A*
\.ЛГ >>& <&' 40**
:#>
>0
#У
#V
> .-ДСч
Министерство тяжелого энергетического и транспортного машиностроения СССР
Тех уттр каление
Министерство газояоб промышленности СССР Техулраалеиие
Министерство энергетики и электрификации СССР
Главтехупраалеиие
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ВЫБРОСОВ ОКИСЛОВ АЗОТА С ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ КОТЛОВ
РД 34.02.304-88
Ьсесоюзным Дважды Ц^дспо а р^диои! v Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом им. ФЭ.Дзержннского (ВТИ им. Ф.Э.Дэер-жинского), Научно-производственным объединением Центральный котло-турбинный институт нм. И.И.Ползунова (НПО ЦКТИ). Среднеазиатским филиалом Всесоюзного научно-исследовательского института газовой промышленности (САФ ВНИИПромгаэ), Харьковским филиалом ЦКБ ВО «Союзэнергоремонт»
В.И Бабий.А.Д.Горбаненко. Ю.П.Енякин, В.Р.Котлер, |т.Ь.ЭФендиев| (ВТИ им. Ф.Э.Дзержинского); Л.Н.Гусев, Н.Г.Жме-рик, Н.С.Шестаков (НПО ЦКТИ); В.П.Васнльев, П.А.Кадыров, Н.В.Тимо-шнн, Л-М.Цирульников (САФ ВНИИ-Промгаз); М.М.Левин (ХФ ЦКБ СЭР)
Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации Минэнерго
СССР «20» июля 1988 г.
Заместитель начальника А.П.Берсенев
Техническим управлением Министерства тяжелого энергетического и транспортно-
на ЭВМ содержания окислов азота для газомазутных котлов приведена в рекомендуемом приложении 5.
5. РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ИЛИ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ СОВМЕСТНОМ СЖИГАНИИ УГЛЯ С МАЗУТОМ ИЛИ ГАЗОМ
5.1. При проектировании новых котлов, рассчитанных на сжигание у г.1я и природного газа или угля и мазута, расчет выбросов окислов азота должен выполняться для случая работы котла с номинальной нагрузкой полностью на худшем в экологическом отношении топливе. Приведенное содержание азота на I ГДж у всех марок углей выше, чем у мазута, а у природного газа связанный азот вообще отсутству-
Следовательно, для котлов, которые проектируются на несколько видов топлива, включая уголь, расчет выбросов окислов азота следует выполнять по формулам раздела 3.
5.2. В действующих котлах часто сжигаются одновременно уголь н мазут или уголь н газ. В этом случае расчет удельных выбросов Кно,
(кг/ГДж) или концентрации окислов азота Cno, (г/м*) проводится по следующим формулам:
KScb=qi(KNO,)i+q»(^o,h+... ; (2®)
C?To,=qi(CNo,)i+qj(CNO,)*+-» « (21)
где qi, q2,... — доля каждого из видов топлива по тепловыделению в топке, т.е.
„_B,.(QS), „_В^а (QE) *
Я.--q— , Я»--
т.д..
где В,|. Вр2, ... — расчетный расход каждого нз видов топлива на котел, кг/с; (Q£)i, (Qf!)*... — теплота сгорания каждого из видов топлива, МДж/кг; Q, — суммарное тепловыделение в топке, МВт; (Кйо,)|, (Kno)i— удельные выбросы окислов азота в пересчете на НО* кг/1 Дж, рассчитанные исходя из предположения, что котел работает только на одном виде топлива. Соответственно, при сжигании угля величина Kno, определяется по формуле (5), а при сжигании газа или мазута — по формуле (13); (Cno,)i. (Cno,)* — концентрации окислов азота в пересчете на NO* в г/м1, рассчитанные исходя из предположения, что котел работает на одном виде топлива. Соответственно, при сжигании угля величина Cno, определяется по формулам р.З, а при сжигании газа или мазута — по формуле (13).
5.3. По усредненным таким образом удельным выбросам КЗЗо,, или концентрации окислов азота Сир, можно рассчитать секундный
выброс окислов азота М\о„г/с. Для этого пользуются формулами (1) или (2), подставляя условно усредненные значения QS) (МДж/кг), vr (м3/кг) и суммарный расход топлива В (кг/с):
В=(ВР)|+(ВР),+...; (22)
(Qb»j (OS)»* (Bp)i-j-...
