Оксиды азота

2.1.1 Расчет выбросов оксидов азота при сжигании природного газа

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

, (14)

где B_p - расчетный расход топлива, нм³/с (тыс. нм³/год);

при работе котла в соответствии с режимной картой с достаточной степенью точности может быть принято B_p = B - фактическому расходу топлива на котел;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/нм³;

- удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж.

Для паровых котлов

, (15)

где D - фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

Для водогрейных котлов

, (16)

где Q_т - фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт, определяемая по формуле

, (17)

b _k - безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки.

Для всех дутьевых горелок напорного типа (т.е. при наличии дутьевого вентилятора на котле) принимается b _k = 1,0.

Для горелок инжекционного типа принимается b _k = 1,6.

Для горелок двухступенчатого сжигания (ГДС) b _k = 0,7.

b _t - безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения

b _t = 1 + 0,002 (t_гв - 30), (18)

где t_гв - температура горячего воздуха, °С.

b_a - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота.

В общем случае значение b_a = 1,225.

При работе котла в соответствии с режимной картой b_a = 1.

Для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС при наличии результатов испытаний котла с измерением О₂ и СО для более точного учета избытка воздуха используется формула*

, (19)

где O₂ - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;

- относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению

или ,

где Q_ф, D_ф, Q_н и D_н - соответственно фактические и номинальные тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, MВт, т/ч.

______________________

* Снижение коэффициента b_a (т.е. уменьшение выбросов NO_x) за счет снижения концентрации кислорода O₂ ограничивается ростом концентрации CO сверх 0,01%. Увеличивать концентрацию кислорода O₂ для снижения b_a не рекомендуется по причине роста потерь с уходящими газами q ₂.

Для котлов с инжекционными горелками влияние избытка воздуха учитывается коэффициентом

, (20)

где - разрежение в топке, кгс/м² (мм вод. ст.)

b _r - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом

, (21)

где r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

b_d - безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру

b_d = 0,022 d, (22)

где d - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха);

k_п - коэффициент пересчета;

при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1;

при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10^-3.

При определении максимальных выбросов оксидов азота в граммах в секунду по формуле (14) значения входящих в формулу величин определяются при максимальной тепловой мощности котла.

При определении валовых выбросов оксидов азота за год значения входящих в формулу (14) величин определяются по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла.

2.1.2 Расчет выбросов оксидов азота при сжигании мазута

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

, (23)

где B_p - расчетный расход топлива, кг/с (т/год), определяемый по формуле

, (24)

где B - фактический расход топлива на котел, кг/с (т/год);

q ₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания, %;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

- удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, г/МДж.

Для паровых котлов

, (25)

где D - фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

Для водогрейных котлов

, (26)

где Q_т - фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, определяемая по формуле (17).

Приведенные зависимости от D и Q_т справедливы для мазутов, поставляемых отечественными НПЗ.

b _t - безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения; определяется по формуле (18);

b_a - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота при сжигании мазута.

В общем случае значение b_a = 1,113.

При работе котла в соответствии с режимной картой b_a = 1.

При наличии результатов испытаний котла с измерением O₂ и CO для более точного учета избытка воздуха используют формулу*

, (27)

где O₂ - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;

______________________

* Снижение коэффициента b_a (т.е. уменьшение выбросов NO_x) за счет снижения концентрации кислорода O₂ ограничивается ростом концентрации CO сверх 0,01%. Увеличивать концентрацию кислорода O₂ для снижения b_a не рекомендуется по причине роста потерь с уходящими газами q ₂.

- относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению

или ,

где Q_ф, D_ф, Q_н и D_н - соответственно фактические и номинальные тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, МВт, т/ч.

b _r - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом

, (28)

где r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

b_d - безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру:

b_d = 0,018d, (29)

где d - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха);

k_п - коэффициент пересчета;

при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1;

при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10^-3.

2.1.3 Расчет выбросов оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива

Для котлов, оборудованных топками с неподвижной, цепной решеткой, с пневмомеханическим забрасывателем и для шахтных топок с наклонной решеткой суммарное количество оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂ (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу c дымовыми газами, определяется по формуле

, (30)

где B_p - расчетный расход топлива, определяемый по формуле (24), кг/с (т/год);

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

- удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж.

Величина определяется по формуле

, (31)

где a _т - коэффициент избытка воздуха в топке, определяемый по формуле

, (32)

где О₂ - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;

при отсутствии информации о концентрации кислорода в дымовых газах за котлом можно принимать a _т = 2,5;

R ₆ - характеристика гранулометрического состава угля - остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %;

принимается по сертификату на топливо;

q_R - тепловое напряжение зеркала горения, МBт/м².

Величина q_R определяется по формуле

q_R = Q_т / F, (33)

где F - зеркало горения (определяется по паспортным данным котельной установки), м²;

b _r - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота;

, (34)

где r - степень рециркуляции дымовых газов, %;

k_п - коэффициент пересчета;

при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1;

при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10^-3.

В связи с установленными раздельными ПДК на оксид и диоксид азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие, расчет которых проводится согласно п.1.6 данной Методики.