Calculul emisiilor poluante ale cazanului

calculul emisiilor poluante ale cazanului

1.1. Emisia de particule solide

Cantitatea de particule solide emise de cazanul de abur functionand cu combustibili solizi se evalueaza in calculul de proiectare cu relatia:

[kg/s]

unde: Aⁱ [%]-continutul de cenusa din combustibil, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III:

 

q₄ [%]-pierderea de caldura a cazanului de abur prin ardere mecanic incompleta, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III:

η_D-gradul de retinere a instalatiei de desprafuire (tab. 1),s-a adoptat:

0,98

x_a-cota de cenusa antrenata de gazele de ardere (tab. 2),s-a adoptat:

0,85

B [kg/s] - debitul de combustibil, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

256973kg/h kg/s

[kJ/kg] - puterea calorifica inferioara a combustibilului, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

19884 kJ/kg

0.41 kg/s

Cand:

20.67kg/s

Tabelul 1. Gradul de desprafuire.

Tabelul 2. Cota de cenusa antrenata.

Calculul emisiei de oxizi de sulf

Volumul de SO₃ din gazele de ardere poate fi evaluat cu relatia:

[m³_N/kg comb.]

unde: a_s [%]-gradul de transformare a SO₂ in SO₃. Valorile determinate experimental sunt date in tabelul 3,s-a adoptat:

Sⁱ [%]-continutul in sulf al combustibilului,a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III 

m³_N/kg comb.

Tabelul 3. Gradul de transformare a SO₂ in SO₃.

La arderea combustibililor solizi, emisia masica de SO₂ se determina cu relatia:

[kg/s]

unde: h'-fractia de oxizi de sulf eliminata inainte de intrare in instalatia de desprafuire. Se va adopta h'=0.

h' - fractia de oxizi de sulf absorbita in particulele fine de cenusa zburatoare si evacuata impreuna cu aceasta. Valorile uzuale sunt precizate in tabelul 4. Pentru carbuni adoptam:

kg/s

Tabelul 4. Fractia de oxizi de sulf absorbita in particulele fine de cenusa

1.3. Calculul emisiei de oxizi de azot

Emisia de oxizi de azot a cazanelor cu carbune pulverizat, poate fi estimata folosind metoda VTI-NPOTKTI.

Potrivit acestei metode emisia totala de oxizi de azot () se compune din emisia de oxizi de azot proveniti din combustibil () si emisia de oxizi de azot termici (

Emisia se poate determina cu ajutorul relatiei:

[g/s]

unde: [%] - cantitatea de azot din combustibil, a fost adoptat a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

kg/s

- coeficient de influenta a excesului de aer. Pentru arzatoare turbionare se calculeaza cu relatia:

-coeficientul de exces de aer adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

- coeficient de influenta a proportiei de aer primar:

p - proportia de aer primar in arzatoare;

- coeficient de influenta a gradului de recirculare:;

r [%] - gradul de recirculare a gazelor de ardere in focar (raportul dintre volumul de gaze recirculate si volumul gazelor de ardere calculat pentru coeficientul de exces de aer din punctul de recirculare:

-coeficientul de influenta a temperaturii flacarilor:

=1.051;

-temp.flacarii:

Unde: - temp. teoretica de ardere (adiabatica), adoptata din proiectul "Inst.de ardere" anul III : K

-temp. aerului : K

- coeficient de influenta a amestecarii jeturilor. Pentru arzatoare turbionare este dat de relatia: , unde w₂ [m/s] este viteza aerului secundar, iar w₁ [m/s] este viteza amestecului aer primar-praf:

unde raportul apartine domeniului: si adoptam;

g/s

Emisia se poate determina cu urmatoarea relatie:

[g/s]

unde: - coeficientul de exces de aer de calcul:;

- exces de aer introdus organizat in focar;

- infiltratia de aer fals in focar.

Adoptam:

K ,unde T_a este temp.adiabatica de ardere adoptata din proiectul "Inst.de ardere"anul III;

12,78 kg/s

23593 kJ/kg

18.375g/s

- reprezinta emisia totala de oxizi de azot:

0,154+18,754=18,908 g/s

In Romania s-a elaborat, in deplina concordanta cu standardele in vigoare, o metodologie operativa de evaluare a emisiilor centralelor termoelectrice. Atunci cand nu se dispune de aparatura specializata pentru determinarea corecta a emisiilor poluante se evalueaza emisiile prin calcul, conform acestei metodologii, pentru intocmirea inventarelor si a rapoartelor statistice, pentru verificari ale incadrarii in norme si pentru elaborarea unor prognoze.

Metoda de calcul se bazeaza pe consumul de combustibil si pe factorii de emisie. Cantitatea de poluant evacuata in atmosfera intr-o anumita perioada de timp se calculeaza cu formula:

E = B·Q_i·e [kg/s]

unde:

E = cantitatea de poluant evacuata in atmosfera intr-o anumita perioada de timp (kg);

B = cantitatea de combustibil consumata in perioada respectiva (kg) sau (m³_N);

e = factorul de emisie (kg/kJ).

Factorul de emisie e reprezinta cantitatea de poluant evacuata in atmosfera, raportata la unitatea de caldura introdusa o data cu combustibilul in cazan. Aceasta se determina experimental, depinde de caracteristicile combustibililor folositi, de tipul constructiv al instalatiilor de ardere si de puterea termica a acestora.

Calculul factorului de emisie pentru SO₂

(1-r) [kg/kJ]

unde:

M_SO2 - masa molara a SO₂ = 64 kg/kmol;

M_s - masa molara a S = 32 kg/kmol;

S - continutul de sulf al combustibilului %, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

Q_i - puterea calorifica inferioara a combustibilului (kJ/kg), a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

23593kJ/kg

r - gradul de retinere a sulfului in zgura si cenusa si are urmatoarele valori:

- lignit = 0,2

- huila = 0,05

- pacura si gaze = 0

Pentru lignit :0,2

kg/kJ

kg/s

Factorul de emisie pentru oxizii de azot NO_x

Pentru calculul emisiei de NO_x se folosesc factorii de emisie indicati in tab. 6.

Valorile din tabel sunt pentru sarcina de 100% a cazanului. Pentru sarcini partiale se aplica corectia:

[kg/kJ]

unde:

L - sarcina cazanului,adoptam :

a - coeficient functie de tipul cazanului:

- pentru carbune pulverizat a = 0,85

- pentru pacura a = 0,75

- pentru gaze naturale a = 0,50

Tab. 6. Factorii de emisie

=kg/kJ

kg/s

Factorul de emisie pentru CO₂

In toate tarile Comunitatii Europene s-au adoptat urmatoarele valori:

- carbune: e^CO2 = 98x10^-6 kg/kj;

- pacura: e^CO2 = 72x10^-6kg/kj;

- gaze naturale: e^CO2 = 50xl0^-6 kg/kj.

Pentru calculele mai exacte se poate folosi formula:

[kg/kJ]

unde:

M_CO2 - masa moleculara a CO₂ = 44 kg/kmol;

M_c  - masa moleculara a C = 12 kg/kmol;

C - continutul in carbon al combustibilului %, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III

Q_i - puterea calorifica inferioara a combustibilului kJ/kg, a fost adoptat din proiectul "Inst.de ardere"anul III:

23593