Расчет выброса оксидов азота

Суммарное количество оксидов азота (в пересчете на NO₂), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, , г/с (т/год) рассчитывается по формулам (3.7), (3.15), (3.20) при сжигании природного газа, мазута и твердого топлива соответственно. Затем в связи с установленными раздельными ПДК для оксида NO и диоксида азота NO₂ и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота, г/с (т/год) разделяются на составляющие:

	(3.5)
	(3.6)

при сжигании природного газа, г/с (т/год):

(3.7)

где – расчетный секундный (зимний, летний/переходный), м³/с, или годовой расход топлива котельной установкой, тыс. м³/год; – низшая теплота сгорания топлива, МДж/м³; – удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж; b_k – безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки; b_t – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения; b_a – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота; b_r – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на образование оксидов азота; b_d – безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру; 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 (г/с) по данной формуле значения входящих в формулу величин определяются при максимальной тепловой мощности котла; при определении валовых выбросов оксидов азота (т/год) – по средней нагрузке котла за рассматриваемый промежуток времени.

Удельный выброс оксидов азота, г/МДж определяется по формулам:

– для паровых котлов:

(3.8)

где D – фактическая паропроизводительность котлоагрегата, т/ч.

– для водогрейных котлов:

(3.9)

где Q _т – фактическая тепловая мощность котла по теплоте, введенной в топку, МВт (МДж/с). Определяется по формуле:

(3.10)

где – низшая теплота сгорания топлива, МДж/м³ (МДж/кг); – секундный расчетный расход топлива на котел, м³/с (кг/с). Определяется аналогично формуле (1.6). При сжигании природного газа , м³/с (см. ф-лу (1.1)); при сжигании мазута и твердого топлива, кг/с:

(3.11)

где – фактический секундный расход топлива на котел, кг/с (см. ф-лу (1.1)); q ₄ – потери теплоты от механической неполноты сгорания, %. При отсутствии эксплуатационных данных можно принять по прил. А.

Коэффициент β_k для всех дутьевых горелок напорного типа (т.е. при наличии дутьевого вентилятора на котле) принимается β _k = 1,0; для горелок инжекционного типа принимается β _k = 1,6; для горелок двухступенчатого сжигания (ГДС) β _k = 0,7.

Коэффициент β _t, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения, определяется по формуле (3.12) только в том случае, если на котле имеет место предварительный подогрев воздуха в воздухоподогревателе или осуществляется рециркуляция дымовых газов.

(3.12)

где t _гв – температура горячего воздуха, подаваемого для горения °С.

Для всех остальных случаев принимается β _t=1.

Коэффициент b _a в общем случае принимается b _a = 1,225, при работе котла в соответствии с режимной картой b _a = 1. Для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС необходимо использовать формулу (19) [1]. Для котлов с инжекционными горелками влияние избытка воздуха учитывается коэффициентом по формуле (20) [1].

Коэффициент β _r при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом рассчитывается по формуле:

(3.13)

где r – степень рециркуляции дымовых газов, %.

Коэффициент β _δ, определяется по формуле:

(3.14)

где δ – доля воздуха, подаваемого непосредственно в топочную камеру, % от общего количества организованного воздуха.

при сжигании мазута, г/с (т/год):

(3.15)

где – секундный (зимний, летний/переходный) или годовой расчетный расход топлива котельной установкой, кг/с (т/год); – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; –удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, г/МДж; b_t – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения; определяется по формуле (3.12)); b_a – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота при сжигании мазута; b_r – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на образование оксидов азота; b_d – безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру; 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.

Удельный выброс оксидов азота, г/МДж, определяется по формулам:

– для паровых котлов:

(3.16)

где D – фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

– для водогрейных котлов:

(3.17)

где Q _т – фактическая тепловая мощность котла по теплоте, введенной в топку, МВт (МДж/с). Определяется по ф-ле (3.10)).

Коэффициент β _α в общем случае принимается β _α = 1,113; при работе котла в соответствии с режимной картой β _α = 1. При наличии результатов испытаний котла с измерением О₂ и СО для более точного учета избытка воздуха используют формулу (27) [1].

Коэффициент β _r при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом рассчитывается по формуле:

(3.18)

где r – степень рециркуляции дымовых газов, %.

Коэффициент β _δ рассчитывается по формуле:

(3.19)

где d – доля воздуха, подаваемого непосредственно в топочную камеру, % от общего количества организованного воздуха).

при слоевом сжигании твердого топлива, г/с (т/год):

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

(3.20)

где – расчетный секундный (зимний, летний/переходный) или годовой расход топлива котельной установкой, кг/с (т/год); – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; β_r – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота; 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; – удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж.

Величина рассчитывается по формуле:

(3.21)

где α_т – коэффициент избытка воздуха в топке; принимается по приложению А; R ₆ – характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите с размером ячеек 6мм, %. Принимается по сертификату на топливо или по опытным данным. При отсутствии характеристики гранулометрического состава: для углей и сланцев значение R ₆ следует принимать равным 40%; при сжигании дров или торфа R ₆ = 50%; – тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м², определяется по формуле (3.22).

(3.22)

где Q _т – фактическая тепловая мощность котла, МВт. Определяется по ф-ле (3.10).; F – площадь зеркала горения, м². Определяется по паспортным данным топки котла или принимается по [15].

Коэффициент β _r определяется по формуле: