенты, учитывающие влияние конструкции и компоновки горелок
с - коэффициент, учитывающий дополнительное образование
оксидов азота при сжигании жидкого топлива
f - доля жидкого топлива по тепловыделению
5.Расчет параметров выбросов вредных веществ при сжигании топлива в трубчатой печи:
Читайте также: