Определение размера расчётной санитарно-защитной зоны котельной г. Оренбурга

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами, контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема котельной установки с паровым котлом.

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема котельной установки

 

 

 

 

Технологический процесс производства пара осуществляется в такой последовательности: газообразное топливо, поступающее в котельную по                              трубопроводу 1, смешивается в горелке 2 с воздухом из воздухоподогревателя 3 и сгорает в топке 4.

Воздух, необходимый для сгорания топлива, забирается вентилятором 5 из верхней зоны помещения котельной, подается в воздухоподогреватель 3 для подогрева за счет тепла дымовых газов. Тепло, выделившееся при сгорании топлива, передается воде через поверхности нагрева котла 6 излучением в топке 4 и конвекцией от нагретых газообразных продуктов сгорания в газоходах котла.

Образовавшийся в экранных трубах 7 котла насыщенный пар собирается в барабане 8, откуда, пройдя сепарационные устройства, пар направляется через коллектор в пароперегреватель 9, где перегревается до заданной температуры, а затем через сборный коллектор и главный паропровод (через запорный вентиль или задвижку) идет к потребителю.

Конденсат отработавшего пара, вернувшийся от потребителя, направляется в деаэратор, который служит для удаления из воды воздуха и активных газов. Туда же насосом подается добавочная химически очищенная вода.

После деаэрации вся питательная вода подается питательными насосами в водяной экономайзер 10, где за счет тепла уходящих газов вода подогревается и поступает в барабан 8, а из барабана – в систему экранных труб 7, где и происходит процесс парообразования.

Уходящие из топки нагретые газы проходят последовательно между трубами пароперегревателя, водяного экономайзера и внутри труб воздухоподогревателя, отдавая тепло на перегрев пара, подогрев питательной воды и воздуха, охлаждаются и дымососом 11 удаляются через трубу 12 в атмосферу.

 

 

 

 

4. ИСТОЧНИКИ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ КОТЕЛЬНОЙ 

В результате работы котельной на природном газе образуются различные вещества, главным образом оксиды азота и углерода.

Деятельности котельной оказывает негативное воздействие на окружающую среду вследствие поступления вредных (загрязняющих) загрязняющих веществ в атмосферный воздух от различных источников.

Источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ подразделяются на организованные и неорганизованные.

К основным источникам с организованным выбросом относятся: дымовые и вентиляционные трубы; вентиляционные шахты; аэрационные фонари; дефлекторы [5].

К источникам с неорганизованным выбросом относятся: неплотности оборудования (в т.ч. работающего при избыточном давлении); погрузочно-разгрузочные работы; открытое хранение сырья, материалов и отходов; оборудование и технологические процессы как в производственных помещениях, не оснащенных вентиляционными установками, так и расположенные на открытом воздухе (например, передвижные сварочные посты, резервуары хранения нефти и нефтепродуктов и т.д.); открытые стоянки автотранспорта; передвижные источники, эксплуатируемые на производственной территории (автотранспорт и т.п.).

На рисунке 2 представлена карта-схема источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Организованными источниками выбросов загрязняющих веществ являются дымовая труба и вентиляция котельной. Открытая стоянка автотранспорта и проезд автотранспорта – неорганизованные источники выбросов.

 

 

 

 

 

        6001                               0002                                        0001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            6002

Рисунок 2 – Карта-схема источников выбросов загрязняющих веществ                        в атмосферный воздух:

ист. № 0001 – дымовая труба; ист. № 0002 – вентиляция;                                            ист. № 6001 – открытая стоянка автотранспорта; ист. № 6002 – проезд автотранспорта.

 

 

 

 

 

 

 

5. ИСТОЧНИКИ ШУМА КОТЕЛЬНОЙ

При работе котельного оборудования можно выделить следующие виды шумов: корпусный шум, порождаемый механическими вибрациями теплогенерирующего оборудования, и воздушный шум, непосредственной создаваемый процессом горения        газа.

Ожидаемые уровни звукового давления от котельной на территории, прилегающей к жилой застройке, не превышают ПДУ, установленные                                   СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Карта-схема источников шума представлена на рисунке 3.

 

                           ИШ № 1             ИШ № 3              ИШ № 2            ИШ № 4

 

 

 

                                                                                                                   

                                                                                                                         

                                                                                                                          

                                                          

 

 

                                             ИШ № 5                                       

Рисунок 3 – Карта-схема источников шума:

ИШ № 1 – вентиляция; ИШ № 2 – котлоагрегат; ИШ № 3 – дутьевой вентилятор; ИШ № 4 – дымосос; ИШ № 5 – проезд автотранспорта.

6. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

6.1 Исходные данные для расчета выделений загрязняющих веществ 

Расчет выделений загрязняющих веществ выполнен в соответствии с «Методикой определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее         20 Гкал в час (с учетом методического письма НИИ Атмосфера № 335/33-07             от 17 мая 2000 г.)», Москва, 1999 [6] с использованием программы «Котельная».

Исходные данные для расчета выделений загрязняющих веществ приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Исходные данные для расчета

Данные	Параметры	Коэффициенты	Одновременность
Котел №1. Природный газ, газопровод Оренбург-Александров Гай. Расход: B' =         20 л/с, B =          365 тыс. нм³/год. Камерная топка. Паровой котел.	Горелка дутьевая напорного типа: βк = 1. Котел работает в общем случае. Температура горячего воздуха (воздуха для дутья): tгв = 30°С. Доля воздуха подаваемого в промежуточную зону факела: δ = 0. Рециркуляции нет. Объем сухих дымовых газов рассчитывается по составу топлива. Теплонапряжение топочного объема рассчитывается.	Qr= 36.8 МДж/нм³; p= 0.828 кг/нм³;  Dн= 1 т/ч; Dф= 0.9199 т/ч;  D'ф=0.92т/ч; βa= 1.225;  βr= 0; βδ= 0;  Vt= 1.975525 м³; t= 5070 ч.;  Sr'= 0 %; Sr= 0 %;  q3= 0.2 %; q4= 0 %;  α"т= 1.1;	+

 

Принятые условные обозначения, расчетные формулы, а также расчетные параметры и их обоснование приведены ниже.

6.2 Формулы для расчета выделений загрязняющих веществ

Газообразное топливо, паровой котел.

Оксиды азота.

Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2 (в  г/с,  т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле:

                        MNOx = Bp · Qri · KrNO2 · ßк · ßt · ßα · (1 - ßr) · (1 - ßδ) · kП (1)

где Bp – расчетный расход топлива,  л/с (тыс. нм³/год);

Qri – низшая теплота сгорания топлива,  МДж/нм³;

KrNO2 – удельный выброс оксидов азота при сжигании газа,  г/МДж;

ßk – безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки;

ßt – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения;

ßα – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота;

ßr – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота;

ßδ – безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру;

kП – коэффициент пересчета, kП = 10-3.

Для водогрейных котлов KгNO2 считается по формуле:

KrNO2 = 0,0113 · √QТ + 0,03 

где QТ – фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку                   теплу,  МВт.

QT определяется по формуле:

QТ = B'р · Qri · kП 

где Bр – расчетный расход топлива,  л/с;

Qri – низшая теплота сгорания топлива,  МДж/нм³.

kП – коэффициент пересчета, kП = 10-3.

Коэффициент ßt определяется по формуле:

ßt = 1 + 0,002 · (tгв - 30) 

где tгв – температура горячего воздуха,  °С.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом ßr определяется формулой:

ßr = 0,16 · √r 

где r – степень рециркуляции дымовых газов,  %.

Коэффициент ßδ определяется формулой:

ßδ = 0,022 · δ 

где δ – доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха).

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие по формулам:

MNO2 = 0,8 · MNOx (2)

MNO = 0,13 · MNOx (3)

Оксиды углерода.

При отсутствии данных инструментальных замеров оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может быть выполнена по соотношению:

MCO = 10-3 · B · CCO · (1 - q4 / 100) (4)

где B – расход топлива,  л/с (тыс. нм³/год);

CCO – выход оксида углерода при сжигании топлива,  г/нм³;

q4 – потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива,  %.

Параметр CCO определяется по формуле:

CCO = q3 · R · Qri 

где q3 – потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива,  %;

Qri – низшая теплота сгорания топлива,  МДж/нм³;

R – коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. 

Бенз(а)пирен.

Суммарное количество Mj загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), определяется по формуле:

Мj = cj · Vсг · Bр · kП (5)

где cj - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха α0 = 1,4 и нормальных условиях мг/нм³;

Vсг - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании  1 нм³ топлива, при α0 = 1,4, нм³/нм³ топлива;

Bр - расчетный расход топлива; при определении выбросов в  г/с, Bр берется в  тыс. нм³/ч; при определении выбросов в  т/г, Bр берется в  тыс. нм³/год;

kП - коэффициент пересчета; при определении выбросов в  г/с, kП = 0,278 · 10-3, при определении выбросов в т/г, kП = 10-6.

Расчетный расход топлива Вр,  тыс. нм³/ч или  тыс. нм³/год, определяется по формуле:

Bp = (1 - q4 / 100) · B 

где B - полный расход топлива на котел тыс. нм³/ч или  тыс. нм³/год

q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива,  %.

Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм³, в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов малой мощности определяется следующим образом:

для α’’T = 1,08 ÷ 1,25 по формуле (1.1.14):

сГбп = 10-6 · (0,11 · qv - 7,0) · KД · KР · KСТ / e3,5 · (α’’т - 1) 

для α’’T > 1,25 по формуле:

сГбп = 10-6 · (0,13 · qv - 5,0) · KД · KР · KСТ / (1,3 · e3,5 · (α’’т - 1)) 

где α’’Т - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

qV - теплонапряжение топочного объема,  кВт/м³;

KД - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;

KР - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;

KСТ - коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорании;

Для расчета максимальных и валовых выбросов концентрация бенз(а)пирена приводятся к избыткам воздуха α0 = 1,4 по формуле:

cj = cГбп · α''T / α0 

где α''T - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки.

Объем сухих дымовых газов при стандартном коэффициенте избытка воздуха α0 = 1,4 и нормальных условиях  (температура 273 К и давление 101,3 кПа) определяется по уравнению:

VСГ = VОГ + (α0 - 1) · VО – VОH2O (6)

где VО, VОГ иVОH2O– соответственно объемы воздуха, дымовых газов и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного килограмма (1 нм³) топлива,  нм³/кг (нм³/нм³).

Для газообразного топлива расчет выполняют по химическому составу сжигаемого топлива по формулам: