Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч (утв. Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 5 августа 1985 г.)

Методика предназначена для расчета выбросов вредных веществ с газообразными продуктами сгорания при сжигании твердого топлива, мазута и газа в топках действующих промышленных и коммунальных котлоагрегатов и бытовых теплогенераторов (малометражные отопительные котлы, отопительно-варочные аппараты, печи).

1. Расчет выбросов твердых частиц летучей золы и недогоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени при сжигании твердого топлива и мазута, выполняется по формуле

, (1)

где В - расход топлива, т/год, г/с;

- зольность топлива на рабочую массу, %;

- доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

;

- доля золы топлива в уносе, %;

- содержание горючих в уносе, %.

Значения , , , принимаются по фактическим средним показателям; при отсутствии этих данных определяется по характеристикам сжигаемого топлива (см. приложение 1), - по техническим данным применяемых золоуловителей, a f по табл. 1.

2. Расчет выбросов окислов серы в пересчете на (т/год, т/ч, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени, выполняется по формуле

, (2)

где В - расход, т/год, т/ч, г/с (твердого и жидкого топлива); , , л/с (газообразного топлива);

- содержание серы в топливе на рабочую массу, %,

(для газообразного топлива в );

- доля окислов серы, связываемых летучей золой топлива, принимается при сжигании сланцев эстонских и ленинградских равной 0,8; остальных сланцев - 0,5; для углей Канско-Ачинского бассейна - 0,2 (для березовских - 0,5); для торфа - 0,15; экибастузских углей - 0,02; прочих углей - 0,1; мазута - 0,02; газа - 0,0;

- доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителе, принимается равной нулю для сухих золоуловителей, для мокрых - в зависимости от щелочности орошающей воды.

При наличии в топливе сероводорода расчет выбросов дополнительного количества окислов серы в пересчете на ведется по формуле

, (3)

где - содержание сероводорода в топливе, %.

3. Расчет выбросов окиси углерода в единицу времени (т/год, г/с) выполняется по формуле

, (4)

где В - расход топлива, т/год, , г/о, л/о;

- выход окиси углерода при сжигании топлива, в кг на тонну или на топлива. Рассчитывается по формуле

; (5)

- потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

R - коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания окиси углерода, принимается для твердого топлива - 1,0; газа - 0,5; мазута - 0,65;

- низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, ;

- потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

При отсутствии эксплуатационных данных значения , принимаются по табл. 2.

Ориентировочная оценка выброса окиси углерода (т/год, г/c) может проводиться по формуле

, (6)

где - количество окиси углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, кг/ГДж; принимается по табл. 1.

4. Расчет выбросов окислов азота.

Количество окислов азота (в пересчете на ), выбрасываемых в единицу времени (т/год, г/c), рассчитывается по формуле

, (7)

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период времени, т/год, , г/с, л/с;

- теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, ;

- параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж;

- коэффициенте учитывающий степень снижения выбросов окислов азота в результате применения технических решений.

Значение определяется по графикам рис. 1 и 2 для различных видов топлива в зависимости от номинальной нагрузки котлоагрегатов. При нагрузке котла, отличающейся от номинальной, следует умножить на на ,

где , - соответственно номинальная и фактическая теплопроизводительность, кВт, Гкал;

, - соответственно номинальная и фактическая паропроизводительность, т/ч.

Если имеются данные по содержанию окислов азота в дымовых газах (%), то выброс (кг/год) вычисляется по формуле

(8)

где - известное содержание окислов азота в дымовых газах, об. %.

Значения маломощных котлов приведены в табл. 3.

V - объем продуктов сгорания топлива при , ;

, значения для некоторых топлив даны в приложении 1. Для газообразного топлива определяется по данным Приложения 2.

В - расход топлива, т/год, .

Для расчета содержания окислов азота при сжигании мазута и газа на стадии проектных разработок рекомендуется следующий метод.

Необходимыми исходными данными для расчета содержания окислов азота являются:

- расход топлива на горелку, кг/с для мазута, для газа. Если расход на горелку известен в т/ч или в 1000 , то эта величина делится на 3,6;

- диаметр амбразуры горелки (свободное течение), м;

- коэффициент избытка воздуха в горелке;

а также информация о наличии или отсутствии подогрева воздуха, подаваемого на горение.

Расчет содержания окислов азота в дымовых газах проводится в следующей порядке:

1. На диаграмме рис. 3 на шкале, обозначенной как (диаметр горелки), берется точка, соответствующая диаметру амбразуры горелки (м), и из нее проводится вертикальная линия (на рис. 3 она показана стрелкой 1).

2. После этого на шкале, обозначенной (расход газа или мазута на горелку), берется точка, соответствующая расходу топлива на горелку в кг/с для мазута или в для газа, и проводится кривая, параллельная нарисованным, до пересечения с прямой 1 (на рис. 3 эта кривая показана стрелкой 2).

3. Из точки пересечения первой и второй линий проводится горизонтальная прямая (на рис. 3 она показана стрелкой 3) до пересечения с той кривой, которая соответствует имеющимся условиям. Возможны варианты сжигания газа в смеси с холодным воздухом, сжигание газа при наличии подогрева воздуха, сжигание мазута с холодным воздухом и сжигание мазута с подогретым воздухом. (На рис. 3 стрелка 3 проведена до прямой, отвечающей сжиганию газа с холодным воздухом.) Из точки пересечения прямой 3 с кривой опускается вертикаль до шкалы NО (концентрация окислов азота в об. % при ). На рис. 3 - прямая 4.

В случае, если коэффициент избытка воздуха в горелках , то проводится пересчет полученной концентрации окислов азота по формуле

, (9)

где - концентрация окислов азота при , об. %;

- концентрация окислов азота при , об. %;

- поправочный коэффициент, определяемый по графику рис. 4.

