Реконструкция котла БКЗ-420-140-7с на ТЭЦ-2 с целью подавления выбросов оксидов азота

                                                                            (11.5)

где D – номинальный паропроизводительность котла, равная 420 т/ч;

      DФ– фактическая паропроизводительность котла, равная 380 т/ч;

      1–безразмерный коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого угля.

                                1 =0,178*0,47*NГ=0,178+0,47*1,5=0,833                      (11.6)

где NГ – содержание азота в топливе, равная 1,5 % ;

       2–коэффициент, учитывающий конструкцию горелок ( для вихревых горелок БКЗ–420-140-7с 2=1)

       3–коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления (т.к. шлакоудаление твердое , то 3=1).

       ε1–коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи их в топку. На котле БКЗ–420–140 отсутствует рециркуляция воздуха, следовательно, равен нулю.

       ε2–коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксида азота при подачи части воздуха помимо основных горелок (при двухступенчатом сжигании), при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом. Так как у нас отсутствует подача части воздуха помимо основных горелок она равна 1

Выбросы диоксида азота рассчитываются по формуле:

                                МNO 2=0,8*МNO x=0,8*487,332=389,86 г/с                       (11.7)

                                МNO =0,13*МNO x=0,13*487,332=63,35 г/с                      (11.8)

        11.3.4  Количество выбросов оксидов ванадия

Количество оксидов ванадия в пересчёте на V2O5 определяется по формуле

    (11.9)

где qV2o5 – содержание оксидов ванадия в жидком топливе в пересчёте на V2O5 ,г/т .

                                                  (11.10)

где SP - содержание серы в мазуте на рабочую массу. Мазут используемый на ТЭЦ–2 Шымкентского и Атырауского нефтеперегонных заводов и серо содержание в нём 2%.

      ОС–коэффициент оседания V2O5 на поверхностях нагрева котлов, для котлов с промежуточными пароперегревателями равна 0,007;

      у– доля твёрдых частиц продуктов сгорания жидкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов 0.

Выбросы происходят только при растопке котла для поддержания постоянства величины факела. Для растопки 1-го котла предусмотрены 6 механических мазутных форсунок, производительностью по 0,8 т/ч. В=6*0,8=0,48 т/ч=1333 г/с

        11.3.5 Определение минимальной высоты трубы.

Значение высоты дымовой трубы рассчитывается по формуле.

              (11.11)

где А–коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы, для Европейской территории СНГ, для районов России южнее 50 с.ш., для остальных районов нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, для Азиатской территории СНГ, для Казахстана, дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии, А=200;

         М1-мощность выбросов вредных веществ, (г/с)

            М1=МSO 2+5.88*MNO2=1975,68+5,88*389,86=4268,057 г/с             (11.12)

         Vг- расход газовоздушной смеси на трубу, м3/с;

                                                                (11.13)

где V'Г=1248 м3/с–объём дымовых газов на АТЭЦ–2 из (годового отчета по станции) при расходе топлива на один котёл В=72 т/ч.

        F=2–коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, при среднем эксплутационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 %;

       Д - диаметр устья дымовой трубы, м;

                                                                         (11.14)

где W0=35 м/с–скорость выхода дымовых газов из трубы, м/с , которая определяется в зависимости от высоты дымовой трубы;

       ΔТ–разность между температур выбрасываемых дымовых газов (из теплового расчёта котельного агрегата) и средней максимальной температурой наружного воздуха наиболее жаркого месяца года принимается по СНиП 2.01.01.- 82 «Строительная климатология и геофизика » данного района.

                                       ΔТ=ТУХ–ТЛЕТСР.МАКС=99,7 0С                                  (11.15)

          =1–безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в данном случае ровная и слабопересечённая местность.

          СФ–фоновая концентрация вредных веществ, характеризующая загрязнение атмосферы, создаваемое другими источниками. (принимаем в виду отсутствия данных).

     При принятой ориентировочно высоте трубы определяются безразмерные коэффициенты m и n, учитывающие условия выхода дымовых газов из трубы.

Значение коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, υm:

                                                (11.16)

                                                   (11.17)

Значение m определяется по формуле:

             (11.18)

при f<100

коэффициент n определяется:

          n=1 при υm>2         

ПДК СSO2=0.5мг/м3 из

        11.3.6 Расчёт концентрации оксидов азота в дымовых газах энергетических котлов

Прогнозировать влияние различных конструктивных и режимных факторов на образование оксидов азота позволяют методики расчёта их концентрации.

     Эффективность различных методов снижения концентрации оксидов азота определяется коэффициентами, учитывающими:

     действие рециркуляции дымовых газов

                                         Kr = 1- aрец r = 1-0.02*0.2=0.996                            (11.19)

где r-доля рециркуляции, % ;

      aрец- коэффициент, зависящий от способа подачи газов рециркуляции, арец равен 0,020 при подаче газов вокруг амбразуры горелок

     организации двухступенчатого сжигание:

                                    Кст=1-аст δ = 1-0,018*0,375 = 0,9932                         (11.20)

где δ- доля воздуха, подаваемая во вторую ступень по отношению к полному количеству, % (δ≤ 30%)

                                δ=В2 ярус / Вобщ. =131458,8/350556,8= 0,375                   (11.21)

где Вобщ. – Общи расход воздуха в топочной камере, м3/ч.

                  Вобщ.= 1,15*V0*Вр= 1,15*4,33*70400=350556,8 м3/ч                 (11.22)

где V0- теоретический объём воздуха для сгорания, м3/ч;

       Вр- расчетный расход топлива, кг/ч;

Специфика двухступенчатого сжигания топлива заключается в том, что во вторую зону горения воздух подается в количестве меньше теоретически необходимого (α=0,70÷0,95), а в первую зону остальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива. В результате этого имеют место снижение максимальной температуры в зоне горения и снижения концентрации молекулярного и атомарного кислорода в ядре факела. Эффективность двухступенчатого сжигания топлива зависит от принятого общего коэффициента избытка воздуха α" и от значений коэффициента избытка воздуха в первой α1 и во второй α2 ступенях горения топлива. В нашем случае α2=0,75 при этом расход воздуха на второй ярус горелки равен       В2ярус= 131458,8 м3/ч, следовательно α1= 1,25 и расход воздуха на первый ярус горелки равен В1ярус = 219098 м3/ч.    

      аст- коэффициент, учитывающий способ подачи вторичного воздуха, равный 0,018 при подаче вторичного воздуха над горелками

действительную нагрузку котла:

                                     КN= (D/Dн)1,25 = (380/420)1,25 =0,8824                       (11.23)

где D,Dн- действительная и номинальная нагрузка котла, т/ч

Влияние избытка воздуха учитывается коэффициентом

                                            Кα=А-Б·(α-α0)2 + В·(α-α0)                               (11.24)

Кα = 1,35-43·(1,2-1,09)2+2·(1,2-1,09)=0,4692

где А,Б,В,α0- постоянные, зависящие от вида топлива и конструкции топки котла. Доля вновь создаваемых мощных энергетических котлов можно принимать А=1,35; Б=43; В=2; α0=1,09

       α-коэффициент избытка воздуха в конце топки 

Количество выбросов оксида азота (NOx) выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлов с учётом рециркуляции определяется по формуле

                                            МNOx= МисхNOx ·Kr ·Kст ·KN ·Кα                            (11.25)

МNOx= 487,332·0,996·0,8824·0,9932·0,4692=199,6 г/с    

где МисхNOx – исходная концентрация оксидов азота, г/с.

Определим концентрацию вредных веществ на уровне земли при мощности выбросов вредных веществ равных М1=4268,057 г/с и высоте дымовой трубы Н=129 м

                             (11.26)

Далее пересчитаем мощность выбросов вредных веществ М2 при воздействии рециркуляции газов.

Для этого нужно пересчитать выбросы диоксида азота после введения рециркуляции по формуле

                                 МNO2=0,8·MNOx=0,8·199,6=159,68 г/с                    (11.27)

                              МNO2=0,13·MNOx=0,13·199,6=25,948 г/с                   (11.28)

Определим мощность выбросов вредных веществ М2 при воздействии рециркуляции газов по формуле.

              М2=МSO2 + 5,88*MNO2=1975,68+5,88·159,68=2914,6 г/с     (11.29)

Далее определяем концентрацию вредных веществ на уровне земли при мощности выбросов вредных веществ равных М2=2914,6 г/с и высоте дымовой трубы Н=129 м

                              (11.30)

Определяем расход газов по формуле

                    Vобщ.= 1,15*VГ*Вр= 1,15*4,79*70400=387798,4 м3/ч         (11.31)

То есть доля расходов газов подаваемое на рециркуляцию от общего ровна Vрец= 77559,68 м3/ч. Из расчёта выбираем вентилятор ДН-19 (по рисунку v׀׀-33 из нормативного метода аэродинамический расчёт котельных установок .

Отсюда найдём диаметр трубы на рециркуляцию по формуле

                                                              (11.32)

где F-площадь трубы на выходе насоса

                                           F=ε'·u'=670·900=603000 мм                                (11.33)

где ε'-высота, мм

       u'- ширина, мм 

То есть из расчёта видно что необходимый диаметр трубы для рециркуляции нужна труба d=800 мм.