Методы расчетов вредных выбросов
Вещества, выходящие с дымом из труб котельной, являются источником загрязнения атмосферы. Для оценки экологического влияния этих соединений на состояние воздуха важно уметь производить расчет выбросов от котельной, выделяемых в окружающую среду в твердом и газообразном состояниях.
Виды выбросов от котельной
Соединения, выбрасываемые котельными, можно классифицировать по критерию агрегатного состояния:
- Газы, являющиеся основным компонентом выбросов. Сюда относятся углекислый и угарный газы, оксиды серы, бенз(а)пирен, оксиды азота.
- Жидкие соединения выбрасываются крупными городскими ТЭЦ. Сюда входят стоки дренажных вод и промышленных канализаций.
- К твердым веществам относятся частицы угля, сажа, зольные соединения. Зола в тех количествах, что поступают в воздух из труб, не причиняет вреда окружающей среде, но некоторые виды топлива могут обладать радиоактивностью и содержать ядовитые вещества, уничтожающие растительность.
Среди газов, поступающих в атмосферу, есть много экологически опасных соединений:
- Наибольшей степенью негативного влияния на здоровье человека обладает угарный газ. Он часто становится причиной гибели людей во время пожаров. Хотя при работе котельной в атмосферу выбрасываются небольшие объемы этого газа, но даже они негативно воздействуют на окружающую среду.
- Углекислый газ опасен для живых существ тем, что вызывает понижение содержания кислорода в атмосфере, влекущее за собой глобальный дефицит питания тканей и органов. Также он способствует появлению парникового эффекта.
- Двуокись серы вызывает у человека кашель, хрипы, неприятные ощущения в горле, в высоких концентрациях - спазмы. Треокись (ангидрид), реагируя с водяными парами, образует токсичную серную кислоту.
- Бенз(а)пирен - продукт неполного сгорания топлива, склонный накапливаться в живых организмах и повышающий вероятность развития опухолевых новообразований.
- Окиси азота обладают высокой токсичностью, угнетают дыхательную функцию. 90% оксидов азота, выбрасываемых из труб котельной, приходится на монооксид.
Определение выбросов загрязняющих веществ
Для оценки экологической нагрузки, генерируемой котельной, важно уметь рассчитывать объем выбросов в атмосферу разных типов вредных соединений.
Газообразных
Рассчитать количество выбрасываемых в атмосферу окисей серы можно по такой формуле:
Mso2 = 20 * B * Sp (1-n’so2)(1-n"so2), в которой:
- В - расход использованного топлива, кг/с;
- Sp - процент серы в топливной массе;
- n"so2 - окиси в сыром золоуловителе;
- n’so2 - доля оксидов серы, связанных зольными соединениями внутри котлов.
Для окиси углерода формула будет иметь вид:
MCO = 10-3 * B * QpH *KCO (1-q4*0,01), в которой:
- В - расход топлива, г / с;
- QpH - наименьшая теплота сгорания;
- q4 - потери, связанные с неполным сгоранием;
- KCO - коэффициент образования окиси на единицу выделенного тепла, кг / Гдж (с неподвижной решеткой он будет равен 2 - для углей и 1 - для антрацитов).
Выбросы азотных оксидов при использовании твердого топлива в год вычисляют с помощью формулы:
MNO2 = Bp *QpH * KNO2 * βp* kп, и здесь:
- Bp - топливный расход;
- QpH - тепловая мощность котлов;
- KNO2 - удельный выход газа для сжигаемого топлива;
- βp - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дыма на образование рассматриваемого газа (для твердотопливных систем он равен 1 - 0,075, где р - процент газовой рециркуляции);
- kп - коэффициент пересчета: при вычислении выбрасываемого газа в тоннах за год его берут равным 0,001.
Твердых
При использовании угольного топлива происходит выброс в воздух твердых частиц. К ним относятся топливо, не подвергшееся сгоранию, и летучие зольные соединения. Объемы таких выбросов, проникающих в атмосферу с дымовыми газами, в граммах в секунду можно вычислить таким образом:
Mтв =10* B(аун *Ар+q4 *QpH/32,68)(1-n3) , где
- аун - доля проникающих в атмосферу с газами зольных соединений;
- Ар - процент зольности используемого топлива;
- q4 - коэффициент потерь, связанных с неполным сгоранием (считать для бурых разновидностей и донецкого угля с коэффициентом, равным 6);
- n3 - выбросы в твердой форме, попадающие в золоуловитель (значение находится в пределах 75-85%).
Как сократить количество вредных выбросов от котельной
Для тог, чтобы снизить попадание вредных веществ в воздух, можно работать в следующих направлениях:
- понижать их содержание непосредственно в топливе;
- внедрить меры, работающие на снижение образования этих веществ во время сгорания;
- устанавливать фильтры и иное оборудование, удаляющее экологически опасные примеси из продуктов сгорания перед тем, как выпустить их в окружающую среду;
- увеличивать площадь рассеивания в атмосфере, чтобы они не концентрировались рядом с котельной.
Очистка самого топлива на практике применяется редко. Для твердых видов до сих пор не существует технологий очистки, внедренных в массовую эксплуатацию на предприятиях. Понижение содержания серы в топливных газах и мазутах обходится недешево: мазут, процент данного вещества в котором снизили с 2,5% до 0,5%, будет стоить вдвое дороже.
Основным способом снижения содержания вредных веществ в отходах являются золоуловители. Они бывают механическими (сухими и влажными) и электронными. Наименьшим КПД из них обладают сухие устройства, в то время как две другие категории способны удалить из отходов более 95% загрязнений. Самыми эффективными являются электроуловители, принцип действия которых основан на возникновении у зольных частиц электрического заряда и последующем улавливании электродами.
Для удаления двуокиси серы практикуется улавливание этого соединения с применением извести и щелочного раствора. Существует также метод с известковым молоком, но он имеет побочные эффекты в виде накапливания карбонатных отложений внутри оборудования и препятствования слаженному функционированию жидкостных трактов.
Окись азота является основным экологически опасным компонентом выбросов, получаемых при сжигании природного газа. Чтобы снизить ее содержание, практикуют двухфазный метод сжигания топлива, препятствование излишнему доступу воздушных масс внутрь топки, использование небольших прямоточных горелок.