Значения могут быть пересчитаны в единицы продуктов сгорания топлива и в кг/ГДж по формулам

, (10)

кг/ГДж (11)

где V - -объем продуктов сгорания единицы топлива при имеющихся условиях , .

Рассмотрим пример расчета концентрации окислов азота в дымовых газах котла ДКВР-10-13, работающего на природном газе.

Исходные данные: топливо - природный газ. Расход топлива на горелку . Объем продуктов сгорания при , .

Диаметр горелки м. Коэффициент избытка воздуха в горелке . Подогрева воздуха нет. Ход определения концентрации окислов азота в продуктах сгорания газа показан на рис. 3 именно для этого случая. об. %. По рис. 4 определяем соответствующий коэффициент .

Соответствующая концентрация окислов азота будет равна

.

Учитывая, что на котле установлены 2 горелки, получаем количество дымовых газов

.

Общий выброс окислов азота составит

кг/ч.

Таблица 1

Значения коэффициентов f и в зависимости от типа топки и вида топлива

Тип топки	Вид топлива	f	кг/ГДж
С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Бурые и каменные угли	0,0023	1,9
	Антрациты:
	АС и АМ	0,0030	0,9
	АРШ	0,0076	0,8
С пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0026	0,7
	Антрацит APШ	0,0088	0,6
С цепной решеткой прямого хода	Антрацит АС и АМ	0,0020	0,4
С забрасывателями и цепной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0035	0,7
Шахтная	Твердое топливо	0,0019	2,0
шахтно-цепная	Торф кусковой	0,0019	1,0
Наклонно-переталкивающая	Эстонские сланцы	0,0025	2,9
Слоевые топки бытовых теплогенераторов	Дрова	0,0050	14,0
	Бурые угли	0,0011	16,0
	Каменные угли	0,0011	7,0
	Антрацит, тощие угли	0,0011	3,0
Камерные топки	Мазут	0,010	0,32
Паровые и водогрейные котлы	Газ природный, попутный и коксовый	-	0,25
Бытовые теплогенераторы	Газ природный	-	0,08
	Легкое жидкое (печное) топливо	0,010	0,16

Таблица 2

Характеристика топок котлов малой мощности

Вид топок и котлов	Топливо		, %	, %	Примечание
Топки с цепной решеткой	Донецкий антрацит	1,5-1,6	0,5	13,5/10	- коэффициент избытка воздуха; меньшие значения - для парогенераторов D > 10 т/ч - большие значения - при отсутствии средств уменьшения уноса; меньшие - при остром дутье и наличии, возврата уноса, а также для котлов производительностью 25, 35 т/ч
Шахтно-цепные топки	Торф кусковой	1,3	1,0	2,0
Топки с пневмомеханическим забрасывателем и цепной решеткой прямого хода	Угли типа кузнецких	1,3-1,4	0,5-1	5,5/3
	Угли типа донецкого	1,3-1,4	0,5-1	6/3,5
	Бурые угли	1,3-1,4	0,5-1	5,5/4
Топки с пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой обратного хода	Каменные угли	1,3-1,4	0,5-1	5,5/3
	Бурые угли	1,3-1,4	0,5-1	6,5/4,5
Топки с пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Донецкий антрацит	1,6-1,7	0,5-1	13,5/10
	Бурые угли типа подмосковных	1,4-1,5	0,5-1	9/7,5
	бородинских	1,4-1,5	0,5-1	6/3
	Угли типа кузнецких	1,4-1,5	0,5-1	5,5/3
Шахтные топки с наклонной решеткой	Дрова, дробленые отходы, опилки, торф кусковой	1,4	2	2
Топки скоростного горения	Дрова, щепа, опилки	1,3	1	4/2
Слоевые топки котлов паропроизводительностью более 2 т/ч	Эстонские сланцы	1,4	3	3
Камерные топки с твердым шлакоудалением	Каменные угли	1,2	0,5	5/3
	Бурые угли	1,2	0,5	3/1,5
	Фрезерный торф	1,2	0,5	3/1,5
Камерные топки	Мазут	1,1	0,5	0,5
	Газ (природный, попутный)	1,1	0,5	0,5
	Доменный газ	1,1	1,5	0,5

Таблица 3

Образование токсичных веществ в процессе выгорания топлив в отопительных котлах мощностью до 85 кВт

Тип котла	Топливо	Режим горения	Количество образующегося вещества
					NO	CO %
1	2	3	4	5	6	7
КС-2	Каменный уголь	Начало выгорания	8,97	5	205	-
	То же	Основной период горения	33,55	25	160	-
КЧМ-3 (7 секций)	Антрацит	Розжиг дров	111,2	6-8	110	-
	-"-	Догорание дров	346,1	30-40	70-80
	-"-	Начало погрузки угля	13,6	10	120	0,11
	-"-	Конец погрузки	53,6	20	110	0,28
	-"-	Основной период горения	17,2 + 13,4	30	100	0,08
КС-2	Дрова	Разгорание дров	97,4	8-10	90-110
	-"-	Догорание дров	214,6	25-45	60-80
КЧМ-3 (7 секций)	Природный газ	= 1,20	8 + 2	25	140	0,008
	То же	= 1,40	0	35	150	0
	-"-	= 1,80	0	50	150	0
КЧМ-3 (7 секций)	Природный газ	= 2,20	0	60	160	0
	То же	= 2,8	0	80	180	0,065
КС-3	ТПБ	= 1,25	60	25	250	0,07
	Легкое жидкое топливо, В = 5 кг/ч	= 1,40	350	80	140	0,02