В судовых котельных установках

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

Горение любых видов топлива всегда сопровождается образованием таких продуктов окисления, как оксиды углерода (СО и СО₂), азота (NO и NO₂) и вода. При сжигании твердого топлива в воздух поступают, кроме перечисленных загрязняющих веществ, летучая зола с частицами несгоревшего горючего, оксиды серы (SO₂ и SO₃) и тяжелых металлов, наиболее опасными из которых являются ртуть, свинец, кадмий и стронций.

Использование в качестве топлива мазута приводит к загрязнению атмосферного воздуха оксидами серы и азота, продуктами неполного сгорания компонентов мазута и соединениями ванадия.

Природный газ – самый экологически-чистый вид топлива: при его сгорании образуются только оксиды углерода и азота и вода.

Предлагаемая методика предназначена для расчета выбросов в воздух вредных веществ в составе отходящих дымовых газов, образующихся при сжигании твердого топлива, мазута и природного газа в топках промышленных и коммунальных котлоагрегатов и теплогенераторов производительностью до 30 т/ч.

Подавляющее большинство судов торгового флота во всем мире оснащено дизельными энергетическими установками. Эти суда оборудованы вспомогательными котельными установками, которые включают вспомогательный котел, работающий на топливе, и утилизационный котел, где используется тепловая энергия выпускных газов главных двигателей.

В судовых установках используют жидкое топливо. В главных котлах применяют мазут, а во вспомогательных – в основном, топочный мазут, иногда другие сорта нефтяного топлива. Все виды жидких топлив для морских судов получают путем фракционной перегонки сырой нефти при температуре около 300^оС. Мазуты, применяемые в судовых котлах, получают путем смешивания (компаундирования) с маловязкими компонентами нефти тяжелых остатков перегонки нефти или крекинга (разложения) нефтепродуктов. Характерной особенностью мазутов является повышенное (до 10 ÷ 15%) содержание в них асфальтосмолистых веществ (асфальтенов, карбенов и карбоидов), являющихся продуктами окисления нейтральных смол. Карбены и карбоиды содержатся в мазутах в твердом состоянии и характеризуются высокой зольностью. Карбоиды часто называют коксом, так как они не растворяются ни в каких растворителях, имеют высокую температуру окисления и являются основой образования сажи при сгорании топлива. Выход золы при сжигании мазутов составляет от 0, 1 до 0, 3%. Зола мазутов представляет собой продукт окисления органических соединений металлов, входящих непосредственно в структуру компонентов нефти или попавших в нее из пластовых вод и перешедших в тяжелые остатки нефти при ее перегонке.

2.2.1. Расчет выбросов твердых частиц

Количество золы и несгоревшего топлива М_тв _., выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании твердого и жидкого топлива, рассчитывают по формуле:

(2.5)

где B – расход натурального топлива, г/c (кг/ч, т/г);

– зольность топлива в рабочем состоянии, %;

– коэффициент, зависящий от типа топки и вида топлива (для паровых и водогрейных котлов, работающих на мазуте, f = 0, 02);

– доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (поскольку судовые котельные установки не оборудованы золоуловителями, принимается равной нулю).

2.2.2. Расчет выбросов оксидов серы

Для расчета количества оксидов серы (IV и VI) в пересчете на сернистый газ SO₂, ( ), которые выбрасываются с дымовыми газами котлоагрегата при сжигании твердого или жидкого топлива, пользуются следующей формулой:

(2.6)

где расход натурального топлива, г/c (кг/ч, т/г);

содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

‑ доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива(при сжигании мазута принимается равной 0, 02);

‑ доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе.

2.2.3. Расчет выбросов диоксида азота

Поскольку при горении топлива развивается высокая температура, создаются условия для окисления азота в составе воздуха, подаваемого в топку котла. Содержание оксидов азота в отходящих газах быстро возрастает с повышением температуры горения топлива и при 1750^оС достигает существенных значений. При этом в смеси оксидов азота(II и IV) преобладает низший, т.е. NO, в то время как концентрация диоксида азота NO₂ является незначительной. Окисление азота происходит по стадиям, что можно представить следующим образом:

N₂ + O₂ = 2NO (I)

2NO + O₂ = 2NO₂ (II)

Образовавшийся в ядре горения топочной камеры оксид азота NO практически не успевает далее окислиться кислородом дымовых газов за то короткое время, измеряемое секундами, в течение которого газы движутся в пределах парогенератора внешних газоходов и дымовой трубы. Таким образом, в атмосферу поступает в основном NO, который может постепенно окисляться до NO₂ при движении в атмосферном воздухе. Количество оксидов азота (в пересчете на NO₂), выбрасываемых в единицу времени ( ), рассчитывают по формуле:

(2.7)

где расход топлива за рассматриваемый период времени, кг/ч (т/г);

теплота сгорания топлива, МДж/кг;

параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся в расчете на 1 ГДж теплоты, кг/ГДж;

коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов оксидов азота в результате примененных технических решений (для судовых энергетических установок принимается равным нулю).

2.2.4. Расчет выбросов оксида углерода

При сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч количество оксида углерода, выбрасываемого в единицу времени ( ), можно рассчитать с помощью следующей формулы:

(2.8)

где расход топлива за рассматриваемый период времени, кг/ч (т/г);

С_СО – выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/г;

q_м – потери теплоты, из-за неполного сгорания топлива, вызванного механическими затруднениями, %.

Выход оксида углерода зависит от нескольких параметров и рассчитывается по формуле:

(2.9)

Здесь – потери теплоты из-за неполного окисления топлива, %;

R – коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные присутствием в продуктах неполного сгорания оксида углерода (принимается для твердого топлива равным 1, 0. для мазута – 0, 65, для природного газа – 0, 5);

– низшее значение теплоты сгорания топлива, МДж/кг.

При проведении расчетов, если отсутствуют другие, экспериментально полученные, данные, для топки камерного типа, работающей на мазуте, характеристики q_x и q_м принимаются соответственно 0, 5% и 0, 0%.

2.2.5. Расчет выбросов оксидов ванадия

Количество оксидов ванадия (в пересчете на V₂O₅), поступающее в атмосферу с дымовыми газами котлов за единицу времени вычисляют по формуле:

(2.10)

где – содержание оксидов ванадия в жидком топливе, г/т;

– коэффициент оседания оксидов ванадия на поверхностях нагрева котлов; для котлов с промежуточными пароперегревателями, поверхности нагрева которых в остановленном состоянии очищают, = 0, 07; для котлов без промежуточных пароперегревателей при тех же условиях очистки = 0, 05; для остальных случаев = 0;

– доля твердых частиц продуктов сгорания жидкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки отходящих газов.

Если анализ топлива на содержание оксидов ванадия не проводился, то в сжигаемом топливе ориентировочно определяют по нижеприведенной формуле:

(2.11)

Здесь S^p – содержание серы в мазуте, приведенное на рабочую массу, %.

Эта формула справедлива для S^p > 0, 4%.

Воспользовавшись формулами 2.5 – 2.11 и данными табл. 2.8 и 2.9, можно рассчитать количество выбрасываемых в атмосферу твердых и газообразных продуктов горения разных видов топлива при эксплуатации различных типов котлов.

Таблица 2.8

Характеристики жидких топлив, используемых на судах

№ п/п	Тип топлива	Зольность А^р, %	Сернистость S^p, %	Низшая теплота сгорания , МДж/кг
1. 2. 3. 4. 5. 19.	Флотский мазу Ф5, вид II Ф5, вид IV Ф12, вид II Топочный мазут марка 40, вид I марка 40, вид II марка 40, вид III марка 40, вид IV марка 40, вид V марка 40, вид VI марка 40, вид VII марка 100, вид I марка 100, вид II марка 100, вид III марка 100, вид IV марка 100, вид V марка 100, вид VI марка 100, видVII Топливо моторное дизельное	0, 05 0, 05 0, 10 0, 04/0, 12* 0, 04/0, 12* 0, 04/0, 12* 0, 04/0, 12* 0, 04/0, 12* 0, 04/0, 12* 0, 04/0, 12* 0, 05/0, 14* 0, 05/0, 14* 0, 05/0, 14* 0, 05/0, 14* 0, 05/0, 14* 0, 05/0, 14* 0, 05/0, 14* 0, 05 0, 01	1, 0 2, 0 0, 6 0, 5 1, 0 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0 3, 5 0, 5 1, 0 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0 3, 5 0, 4 0, 3

Таблица 2.9

Технические характеристики судовых котлов

№ п/п	Тип котла	Паропроизводительность номинальная, кг/ч	Расход топлива(В), кг/ч	КПД, %	кг/ГДж
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.	КВ1-1 КВ-2 КАВ 1, 6/7 КАВ 2, 5/7 КАВ 4/7 КАВ 6, 3/7 КАВ 10/16 КАВ 16/16 КВА 1, 0/5-М КВА 0, 63/5 КВА 0, 25/3-М КВК 1, 5/1, 7 КВК 2, 5 КВК 6/5			95, 0 84, 0 81, 0 80, 0 80, 7 80, 5 78, 0 77, 5 82, 0 76, 0 72, 0 80, 0 76, 0 81, 0	0, 093 0, 091 0, 068 0, 072 0, 075 0, 078 0, 081 0, 090 0, 063 0, 060 0, 058 0, 068 0, 068 0, 078

Пример.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла типа КАВ 2, 5/7 при сжигании в нем флотского мазута марки Ф 5.

Решение:

Вспомогательный паровой котел типа 2, 5/7 паропроизводительностью 2500 кг/ч расходует 195 кг/ч топлива (мазут Ф 5) и имеет КПД 80% (данные табл. 2.8. Зольность мазута Ф5, IV вида составляет 0, 05% (табл. 2.9). Золоуловители на судовых котельных установках отсутствуют, т. е. = 0. Подставив в формулу (2.5) эти значения, получим, что масса твердых частиц в дымовых газах составляет:

В используемом флотском мазуте содержание серы равно 2, 0% (табл. 2.9); поскольку котел типа КАВ 2, 5/7 не оборудован золоуловителем, = 0. Воспользовавшись формулой (2.6), рассчитаем количество оксидов серы ( в пересчете на SO₂), попадающее в атмосферу с дымовыми газами:

Количество оксидов азота (в пересчете на NO₂), выбрасываемых в единицу времени при сжигании мазута Ф5, IV вида в котле КАВ 2, 5/7, вычисляем по формуле (2.7):

.

Для расчета количества оксида ванадия (в пересчете на V₂O₅) попадающего в воздух в составе дымовых газов, воспользуемся данными из табл. 2.8 и 2.9, а также формулами (2.11) и (2.10). Предварительно вычислим по формуле (2.11) содержание оксидов ванадия в мазуте Ф 5:

Коэффициент оседания оксидов ванадия на поверхности котла без промежуточных пароперегревателей Подставив полученные из таблиц и рассчитанную величины в формулу (2.10):

Вывод:

В составе отходящих дымовых газов, образующихся при сжигании флотского мазута Ф 5 в котле типа КАВ 2, 5/7в воздух в течение 1 часа поступает 0, 195 кг золы, 7, 54 кг оксидов серы, 5, 6 г оксидов азота и 29, 5 мг оксидов ванадия.

Задача 1.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла типа КВ1-1 с промежуточными пароперегревателями при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5, II вида и топочного мазута марки 100, IV вида зольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 2.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла с промежуточными пароперегревателями типа КВ-2 при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5 IV вида и топочного мазута марки 40, VII вида малозольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 3.

Задача 4.

Задача 5

Задача 6.

Задача 7.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла с промежуточными пароперегревателями типа КАВ 16/16 при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5, II вида и топочного мазута марки 100, III вида зольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 8.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла без промежуточных пароперегревателей типа КВА 1, 0/5-М при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5, IV вида и дизельного топлива. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 9.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла типа КВА 0, 63/5 при сжигании в нем флотского мазута марки Ф 12, II вида и топочного мазута марки 100, VI вида зольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 10.

Задача 11.

Задача 12.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов разной паропроизводительности без промежуточных пароперегревателей типов КВВА 12/15 и КВА 0, 25/3-М при сжигании в них флотского мазута марки Ф12, II вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 13.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов одинаковой паропроизводительности типов КАВ 6, 3/7 и R8 90 при сжигании в них флотского мазута марки Ф5, II вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 14.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов разной паропроизводительности типа КАВ 16/16 и UNEX-NA при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5 IV вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 15.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов разной производительности без промежуточных пароперегревателей типов КВ-2 и VX 725А-18 при сжигании в них флотского мазута марки Ф12, II вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 16.

Задача 17.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла без промежуточных паронагревателей типа Вяртсиля -5000 при сжигании в нем дизельного топлива и топочного мазута марки 40, III вида малозольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 18.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла без промежуточных паронагревателей типа UNEX CHB-8000 при сжигании в нем флотского мазута марки 100, VII вида малозольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 19.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла с промежуточными пароперегревателями типа КВ1-1 при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5, II вида и топочного мазута марки 40, V вида малозольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 20.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла с промежуточными пароперегревателями типа КВ-2 при сжигании в нем флотского мазута марки Ф5, IV вида и топочного мазута марки 100, I вида зольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 21.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов разной паропроизводительности без промежуточных пароперегревателей типов КАВ 1, 6/7и КВ1-1 при сжигании в них флотского мазута марки Ф12, II вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 22.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла типа КАВ 4/7 при сжигании в нем дизельного топлива и флотского мазута марки Ф5, II вида. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

Задача 23.

Задача 24.

Задача 25.

Задача 26.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов отечественного и импортного производства без промежуточных пароперегревателей типов КВВА 12/15 и DGS 1, 2/7 при сжигании в них флотского мазута марки Ф12, II вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 27.

Задача 28.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательных котлов одинаковой паропроизводительности, без промежуточных пароперегревателей типов UNEX CHB-8000 и UNEX-NA при сжигании в них флотского мазута марки Ф5, II вида. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задача 29.

Задача 30.

Определить количество золы, оксидов серы, диоксида азота и соединений ванадия, поступающих в атмосферу с дымовыми газами от вспомогательного котла типа UNEX-NA при сжигании в нем дизельного топлива и топочного мазута марки 100, VII вида зольного. Сделать вывод о влиянии марки топлива, его качества на количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами судов.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