^ (В,),+(В,;,+... ' (23)
»г=и?+(а —l)v°. (24)
Для определения условно усредненного объема дымовых газов необходимо рассчитать условные расходы дымовых газов и воздуха при стехиометрическом сжигании каждого вида топлива
|
“0_ (V?)|* (Bp),-|-(v?)2* (Вр)2• |
(25) |
|
(Bp)i + (Bp)j+... ’ |
|
-« <»0).<В,), + <»°)»<Вр)1+... |
(26) |
|
(Вр)| + (Вр)»... |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное
|
Таблица 2
Величина иоадушиых окисло* азота К“£} иг/ГД ж
а*г |
|
ы |
1.06 |
t.to |
1.15 |
1.20 |
1.25 |
1.30 |
1.35 |
1.40 |
1.45 |
|
1800 |
0,005 |
0,007 |
0,009 |
0,010 |
0,011 |
0,012 |
0,013 |
0,014 |
0,014 |
|
1820 |
0,006 |
0,011 |
0,013 |
0,015 |
0,017 |
0,018 |
0,019 |
0,020 |
0,021 |
|
1840 |
0,012 |
0,017 |
0 020 |
0,023 |
0,025 |
0,026 |
0,028 |
0,029 |
0,031 |
|
1860 |
0.018 |
0,024 |
0,029 |
0,033 |
0,036 |
0,039 |
0,041 |
0,043 |
0,045 |
|
1880 |
0,026 |
0,036 |
0,043 |
0.048 |
0,053 |
0,057 |
0,060 |
0,063 |
0,066 |
|
1900 |
0,037 |
0,051 |
0,062 |
0,70 |
0,077 |
0,062 |
0,067 |
0,092 |
0,095 |
|
1920 |
0,054 |
0,074 |
0,069 |
0.J00 |
0,110 |
0,118 |
0.125 |
0,131 |
0,137 |
|
1940 |
0,076 |
0,105 |
0,127 |
0,143 |
0,157 |
0,168 |
0.178 |
0.187 |
0,195 |
|
1960 |
0,106 |
0,149 |
0.179 |
0,203 |
0,222 |
0,238 |
0,252 |
0,265 |
0,276 |
|
I960 |
0,152 |
0,210 |
0,252 |
0,285 |
0,312 |
0,335 |
0,355 |
0,372 |
0,388 |
|
2000 |
0,212 |
0,292 |
0,351 |
0.417 |
0,435 |
0,467 |
0.495 |
0,520 |
0,542 |
|
2020 |
0,294 |
0,405 |
0,487 |
0,551 |
0.603 |
0.648 |
0,687 |
0,721 |
0,751 |
|
ю
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
Таблица 3
Промер расчета удельных амбросоа в аомцемтрацин окислов амта арм сжагаава гаер дог о тоалава
|
БК.131(И«0Ф
PMCiaTMMiail icinaNa ми <А..о*1и»г ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■■ ■■ ■ 6KJ 140 ) TfIII ill
ДО (кммструмаа иемдг ргаиш *р)*циа |
|
Марка угля |
Тех эадаиис на котел или эксплуатационные данные |
11 ром продукт кузнецкого камеииого утли |
Экибастузский Доип'кий
СС ГСШ |
|
Содержание азота в топливе N». % |
То же |
1.6 |
1.6 |
0.8 |
1.0 |
|
Теплота сгорания топлива 0!. МД ж/кг |
То же |
20.95 |
20.95 |
15.87 |
20.94 |
|
Содержание азота в топливе N.. кг/ГДж |
I0NVQ8 |
0.76 |
0.76 |
0.501 |
0.48 |
|
Тип горелок |
Описание котла |
Прямоточные |
Вихре |
out |
|
Коэффициент избытка воздуха в горелках «*. |
Тепловой расчет котла или зкеплуатациомиые данные |
М2 |
0.95 |
1.20 |
1.15 |
|
Доля первичного воздуха а. |
То же |
0.24 |
0.24 |
0.3 |
0,26 |
|
Степень реииркуляции дымовых газов через горелки г,. % |
Тепловой расчет котла или вксплуатаииоииые данные |
4 |
4 |
0 |
0 |
|
ВКЭ-310 1«0Ф »• ГТУ7,",“ леем
|
Температура за эежоб По Рукоаадащаы уинти активного горения «Проектирование топок с |
|
тг,. к |
твердый юл а коу дался нем»
(Л.: НПО UKTH. вмп.42, IMI) |
1700 |
1700 |
1030 |
1930 |
|
Отношение с корост HI а выходном сечении горелок »|/W| |
Тсоаоао* расчет ветла кая аксклуатваеокеые данные |
10 |
1.0 |
1.40 |
1.4 |
|
Прнсосм а топка Да, и третичное лупе Да» |
То же |
0.Ю |
0.10+0.17 |
0 |
0.05 |
|
Коэффициент избытка воздуха а зот актявиого горении о*. |
«,+Аа*/2+Ао« |
1.17 |
1.17 |
1.2 |
1.175 |
|
Влияние коэффициента избытка воздуха а горелке 1ц, |
(ОЛДец'" 4-0.1*)*
«ив^-мм)1 |
0.500 |
0.309 |
0.67 |
0.639 |
|
Влияние доли первичного воздуха Ря( |
1.73а,+0.4* |
0.096 |
0.096 |
1.0 |
0.930 |
|
Влияние рециркуляции газов через горелки fc. |
1-O.OIBVr |
0.960 |
0.960 |
1.0 |
0.965 |
|
Влияние температуры яа образование топливных N0. fi. |
0.1 lyffb-1100 |
0.929 |
0.929 |
0.99 |
1.033 |
|
Влияние смесеобразования а корне факела 0см |
(0.9*вг»/нг. —0.47) - яры 0.4(«г/»|)*+0Л2 — вжр |
1.49 |
1.294 |
1.196 |
1.104 |
|
|
Топливные окислы азота
К^кт/Гйж |
♦врыуд* (•) |
0.325 |
0.215 |
0.2* |
0.22 |
|
Воздушные окислы азота |
♦орегула (0) кая ^ |
|
|
0.022 |
0,114 |
|
|
0.0 |
0.0 |
|
*** азота*КмОпИг/ГД* |
KS5.1-K3S5, |
0,328 |
0.215 |
0.302 |
0.334 |
|
Коицемтрацяя смыслов азота в дымовых газах С но* г/м*, при нормальных условиях я а=1.4 |
KMO.QC/V., |
0.99 |
0.64 |
0.*4 |
0.93 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое
ПОДПРОГРАММА РАСЧЕТА НА ЭВМ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ОКИСЛОВ АЗОТА ДЛЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ
Подпрограмма написана на языке Фортран применительно к машине БЭСМ-6 н является дополнением к Программе ТКЗ-ЦКТИ для позонного расчета горения и теплообмена в топочных камерах.
Кроме принятых в этой программе использованы следующие параметры:
|
Таблица 4 |
|
Наименование параметра |
Обозначение • методике |
Обозначение на печати |
Размерность |
|
Содержание азота в топливе |
N, |
PNT |
кг/ГДж |
|
Коэффициент, учитывающий влияние доли первичного воздуха в горелке |
Pal |
PSIL1 |
— |
|
Коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов в первичный воздух |
|
PSIRG |
— |
|
Коэффициент, учитывающий влияние коэффициента избытка воздуха в горелке |
Ра, |
PSILG |
_ |
|
Коэффициент, учитывающий смесеобразование в корне факела |
|
PSISM |
— |
|
Коэффициент, учитывающий влияние температуры на начальном участке факела |
|
PSIV |
|
|
Коэффициент избытка воздуха, в зоне активного горения |
а., |
PLAG |
— |
|
Температура на выходе из зоны активного горения |
т;. |
TAG |
К |
|
Теплота сгорания топлива, низшая |
Qi |
QRN |
МДж/кг |
|
Объем дымовых газов при нормальных условиях и избытке воздуха а= 1.4
14 |
Vr |
VG |
_ м3/кг |
|
SUBROUTINE AZOT-REAL KN02TR, KN02B3, KN02 DIMENSION ZH (17, 12)
READ 5, TIR GOR, PLG, PL1, PC, WIW2, DLT, DL3, DLSBR, NZ, VOG, VO 5 FORMAT (8F5, 2, 15, 2F5.2)
TAG=ZH (8NZ)+273
IF (0.9. LE. PLG. AND. PLG. LE. 1.3) GO TO 10 PRINT 215.
PRINT9, PLG
9 FORMAT (70X, 'АГР=', F8.3)
10 IF (8.24.LE.PL1.AND.PL1.LE.041) GO TO 20 PRINT 215.
PRINT 19, PL1.
19 FORMAT (70X, 'АПВ=; F8.3)
20 IF (8. LE. RG. AND. RG. LE. 30) GO TO 30 PRINT 215
PRINT 29, RG
29 FORMAT (70X, 'РГ=', F8.3)
30 IF (TAG. LT. 1250.) GO TO 35 IF (2050. LT. TAG.) GO TO 45 GO TO 40
35 PRINT 39
39 FORMAT ('Внимание! Вследствие ТАГ меньше 1250 счет остановлен')
GO ТО 95 PRINT 215
45 PRINT 46, TAG
46 FORMAT (70X ,'ТАГ=', F8.3)
40 PNT = 10, * PNP/ORN VG=VOG+0.4 *”VO
PLAG = PLG + DLT/2. + DL3 + DLSBR PSIL1 =>= 1.73 * PL1+0.48 PSIRG=1.-0.016 * SQRT(RG)
IF(TIPGOR.LT. 0.5) GO TO 50
IF(1.0. LE. WIW2. AND. WIW2. LE. 1.7)GO TO 55
PRINT 54, WIW2
54 FORMAT (70X, 'OC = ', F8.3)
55 RS!LG= (0.35 * PLG+0.4) * * 2 PS1SM=0.4 * WIW2 • * 2+0.32 GO TO 60
50 IF( 1.5. LE. WIW2. AND. WIW2. LE. 2.4)GO TO 57 PRINT 215 PRINT 56, WIW2
56 FORMAT (70X. 'OC=', F8.31
57 PSILG = (0.53 * PLG+0,12) * • 2
PSISM=0.98 * W1W2-0.47
PSIV=0.1I • (TAG-1100) • * (1./3)
KNO2TR=0,7 • PNT * PSIL1 • PSIRG * PSILG * PSISM • PSIV
IF (TAGLT. 1800) GO TO 70 .
KN02B3=1.54D16 * SQRT ((PLAG-1.)/ PLAG) *
EXP Г-6.7Е4/ TAG /SQRT(TAG))
GO TO 80 KNO2B3=0
KN02= KN02TR + KN02B3 KN02 = CN02 • QRN/VG PRINT 100
i FORMAT (42X. 'исходные данные д ля расчета окислов азота'//) IF(TIPGOR. LE. 0.5) GO ТО ПО.
PRINT 105
i FORMAT(47X, 'тип горелки — вихревая'//)
GOTO 118 1 PRINT 115
» FORMAT (47Х, 'тип горелки — прямоточная'//)
1 PRINT 120 . .
) FORMAT (25Х, 77 (25Х, 77('-'))
PRINT 125
> FORMAT (27Х, ТТ', 5Х, 'АГР', 4Х, 'АПВ', 4Х,
'РГ. 5Х, 'ОС', 5Х. 'AT', 5Х, 'ATP', 4Х,
'АСБ', 4Х, 'НЗ', 5Х, 'ОГ', 5Х. 'ОВ')
PRINT 120 PRINT 130
О FORMAT (25Х, '3(3X, '-ЗХ)' ЗХ, ЗХ,
5(ЗХ, '-ЗХ). 2(1Х, 'НМ3/КГ))
PRINT 120
PRINT 135, TIP GOR, PLG, PL1, PC, W1W2, DLT, DL3, DLSBR, N3.VOG, VO 5 FORMAT (25X, 8F 7.3, 2X, 12, 3X, 2F7.3)
PRINT 120 DO 140 1 = 1,5 О PRINT 145 5 FORMAT (128X)
PRINT 150
Ю FORMAT (47X, 'сводная таблица расчетных величин'//) PRINT 160.
50 FORMAT (32X, 63('-'))
PRINT 165
i5 FORMAT (34X, 'N наименование', 17X, 'обознач. размерн. значение'/)
PRINT 170
Ч) FORMAT (ЗЗХ, 'п/п расчетных величин', Э0Х, 'величин') PRINT 160
PRINT 175, KNOTR 175 FORMAT (34X, 'I топливные окислы азота', 9X, 'КТП КГ/ГДЖ', F8.3)
PRINT 180, KN02B3 180 FORMAT (34X, '2 воздушные окислы азота', 9Х, 'КВЗ КГ/ГДЖ', F8.3)
PRINT 185, KN02 185 FORMAT (34Х, '3 суммарные окислы азота', 9Х, 'КСМ КГ/КДЖ', F8.3)
PRINT 190, CN02 190 FORMAT (34Х, '4 концентрация окислов азота', 9Х,
'CNO г/м1', F8.3)
CONTINUE PRINT 160 DO 195, 1 = 1,5 195 PRINT 200 200 FORMAT (128X)
PRINT 205
205 FORMAT (115X, 12 ('-') / 115X, 'факел')
PRINT 210.
210 FORMAT (T 126('-'). 'I')
215 PRINT 220
220 FORMAT ('Внимание! За пределы проверенного диапазона' * IX, 'выходит исходный параметр')
RETURN
END
<авга»вв гжьл и шяжута (в*.
<kuee У» *
Оша
|
|
а Т*а а а* «а b |
• -I0S ■е/в* |
»»• «4«<и миги •
• |
Cibmhm
MBI
• «амя> ?• |
За* а и •Bmmbi
г
*• |
Смг«а |«*иа чиа угавитм
»и |
|
H»>fT |
|
Ю0 |
1.015 |
03$ |
6 |
|
|
Г.» |
|
КС |
1.005 |
— |
4 |
|
|
|
ТГМП 314 |
7» |
1.020 |
о.зв |
16 |
0025 |
|
ма»ут |
|
т |
1.020 |
0 3S |
4 |
|
|
Мнут |
|
7т |
1.Ю |
ом |
4 |
|
|
Ма»ут |
|
и» |
I.0IS |
0.4 |
12 |
0.02 |
|
Маэут |
ТГМП-ЮТ |
и» |
1.02 |
0.4 |
15 |
0.00 |
|
Гм |
|
1»7 |
1.015 |
.. |
4.5 |
0.02 |
|
Гм |
|
1»7 |
1.02 |
— |
14 |
0.02 |
|
Ммут |
вкз-зао |
¥Н |
1.0» |
0.5 |
0 |
|
|
Ммут |
тгм-м |
564 |
1.01 |
о.з |
10 |
0.025 |
|
Ммут |
П1Ю |
(/Ж |
1.07 |
0.3 |
3 |
0 025 |
|
Матут |
ПК 41 |
МО |
1 06 |
0 77 |
0 |
_ |
|
Maivr |
ПК 41 |
мл |
1.02 |
0.77 |
0 |
_ |
|
Meiyr |
ПК 41 |
660 |
1.06 |
0.77 |
17.5 |
0.025 |
|
Meiyr |
ПК 41 |
МО |
1 06 |
0.77 |
16.0 |
0025 |
|
Нефть |
ПК 41 |
Мб |
1.06 |
ом |
0 |
_ |
|
Нефть |
ПК-41 |
655 |
1.03 |
0.55 |
10 |
0.025 |
|
Mem |
ПК-41 |
659 |
1.03 |
0.77 |
17.5 |
0.025 |
|
Метут |
ПК 41 |
«Л |
1.06 |
0.72 |
0 |
_ |
|
Ма»,т |
ПК 41 |
661 |
1.» |
0.77 |
0 |
— |
|
Га» |
ПК 47 |
♦42 |
1.00 |
•• |
0 |
|
|
Гм |
ПК 47 |
♦42 |
1.134 |
— |
0 |
— |
|
Ммут |
ПК 47 |
507 |
Ml* |
047 |
0 |
— |
|
Сред вег |
•»
i
*
1 |
0,42017
— —— -0.0I750&—0.1«31 mi 1 Х*% |
|
|
|
|
|
|
|
Пр* |
rfevpef,t*f |
|
NMM |
а Т— аваа |
|
|
|
Симакм |
|
|
|
|
ИЧ.П |
«•- • * 1 «••• |
|
|
|
|
• -I «в |
|
|
|
|
|
|
|
cso |
• |
|
Ч* |
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
Гм |
ИТВМ 100 |
|
673 |
1.03 |
|
0 |
|
|
18 |
|
И»>'Ив'« |
|
к. |
*- |
А |
с |
с* |
С-С, |
ft- -fT |
|
|
|
|
*°ч |
но., |
в*/.*1 |
I F ] |
|
|
|
|
■Г/В- |
|
\ / |
|
|
096 |
0.65 |
601 |
s» |
67 |
0.01 »3 |
|
|
1.04 |
0.90 |
7» |
760 |
-26 |
0.0014 |
|
0.02 |
1.00 |
0.Ы) |
436 |
370 |
ы. |
0 031813 |
