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 = tухΔt = 190 – 0,2Н = 176 оС; ΔТ = tвыхtвозб = 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: 348; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