Тема № 6. «Энергетика и окружающая среда»
Пример 1.Произвести расчет рассеивания вредных выбросов в атмосфере при работе котельной, оборудованной тремя котлами ПТВМ-50. Топливо-мазут с содержанием серы Sр = 3 %; климатическая зона – Северо-Запад; мощность котлов N = 43 · 106 Вт; КПД котла брутто ηбр = 86 %; высота дымовой трубы Н = 70 м; диаметр устья трубы Ду = 2,5 м; температура уходящих газов tух = 190 оС; коэффициент избытка воздуха в топке αт = 1,07; коэффициент избытка воздуха на выходе из газового тракта αух = 1,4; расчетный удельный расход дымовых газов Vо = 10,3 м3/кг; фоновая концентрация загрязнений, приведенная к диоксиду серы Сф = 0,03 мг/м3; понижение температуры дымовых газов на 1 пог. м трубы принять равным 0,2 К/м; температура зимняя расчетная
tвоз = – 26 оС.
Решение:
Расход топлива для водогрейных котлов определяется по формуле 
где 
– низшая рабочая теплота сгорания топлива, = 39,6 МДж/кг.
Для 3-х котлов 
кг/с.
Расход дымовых газов 
tвых = tух – Δt = 190 – 0,2Н = 176 оС; ΔТ = tвых – tвозб = 176 – (-26) = 202 оС; 
м3/с.
Определяем скорость выхода газов из устья трубы: 
где 
м2; 
м/с.
Находим массовый выброс диоксида серы: 
г/с.
Находим массовый выброс диоксида азота: 
Коэффициент к = 2,12 (выбирается по типу котла и его производительности).
При α > 1,05 коэффициенты 
равны единице. 
г/с.
Массовый суммарный выброс 
г/с.
Определяем максимальную концентрацию вредных веществ: 
где А – климатический коэффициент, А = 160; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе, F = 1; ΔТ – разность температур выбрасываемого газа и окружающего воздуха, ΔТ = 202 оС;
|
|
|
Коэффициенты: m = 0,95, n = 1.
мг/м3.
Расстояние от источника выбросов до точки с максимальной концентрацией Хm = d · H; 
;
Хm = d · H = 1242 м, при опасной скорости ветра
или
м.
Определяем опасную скорость ветра Wвоп = νм(1 + 0,12f0,5) = 4,5 м/с.
При Wв = 6 м/с, 
коэффициенты r и р равны r = 0,9; р = 1,1.
Максимальная концентрация вредных веществ в зоне диффузии факела См = r · Сmax = 0.9 · 0.352 = 0,32 мг/м3.
Расстояние, на котором достигается максимальная приземная концентрация вредных веществ,
Хм = р · Хмоп = 1,1 · 1242 = 1366,2 м.
Для снижения концентрации выброса вредных веществ самая простая мера – увеличение высоты дымовой трубы.
Пример 2. Произвести расчет очистки дымовых газов котла на твердом топливе от золы с помощью серийных батарейных циклонов ЦБ-2. Внутренний диаметр циклона 231 мм, число циклонов в секции 20, 25, 30, паропроизводительность котла
Д = 10 т/ч, избыточное давление острого пара Ризб = 1,4 МПа, температура перегретого пара tпп = 250 оС, температура питательной воды tп.в = 100 оС, температура дымовых газов tух = 145 оС, КПД брутто котла ηбр = 82 %, коэффициент избытка воздуха α = 1,45, унос золы из топки αун = 0,82, механический недожог топлива q4 = 1,5 %, газовая постоянная R = 284 Дж/кг·К. Низшая теплота сгорания топлива = 10,5 · 106 Дж/кг, Ар = 25,2 %,
Vо = 3,57 м3/кг, h1 = 2690 кДж/кг, h2 = 419 кДж/кг.
|
|
|
Решение:
Расход топлива в котле
кг/с.
Объемный расход дымовых газов
м3/с.
Сечение батарейного циклона
м2.
Оптимальное количество циклонов
м/с; 
Выбираем одну батарею по 30 штук в секции.
Расход через один циклон
м3/с.
Реальная скорость течения отработавших газов через циклон
м/с.
Масса золы, попавшей в циклон,
кг/с.
Подсчитав проскок частиц разных фракций золы в атмосферу ε = ΣεiФi, он равен ε = 7,5 %.
Расход твердых частиц в атмосфере
Сз = Мз · ε = 0,142 · 0,075 = 0,011 кг/с.
Улавливается в батарее циклонов твердых частиц золы
Мул = Мз – Сз = 0,142 – 0,011 = 0,131 кг/с или η = 100 – 7,5 = 92,5 %.
Одна батарея из 30 циклонов очищает дымовые газы на 92,5 %.
Потеря давления в циклонах 
где ξ = 80 – гидравлический коэффициент сопротивления; ρ – плотность, кг/м3.
кг/м3,
Па.
Пример 3. Узкитй пучок j-излучения с энергией Ео проходит через экран толщиной d из свинца или бетона (линейные коэффициенты ослабления для свинца μсв, для бетона μб).
|
|
|
Какую долю составит интенсивность проходящего излучения от первоначального? Какую толщину должны иметь экраны из свинца или бетона для ослабления излучения в 100 раз? Ео = 0,7 МэВ, μсв = 0,8 1/см, μб = 0,15 1/см, d = 2 см.
Решение:
Отношение интенсивности прошедшего излучения к начальному 
При снижении излучения в 100 раз 
где d – толщина стенки, при которой интенсивность излучения уменьшится в 100 раз.
Для свинца:
%,
Ес = 0,26 · 0,7 = 0,185 МэВ,
см.
Для бетона;
%,
Еб = 0,142 · 0,7 = 0,52 МэВ,
см.
Пример 4. Произвести расчет горизонтальной нефтеловушки (отстойника) для очистки сточных вод от нефтепродуктов. Расход сточных вод Q = 0,06 м3/с, скорость всплывания частиц нефти Wч = 0,35 мм/с. Ширина лотка нефтеловушки В = 2 м, глубина Н = 0,5 м. В результате расчета определить длину проточной части отстойника и число секций нефтеловушки.
Решение:
Для эффективной работы нефтеловушки в ней должен обеспечиваться ламинарный режим течения, при котором число Рейнольдса 
где Wср – средняя скорость течения в лотке; ν – коэффициент кинематической вязкости воды, ν = 1,05 · 10-6 м2/с; Н – глубина лотка, Н = 0,5 м.
|
|
|
Определим среднюю скорость течения в лотке
м/с.
Время всплывания частиц τ, 
с.
Длина отстойника L = 1,1 Wсрτ; L = 1,1 · 0,01 · 1430 = 15,75 м.
Расход воды Q = Wср · В · Н = 0,01 · 2 · 0,5 = 0,01 м3/с.
По условию задачи Q = 0,06 м3/с, следовательно, необходимо 6 нефтеловушек (отстойников).
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1495; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!