|
|
1.00 |
0.90 |
653 |
719 |
66 |
00CIU4? |
|
|
1» |
090 |
W |
1077 |
-1» |
0.016193 |
|
|
0% |
0.76 |
109 |
760 |
29 |
0.001362 |
|
|
1.00 |
0.70 |
776 |
603 |
-107 |
0.014664 |
|
096 |
096 |
0.9! |
1123 |
1100 |
73 |
0.0004 T7 |
|
|
1.00 |
0.77 |
925 |
ко |
75 |
0.007963 |
|
0.7» |
1.12 |
1 00 |
4» |
472 |
-40 |
0.007341 |
|
о.г |
0.91 |
0.75 |
347 |
345 |
2 |
0.000026 |
|
0,»7 |
1.29 |
0 92S |
72S |
67» |
47 |
0.004772 |
|
0.92 |
175 |
1.00 |
759 |
719 |
40 |
OOCCOCIS |
|
0.92 |
1.00 |
1.00 |
«IS |
657 |
-52 |
0.0061 78 |
|
092 |
1.25 |
ом |
475 |
329 |
96 |
0.065714 |
|
0.92 |
1.20 |
0.U) |
4X7 |
370 |
67 |
0.032971 |
|
0.92 |
1.20 |
1.00 |
774 |
616 |
IM |
0.0Э0666 |
|
0.97 |
1.06 |
0.75 |
♦АЛ |
S54 |
-м. |
0.014147 |
|
0.97 |
1.06 |
0.56 |
Ж? |
Г* |
59 |
0ЛП6295 |
|
0.92 |
1.20 |
1.0 |
779 |
863 |
134 |
0,024733 |
|
0.97 |
133 |
1 0 |
т |
1077 |
91» |
0.045141 |
|
0.77 |
0.79 |
100 |
V# |
256 |
13 |
0.002527 |
|
0.77 |
1.124 |
1.00 |
363 |
351 |
» |
0.006076 |
|
0.77 |
1.77 |
1.00 |
495 |
431 |
64 |
0.021974 Z—0.42012 |
|
еоДОуяо левее ХА» К |
|
|
|
|
|
|
14+в.м-а. |
|
Л*|М*ии |
1«аа«в шеллу |
(Яа«1мман |
|
чо«аа! |
• *4«/* а а |
|
|
-** рвапаяавеа |
*а'** |
|
|
-г— |
•■**'*• |
|
|
—^ »-*»••• |
|
|
|
«аааа |
|
|
|
•а и»»еи>4 |
•а—• |
|
|
■- |
к. |
|
^МО.» |
С-чо, |
с--*-. |
c |
|
|
|
|
•f/B* |
mfm* |
шЧш1 |
|
|
0.7 |
106 |
066 |
346 |
МО |
— 4 |
-0.011 |
|
|
IQ |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендуемое
Программа расчета на ЭВМ содержания окисло* азота для газом аз утлых котлов
Программа написана на языке Фортран применительно к машине ЕС СМ-1420.
В программе употребляются параметры, приведенные в табл. 6.
Таблица 6
|
Наименование параметра Обозначение Размерность
в методике на печати |
|
Номинальная паролроизводительность котла |
D. |
DN |
кг/с |
|
Фактическая паролронзводнтельность котла |
D |
D |
c * |
|
Низшая располагаемая теплота сгорания топлива |
QS |
QPH |
МДж/мэ МД ж/кг |
|
Располагаемый расход топлива |
вр |
BP |
м5/с; кг. |
|
Ширина толки (в свету) |
Зщ |
AT |
м |
|
Глубина толки (в свету) |
|
ВТ |
« » |
|
Число ярусов горелок |
Znp |
Z |
— |
|
Расстояние между осями соседних горелок (по высоте) |
Ьяр |
H |
м |
|
Температура воздуха перед горелками |
т. |
ТВ |
К |
|
Коэффициент избытка воздуха в конце толки |
а |
ALFA |
— |
|
Степень (доля) рециркуляции дымовых газов |
г |
R |
% |
|
Коэффициент, зависящий от места ввода рециркуляции |
Зрец |
AR |
— |
|
Доля воздуха, подаваемая во вторую ступень горения |
б |
DELTA |
% |
|
Коэффициент, учитывающий место подачи вторичного воздуха |
art |
ACT |
_ |
|
Водотопливное отношение при подаче маги в зону горения |
g |
G |
% |
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ВЫБРОСОВ ОКИСЛОВ АЗОТА
РД 34.02.304-А*
ВЗИКЯ;
МУ 34-70-061-83
С ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ КОТЛОВ
Срок действия установлен с 01.12.88 до 01.12.98
Настоящие Методические указания распространяются на паровые котлы паропроизводительностью 75 т/ч и выше и водогрейные котлы мощностью 50 Гкал/ч и больше, сжигающие твердое, жидкое и газообразное топливо в факельных топочных устройствах, и устанавливают порядок и методы расчета выбросов окислов азота при проектировании новых и реконструкции действующих котлов.
|
Коэффициент, учитывающий место |
|
ввода влаги |
В*л |
АВ |
— |
|
Содержание азота, связанного в топливе (мазуте) |
N' |
NP |
% |
|
Тепловая нагрузка лучевоспринимеющей поверхности |
Я-г |
QLG |
МВт/м* |
|
Концентрация окислов азота при коэффициенте избытка воздуха 1,02 |
С'
^ N0, |
CN |
мг/м3 |
|
Коэффициент, учитывающий тепловую производительность топки |
К. |
км |
— |
|
Коэффициент, учитывающий температуру воздуха, поступающего в горелки |
Кт. |
КТВ |
— |
|
Коэффициент, учитывающий величину избытка воздуха |
Ко |
КА |
— |
|
Коэффициент, учитывающий рециркуляцию |
к. |
KR |
— |
|
Коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание |
К« |
кст |
— |
|
Коэффициент, учитывающий подачу влаги |
к*. |
кв |
— |
|
Коэффициент, учитывающий действительную нагрузку котла |
KN |
KN |
— |
|
На печать выведены следующие параметры: |
|
|
Коэффициент избытка воздуха в конце толки |
а |
ALFA |
— |
|
Тепловая нагрузка лучевосприннмающей поверхности зоны активного горения |
q-r |
QLG |
МВт/м* |
|
Степень (доля) рециркуляции дымовых газов |
г |
R |
% |
|
Температура воздуха перед горелками |
т. |
ТВ |
К |
|
Фактическая нагрузка котла |
D |
D |
кг/с |
|
Концентрация окислов азота |
г
'"'NO, |
CNOX |
мг/м3 |
|
Сжигание топлива на тепловых электростанциях и в котельных приводит к выбросу в атмосферу продуктов сгорания органического топлива, содержащих токсичные окислы азота (главным образом окись азота и в меньшей степени — двуокись).
Количество образующихся окислов азота зависит от характеристики топлива и от конструктивного исполнения топочной камеры, поэтому на стадии проектирования котлов необходимо провести расчет ожидаемых выбросов окислов азота и предусмотреть меры по снижению их до величин, максимально приближающихся к санитарным нормам допустимой загазованности атмосферного воздуха.
В топках при горении топлива образуется 95-99% окиси азота NO и 1-5% более токсичной двуокиси азота N& В атмосфере происходит неконтролируемое превращение NO в N02, в связи с чем расчет ведется условно на NOj. Для расчета доли двуокиси азота в суммарном содержании NO. в атмосферном воздухе при нормировании выбросов ТЭС применяется коэффициент 0,8.
Источниками окислов азота являются молекулярный азот воздуха, используемого в качестве окислителя при горении, и азотсодержащие компоненты топлива. В связи с этим принято делить окислы азота на воздушные и топливные. Воздушные, в свою очередь, можно разделить на термические, образующиеся при высоких температурах за счет окисления молекулярного азота атомарным кислородом (механизм Зельдовича) и так называемые «быстрые» окислы азота, образующиеся в зоне сравнительно низких температур в результате реакции углеводородных радикалов с молекулой азота и последующего взаимодействия атомарного азота с гидроксилом ОН.
2. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКИСЛОВ АЗОТА
Ммо,= Вр • QS • Кио,; Mno,= Вр • Vc.r • Сна.
2.1. Количественные значения выбросов окислов азота Ммо, (г/с) рассчитывают по удельным выбросам или по концентрации окислов азота:
(1)(2)
где В, — расчетный расход топлива, кг/с (м3/с):
Кчп. — удельный выброс окислов азота в пересчете на двуокись, Кг/ГДж;
OS — теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3);
Смо, — концентрация окислов азота, г/м3, в сухой пробе газа при стандартных условиях и при определенном коэффициенте избытка воздуха а (рекомендуется все расчеты концентрации N02 при сжигании твердого топлива пересчитывать на а=1,4, а при сжигании газа и мазута — наа=1,)67);
Vc.r — объем сухих дымовых газов, м3/кг (м3/м3),при том же коэффициенте избытка воздуха а, что и Cno,
Vc.r=V?+0,984(a-i)V°-V8^, (3)
где V°, и Vh,o — с ответственно, объем воздуха, дымовых газов и
водяных паров при стехиометрическом сжигании 1 кг (или 1 м3) топлива, м3/кг (м3/м3).
Соотношение между удельными выбросами и концентрацией окислов азота определяют по формуле:
Kno,=Cno, Ve.r/QS (4)
3. РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ОКИСЛОВ АЗОТА ДЛЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ
3.1. Исходные данные, необходимые для расчета удельных выбросов:
np — содержание азота в топливе в % на рабочую массу;
QS — теплота сгорания топлива, МДж/кг;
тип горелок (вихревые, прямоточные с подачей пыли высо кой концентрации);
са, — коэффициент избытка воздуха в горелках;
он — дошя первичного воздуха по отношению к теоретически необходимому;
г, — степень рециркуляции дымовых газов через горелки,%; •v2/W| — отношение скоростей в выходном сечении горелок;
А о,— рисосы в топке;
Даэ— третичный воздух, подаваемый в топку помимо горелок;
Досвр — сбросной воздух при транспорте пыли к горелкам горячими воздухом;
Т" — температура за зоной активного горения, К.
3.2. Удельные выбросы окислов азота Кмо, (кг/ГДж) складываются нз топливных к£о, и воздушных К5о, окислов азота:
KnO>= KnOj + Kno, (5)
3.3. Топливные окислы азота подсчитывают по формуле:
KjlS,=0.7.Nx-Pa.-p„-P4, k-fc. (6)
где N, — содержание азота в топливе, кг/ГДж:
NT= 10N/7QS.
Значения коэффициентов формулы (6) приведены в табл.1:
|
Таблица 1 |
|
Фактор, который учитывается коаффицигктом |
Зависимость |
Диапазон пригодности зависимости |
|
Влияние коэф.избытка воздуха в вихревой горелке |
(0,35a,-f-0,4)* |
0.9<«г<1,3 |
|
Влияние коэф.избытка воздуха в прямоточной горелке |
(0.53а,-М).12)* |
0.9<а,.< 1.3 |
|
Влияние доли первичного воздуха в горелке Рл, |
1.73а,+ 0.48 |
0.15 < а, <0,55 |
|
Влияние рециркуляции дымовых газов в первичный воздух (без учета снижения температуры в зоне активного горения) рГг |
l-0.0lfr/r'r |
0<г<30% |
|
Влияние максимальной температуры на участке образования топливных окислов азота |
о.пугс-поо |
1250<Т;;^2050 К |
|
Влияние смесеобразования в корне факела вихревых горелок |
0,4 (w*/w,)* + 0.32 |
1.0< w,/w,<l.6 |
|
Влияние смесеобразования в корне факела прямоточных горелок pJT |
0.98wj/wi — 0,47 |
l,4<w2/wi< 4.0 |
|
3.4. При транспорте пыли к горелкам высокой концентрации значение КмК\ подсчитанное по формуле (6), умножают на коэффициент 0,8. При этом долю первичного воздуха ct| и отношение W2/W1 принимают равными тем значениям, которые были бы выбраны при обычной подаче пыли к горелкам первичным воздухом.
3.5. Воздушные окислы азота образуются в зоне максимальных температур, то есть там, где поля концентраций, скоростей и температур отдельных горелок уже выровнялись. Следовательно, К5о. определяется в основном не особенностями горелок, а интегральными параметрами топочного процесса.
Для подсчета Кйо, используют зависимость, учитывающую известное уравнение Зельдовича:
_ -6700
Ш.= 1.54- lO'W^1 -е ~ Л/Tir. (8)
Otar
где air — коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения, условно принимаемый как сумма организованно подаваемого воздуха и присосов через нижнюю часть топочной камеры, т.е.
a?r=ar-f ^ Дат + ^а^р + Даз , (9)
Таг — температура на выходе из зоны активного горения, К.
Уравнение (8) справедливо в диапазоне коэффициентов избытка воздуха 1,05^а?г^1,4 и до температуры Т"г=2050 К. При Т"г<1800 К величиной Kn<$, можно пренебречь.
В табл.2 справочного приложения 1 приведены значения КЯо, при различных значениях а£'г и Т£, а на черт. 1,2 и 3 — номограммы для приближенного расчета количества выбросов топливных и воздушных окислов азота КЯо, и КЯо,, а также их концентраций СЯо, и СЯо, в пересчете на коэффициент избытка воздуха а= 1,4 (Ог=6%)
Температуру в конце зоны активного горения Т1'г рассчитывают по Руководящим указаниям «Проектирование топок с твердым шлакоудалением» (Ленинград. НПО ЦКТИ, вып.42, 1981/,
3.6. Величина воздушных окислов азота КУ£ может быть снижена за счет уменьшения Т"г, причем эффективность любых мероприятий в этой отпасти будет тем больше, чем выше исходное значение температуры.
Снижение величины топливных окислов азота КЯо, может быть осуществлено путем изменения нескольких параметров, влияние которых учитывают приведенными выше безразмерными коэффициентами.
|
Номограмма для расчета выбросов и концентраций топливных окислов азота при установке вихревых горелок
'10 tfl 1.6 il 10 АД йб an 02" |
|
|
I — каменные уми; г — АШ ■
Черт. I |
В качестве примера в табл.З справочного приложения 2 приведены расчеты для котлов с жидким и твердым шлакоудалением (БК$-210-140Ф на промпродукте кузнецких каменных углей, БКЗ-420-140-5 на экибастузском СС и ТПП-312 на донецком ГСШ). Программа расчета на ЭВМ удельных выбросов окислов азота для пылеугольных котлов приведена в рекомендуемом Приложении 3.
о.гч o.j6 ом або о.гг о.оч ыг
сланцы: 3 - бурые угли.
Номограмма для расчета выбросов и концентраций топливных окислов азота при установке прямоточных горели»
|
с”.у(6 16 1.4 t2 Ю ОМ 06 0» "?//Д*.кУр. |
|
|
03SQSOQ45.
0.12 № 0J6 О.Чб 0.60 072 0. 84 Ыг. к '/ГД*
I — каменные угли; 2 — АШ и сланцы; 3 — бурые угли,
Черт.2 |
Wz2 20 сл г.б и 1.0 о.в о.б ом 02 1800 го чо оо во 7900 го чо to во 2000 К
I — каменные угли. 2 — АШ н сланцы. 3 — бурые угли,
Черт.З
4. PACUFT KOHUfch1РАЦПП wvynv^ivr^ ______
ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА И МАЗУТА
4.1. Исходные данные, необходимые для расчета концентрации окислов азота в дымовых газах энергетических котлов:
Ощ — номинальная паропроизводигельность котла, кг/с;
£). — фактическая паропроизводительность котла, кг/с;
Q; — низшая располагаемая теплота сгорания топлива, МДж/м3 (МДж(кг);
Вр — располагаемый расход топлива, м3/с (кг/с Геометрические размеры зоны активного горения:
Зтл — ширина топки (в свету), м(при наличии двусветного экрана — ширина одной ячейки);
Вт — глубина топки (в свету), м;
Z„p — число ярусов горелок,
h — расстояние между осями соседних горелок (по высоте), м; Тв — температура воздуха перед горелками. К; а — коэффициент избытка воздуха в конце топки; г — степень (доля) рециркуляции дымовых газов, у0 (не более 20%),
а^ — коэффициент, зависящий от места ввода рециркулируемых газов: в под топки — 0,0025, в шлицы под горелки — 0,01, вокруг амбразуры горелки — 0,02, в дутьевой воздух и вокруг амбразуры горелки со скоростью, равной выходной скорости воздуха — 0,025;
б — ноля воздуха, подаваемого во вторую ступень горения (не более 30% от общего расхода воздуха);
аот — коэффициент, учитывающий место подачи вторичного воздуха: навстречу факелу — 0,015, под горелками — 0,007, над горелками — 0,018;
g — водотопливное отношение при подаче влаги в зону горения [не более 10%);
ам — коэффициент, учитывающий место ввода влаги: в корень факела через горелки — 0,025, в пристенную зону — 0,015;
Np— содержание азота, связанного в топливе (мазуте), %.
4.2. На основании геометрических размеров топки определяем тепловую нагрузку лучевоспринимающей поверхности зоны активного горения
q.r=57-. 'У':8’ , с-• МВт/м*. '10)
2(3тп Вт*) Znphup— 1,5згя*Втп
Примечание: при наличии в толке двусветного экрана Вр принимается на одну ячейку.
Для топок с однорядным расположением горелок (единичной мощностью от 30 до 60 МВт) Z,ph„p = 3 м. При подовой компоновке горелок — единичной мощностью от 50 до 100 МВт Z„ph,p = 7,5 м. Для горелок 101-160 МВт — Z*ph„p=I0 м.
4.3. Рассчитываем концентрацию окислов азота (мг/м3) при коэффициентах избытка воздуха 1,02 — при номинальной нагрузке — без применения каких-либо мероприятий по снижению вредных выбросов по формулам (при цлг в пределах 0,5<q„r<3,0 МВт/мг). При сжигании газа
СЬо,=^=613-ч£? (II)
При сжигании мазута
СЬ0.= —=632&?+1000(Np-0,25) (а-0,8). (12)
Примечание: второй член учитывает «топливные» окислы азота.
4.4. Полученные результаты дополняем коэффициентами, учитывающими:
тепловую производительность топки, К„:
температуру воздуха, поступающего в горелки. Кг, (при
Т„<620 К);
коэффициент избытка воздуха, К»; рециркуляцию. К,; ступенчатое сжигание, Кп', подачу влаги, К«; действительную нагрузку котла, Kn.
СыО.= СмО.К*Кг,КаКгКлКал-Kn. (13)
|
4.5. Коэффициенты вычисляются по формулам: |
|
K.= l-expl-l^±^l,Q = B,.QS; |
(14) |
|
К,.;= 1-0,001 (620-Т,); |
(15) |
|
К. = 1,35—43t<x — 1,09)2 + 2(<х -1,09); |
(16) |
|
К/= 1—Яре.-г; |
(17) |
|
Кл= 1 — асг-6; |
(18) |
|
Км== \ — Зм * g', |
(19) |
|
Kn=(°p/d J,m |
(20) |
|
|
Примеры расчета концентрации окислов азота при сжигании газа и мазута приведены в (справочном приложении 4. Программа расчета 8 |