СО 153-34.02.304-2003

     
     
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА
С ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ КОТЛОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

     
     
Дата введения 2003-07-01

     
     
     РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ"); Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" [ГОУВПО МЭИ (ТУ)]
     
     Исполнители Котлер В.Р., Енякин Ю.П., Усман Ю.М., Верещетин В.А. (ОАО "ВТИ"), Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. [ГОУВПО МЭИ (ТУ)]
     
     УТВЕРЖДЕН Министерством энергетики Российской Федерации, приказ Минэнерго России N 286 от 30.06.2003
     
     Министр энергетики И.Х.Юсуфов
     
     ВЗАМЕН РД 34.02.304-95
     
     
     Настоящие Методические указания могут использоваться для расчета выбросов оксидов азота при проектировании новых и реконструкции действующих котлов паропроизводительностью от 75 т/ч и водогрейных котлов мощностью от 58 МВт (50 Гкал/ч) и выше, сжигающих твердое, жидкое и газообразное топливо в факельных горелочных устройствах. Настоящие Методические указания могут также применяться в научно-исследовательских целях.
     
     Настоящие Методические указания предназначены для организаций, эксплуатирующих тепловые электростанции и котельные, а также проектных организаций.
     
     

     1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

     
     Сжигание топлива на тепловых электростанциях и в котельных приводит к выбросу в атмосферу продуктов сгорания органического топлива, содержащих токсичные оксиды азота  (главным образом монооксид  и в меньшей степени диоксид ).
     
     Количество образующихся оксидов азота зависит от характеристик топлива, режимных и конструктивных параметров топочной камеры. Поэтому на стадии проектирования или реконструкции котлов необходимо провести расчет ожидаемых выбросов оксидов азота и предусмотреть меры по снижению их до величин, не превышающих нормативы удельных выбросов  в атмосферу, приведенных в ГОСТ Р 50831-95 "Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования".
     
     В уходящих газах паровых и водогрейных котлов монооксид азота  составляет 95-99% общего выброса , в то время как содержание более токсичного диоксида азота  не превышает 1-5%. После выброса дымовых газов в атмосферу под воздействием природных факторов большая часть  конвертирует в . Поэтому расчет массовых концентраций и выбросов оксидов азота  ведется в пересчете на.
     
     В связи с установленными раздельными ПДК в атмосферном воздухе на монооксид  и диоксид азота  и с учетом трансформации оксидов азота в атмосфере при расчете загазованности и нормировании выбросов ТЭС суммарные массовые выбросы оксидов азота разделяются на составляющие (с учетом различия в молярной массе этих веществ):
     

;                                                              (1.1)

,                             (1.2)

     
где  и  - молярные массы  и , равные 30 и 46 соответственно; 0,8 - коэффициент трансформации оксида азота в диоксид. Численное значение коэффициента трансформации может устанавливаться по методике Госкомэкологии России на основании данных фактических измерений местных органов Росгидромета, но не более 0,8.
     
     Источниками оксидов азота является молекулярный азот воздуха, используемого в качестве окислителя при горении, и азотсодержащие компоненты топлива. В связи с этим принято делить оксиды азота на воздушные и топливные. Воздушные, в свою очередь, можно разделить на термические, образующиеся при высоких температурах за счет окисления молекулярного азота воздуха, и так называемые "быстрые" оксиды азота, образующиеся во фронте факела при сравнительно низких температурах в результате реакции углеводородных радикалов с молекулой азота.
     
     

     2 ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ

     
     Для количественной характеристики газообразных выбросов котлов используют объемные и массовые концентрации вредных веществ, а также их удельные или валовые (массовые) выбросы.
     
     2.1 Объемные концентрации  представляют собой отношение объема, занимаемого данным газообразным веществом, к объему всей газовой пробы. Объемные концентрации  могут измеряться в % об или ppm. Единица измерения 1 ppm (part per million) представляет собой одну миллионную часть объема:
     

.                                 (2.1)

     
     Важным преимуществом измерения содержания газовых компонентов в объемных концентрациях является то, что объемные концентрации не зависят от давления и температуры среды и, следовательно, расчетные или опытные результаты газового анализа, выраженные в % об или ppm, не требуют приведения к каким-либо заданным условиям по температуре и давлению.
     
      2.2 Массовые концентрации  характеризуют количество (массу) данного вещества в одном кубическом метре продуктов сгорания. С их помощью оценивается содержание в продуктах сгорания как твердых, так и газообразных компонентов. Массовые концентрации измеряются в г/мили мг/м.
     
     В отличие от объемной массовая концентрация зависит от давления и температуры среды, поэтому ее приводят в пересчете на нормальные условия (0 °С, 760 мм рт.ст. =101,3 кПа), для чего используется следующее выражение:
     

 ,                                                (2.2)

     
где  - массовая концентрация, полученная опытным путем при температуре  и давлении  газовой пробы.
     
     2.3 Связь между объемными (ppm) и массовыми (г/м) концентрациями устанавливается следующим соотношением:
     

,                                                             (2.3)

где  - коэффициент пересчета, равный

;                                            (2.4)

     
 - молярная масса -го вещества, г;  - его молярный объем, л (в качестве первого приближения за  может быть принят объем идеального газа, равный 22,41 л);  - температура и  - давление газовой пробы перед газоанализатором (последнее приравнивается к фактическому атмосферному давлению). Значения коэффициента пересчета  приведены в таблице 2.1.
     

Таблица 2.1 - Значения коэффициента пересчета для реальных газов
при нормальных условиях (0 °С; 101,3 кПа)

        
     
      2.4 Для корректного сопоставления опытных и расчетных данных полученные массовые или объемные концентрации пересчитываются на стандартные условия*, в качестве которых приняты следующие: 1,4 в сухих дымовых газах при нормальных условиях [0 °С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.)].
________________
     * ГОСТ Р 50831-95 "Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования".
     
     В зависимости от применяемых методов измерения и расчетных методик определение содержания газовых компонентов производится во влажных или сухих продуктах сгорания. При этом под сухими продуктами сгорания (сухие газы) подразумеваются дымовые газы, в которых произошла конденсация образовавшихся в процессе горения топлива водяных паров из-за их остывания до температур ниже температуры насыщения. Поэтому для пересчета расчетных и опытных концентраций на стандартные условия используются разные формулы:
     
     при пересчете концентраций , полученных для сухих газов, на стандартные условия () для сухих газов:
     

;                                                    (2.5)

;                             (2.6)

     
     при пересчете концентраций, полученных для влажных газов, на стандартные условия для сухих газов:
     

;                                          (2.7)

,                            (2.8)

     
где  - расчетный или опытный коэффициент избытка воздуха в сечении отбора газовой пробы; ,  - теоретические объемы соответственно воздуха и влажных газов;  - теоретический объем сухих газов.
     
     2.5 Значения , ,  принимаются по справочным данным или рассчитываются по химическому составу сжигаемого топлива:
     
     для твердого и жидкого топлива (м/кг)
     

;                   (2.9)

;                             (2.10)

     
                (2.11)

     
где , , , ,  - соответственно содержание углерода, серы (органической и колчеданной), водорода, кислорода и азота в рабочей массе топлива, % по массе;  - влажность рабочей массы топлива, % по массе;
     
     для газообразного топлива (м/м)
     

;     (2.12)

;      (2.13)

,    (2.14)

     
где , , , , , ,  - соответственно содержание оксида углерода, диоксида углерода, водорода, сероводорода, углеводородов, азота и кислорода в исходном топливе, % по объему;  и  - число атомов углерода и водорода, соответственно;  - влагосодержание газообразного топлива, г/м.
     
     Химический состав топлива принимается по паспортным данным или из справочной литературы.
     
     2.6 Мощность выброса  (г/с) - это количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу с уходящими газами в единицу времени (за 1 с). Мощность выброса вредного вещества за определенный период времени (месяц, квартал, год) называется валовым выбросом (например, т/год).
     
      2.7 Удельный массовый выброс  (г/кг или г/м) представляет собой количество вредного вещества в граммах, образовавшегося при сжигании 1 кг (или м) топлива:
     

.                                              (2.15)

     
     Часто этот показатель пересчитывают на единицу массы условного топлива (г/кг усл. топл. или кг/т усл. топл.) и тогда он рассчитывается как:
     

,                            (2.16)

     
где   - теплота сгорания условного топлива, равная 29,31 МДж/кг (7000 ккал/кг);  - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м).
     
     2.8 Удельный выброс (по теплу)  (г/МДж) - количество вредного вещества в граммах, отнесенного к 1 МДж освобожденной в топке котла химической энергии топлива:
     

,                                                          (2.17)

     
где  - расчетный расход топлива (кг/с).
     
     2.9 Для пересчета указанных параметров используются следующие соотношения:
     

;                                                (2.18)

;                                                    (2.19)

;                                               (2.20)

;                                          (2.21)

,                                                (2.22)

     
где  - массовая концентрация  при нормальных условиях (0 °С, 760 мм рт.ст.), г/м;  - объем дымовых газов, м/кг (м/м), определяемый следующим образом:
     
     - если концентрация  определена во влажных газах,
     

;                                     (2.23)

     
      - если концентрация  определена в сухих продуктах сгорания,
     

;                                          (2.24)

,                                                (2.26)

     
где  - коэффициент избытка воздуха для условий, при которых производилось определение концентрации .
     
     Удельные выбросы вредных веществ являются основными параметрами, которые контролируют с целью проверки соблюдения утвержденных нормативов выбросов и оценки результатов внедрения природоохранных мероприятий.
     
          

     3 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ДЛЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ

     
     3.1 Исходные данные, необходимые для расчета удельных выбросов:
     

     
     3.2 Удельные выбросы оксидов азота (в пересчете на )  (г/МДж) складываются из топливных  и воздушных  оксидов азота:
     

 .                                                  (3.1)

     
     3.3 Топливные оксиды азота подсчитывают по формуле:
     

,                                (3.2)

     
где  - безразмерный коэффициент, учитывающий характеристики топлива
     

.                                            (3.3)

     
Здесь  - топливный коэффициент, равный отношению связанного углерода к выходу летучих на рабочую массу: , где ; a  - содержание азота в сухой массе топлива, %.
     
     Значения других коэффициентов из формулы (3.2) приведены в табл.3.1.
     
     

Таблица 3.1 - Значения коэффициентов

     
     
     3.4 При подаче в горелки пыли высокой концентрации значение , подсчитанное по формуле (3.2), умножают на коэффициент 0,8. При этом долю первичного воздуха  и отношение  принимают равными тем значениям, которые были бы выбраны при обычной подаче пыли к горелкам первичным воздухом.
     
     3.5 Воздушные оксиды азота образуются в зоне максимальных температур, то есть там, где поля концентраций, скоростей и температур отдельных горелок уже выровнялись. Следовательно,  определяется в основном не особенностями горелок, а интегральными параметрами топочного процесса.
     
     Для подсчета  используют зависимость, учитывающую известное уравнение Зельдовича:
     

 ,                  (3.4)

     
где  - коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения, условно принимаемый как сумма организованно подаваемого воздуха через горелки и присосов через нижнюю часть топочной камеры, т.е.
     

;                                              (3.5)

     
      - температура на выходе из зоны активного горения, К.
     
     Уравнение (3.4) справедливо в диапазоне коэффициентов избытка воздуха 1,051,4 и до температуры 2050 К. При 1800 К значением  можно пренебречь.
     
     Температуру на выходе из зоны активного горения  рассчитывают в соответствии с тепловым расчетом котельных агрегатов.
     
     Для случая, когда рециркуляция дымовых газов через горелки отсутствует, температура на выходе из зоны активного горения , °С, рассчитывается так:
     

,       (3.6)

     
где  - теплосодержание воздуха, поступающего через горелки, МДж/кг;  - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива, МДж/(кг·°С);  - степень выгорания топлива в зоне активного горения;  - энтальпия топлива, МДж/кг;  - произведение коэффициента эффективности на суммарную поверхность, ограничивающую зону активного горения, м;  - степень черноты топки в зоне максимального тепловыделения.
     
     Приведенное уравнение решается методом последовательных приближений, т.к. в его правую часть входит . Если расчетное значение  по формуле (3.6) будет более чем на 50 °С отличаться от предварительно выбранной величины , то необходимо сделать второе приближение.
     
     При наличии рециркуляции дымовых газов расчет  следует выполнять в соответствии с проектированием топок с твердым шлакоудалением.
     
     Определение концентраций и массовых выбросов оксидов азота производится по формулам, приведенным в разделе 2 настоящих Методических указаний.
     
     Примеры расчетов выбросов оксидов азота в котлах разных типов при сжигании различных видов твердого топлива приведены в приложении 1 к настоящим Методическим указаниям. Для некоторых котлов показано влияние подсветки факела газом или мазутом (см. раздел 5 настоящих Методических указаний).
      

     4 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА И МАЗУТА

     
     Настоящие Методические указания позволяют рассчитывать концентрации оксидов азота при различных способах сжигания газа и мазута в котлах в следующих диапазонах изменения основных режимных параметров:
     

     
     Пример расчета концентрации оксидов азота в дымовых газах котла ТГМП-204ХЛ при сжигании природного газа приведен в приложении 2 к настоящим Методическим указаниям.
     
     4.1 Исходные данные, необходимые для расчета:
     

          
     4.2 Массовая концентрация оксидов азота (в пересчете на ) во влажных продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха в зоне активного горения (г/м) для нормальных условий (0 °С, 101,3 кПа или 760 мм рт.ст.) определяется по формулам:
     
     при сжигании газа:
     

        (4.1)

     
     при сжигании мазута:
     

          (4.2)

     
где  - среднеинтегральная температура продуктов сгорания в зоне активного горения, К;  - отраженный тепловой поток в зоне активного горения, МВт/м;  - коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения;  - время пребывания продуктов сгорания в зоне активного горения, с;  - коэффициент, учитывающий конструкцию горелочного устройства, определяемый по таблице 4.1;  - член, учитывающий количество топливных оксидов азота при превышении содержания азота в составе мазута 0,3%, рассчитываемый как:
     

,                                         (4.3)

     
где  - объем продуктов сгорания в ЗАГ, определяемый согласно пп.4.19, 4.20 данной методики.
     

Таблица 4.1 - Значения коэффициента  в зависимости от конструкции горелочного устройства

     
     
     4.3 Среднеинтегральная температура продуктов сгорания в зоне активного горения (ЗАГ):
     

,                                        (4.4)

     
где  - адиабатная температура горения топлива, К;  - средний коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева, ограничивающих ЗАГ.
     
     4.4 Адиабатная температура горения () рассчитывается методом последовательных приближений:
     

            (4.5)

где  - степень выгорания топлива в ЗАГ, определяемая по таблице 4.2 в зависимости от вида сжигаемого топлива;  - теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м);  - коэффициент, зависящий от способа ввода газов рециркуляции, определяемый по таблице 4.3;  и  - соответственно теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания, м/кг (м/м);  - коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов из конвективного газохода на рециркуляцию.
     

Таблица 4.2 - Зависимость степени выгорания топлива  от коэффициента избытка воздуха в ЗАГ

Таблица 4.3 - Значения коэффициента  в зависимости от способа ввода газов рециркуляции в ЗАГ

     
     
     4.5 Теплота, вносимая в зону активного горения с топливом (учитывается при сжигании мазута, при сжигании газа принимается 0), МДж/кг:
     

.                                                              (4.6)

     
     Теплоемкость мазута, МДж/(кг·°С)
     

 ,                                          (4.7)

где  - температура мазута, °С.
     
      4.6 Тепло, вносимое в зону активного горения паровым дутьем через форсунку (при сжигании жидкого топлива), МДж/кг:
     

,                                                        (4.8)

     
где  - удельный расход пара через форсунку на 1 кг мазута, кг/кг;  - энтальпия пара, подаваемого на распыл, МДж/кг.
     
     Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют 0,3-0,6 МПа, 280-350 °С,  при номинальной нагрузке равен 0,030,05 кг/кг мазута.
     
     4.7 Теплота, вносимая в зону активного горения с воздухом, МДж/кг (МДж/м):
     

,                                   (4.9)

     
где  - избыток воздуха в горелке при наличии присосов воздуха в топку;  и  - энтальпии теоретически необходимого количества воздуха при температуре горячего и холодного воздуха, МДж/кг (МДж/м).
     
     4.8 Теплота, вносимая в зону активного горения с газами рециркуляции, МДж/кг (МДж/м)
     

.                                       (4.10)

     
     Здесь  - коэффициент, зависящий от способа ввода газов рециркуляции, определяемый по таблице 4.3;  - доля рециркуляции дымовых газов;  - энтальпия газов рециркуляции, подаваемых в ЗАГ, МДж/кг (МДж/м), вычисляемая как:
     

,                                    (4.11)

     
где  - коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов из конвективного газохода на рециркуляцию (обычно );  и  - соответственно энтальпии газов рециркуляции и теоретически необходимого количества воздуха при температуре газов рециркуляции (МДж/м), рассчитываемые в соответствии с тепловым расчетом котельных агрегатов.
     
     4.9 Теплота, вносимая в зону активного горения при подаче воды или пара, МДж/кг (МДж/м),
     

,                                     (4.12)

     
где  - водотопливное отношение, определяемое в зависимости от вида сжигаемого топлива:
     

                          (4.13)

     
     , ,  - соответственно расход влаги, мазута и газа, кг/с;  - плотность сухого природного газа при 0 °С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.);  - энтальпия влаги (воды или пара), поступающей в зону активного горения, МДж/кг (МДж/м);  - теплота парообразования (при подаче воды в зону активного горения 2,512 МДж/кг; при подаче пара 0).
     
     4.10 Избыток воздуха в зоне активного горения :
     

.                                             (4.14)

     
     4.11 Средняя теплоемкость продуктов сгорания, МДж/(м·°С):
     
     при сжигании природного газа
     

;                                    (4.15)

     
     при сжигании мазута
     

,                                 (4.16)

     
где  - температурный коэффициент изменения теплоемкости;  - ожидаемая адиабатная температура, °С.
     
     4.12 Теплоемкость воздуха при высоких температурах, МДж/(м·°С)
     

,                                         (4.17)

     
где  - температурный коэффициент изменения теплоемкости.
     
     4.13 Теплоемкость водяных паров, МДж/(м·°С)
     

                             (4.18)

     
     4.14 Средний коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева, ограничивающих ЗАГ, :
     

,                     (4.19)

     
где , ,  - соответственно полная поверхность экранированных стен ЗАГ (рисунок 4.1), площадь поперечного сечения топки, ограничивающего ЗАГ сверху и снизу, м; ,  - соответственно площадь участка стены ЗАГ, м, и тепловая эффективность этого участка;  - коэффициент, характеризующий отдачу теплоты излучением в вышерасположенную зону:
     
     - для топок, работающих на газе, 0,1;
     
     - для топок, работающих на мазуте, 0,2.
     

а, б, в и г - варианты ввода топлива и воздуха в топку.

Рис.4.1* - Схемы определения зоны активного горения

_______________
     * Качество рисунка соответствует бумажному оригиналу. - Примечание .
               
     
     Коэффициент  характеризует отдачу теплоты в сторону пода топки:
     
     - если под не включен в объем ЗАГ:
     

,                        (4.20)

     
где , , ,  - соответственно площади фронтового, боковых, и заднего экранов, расположенных ниже ЗАГ, и пода, м (см. схемы на рисунке 4.1); , , ,  - соответственно тепловая эффективность фронтового, боковых и заднего экранов, расположенных ниже ЗАГ, и пода;
     
     - если под включен в объем ЗАГ:
     

.                                                                (4.21)

     4.15 Отраженный поток в зоне активного горения , МВт/м,
     

.                                        (4.22)

     
      4.16 Теплонапряжение зоны активного горения, МВт/м,
     

,             (4.23)

     
где  - расчетный расход топлива, кг/с (м/с), (при наличии в топке двусветного экрана  принимается на одну ячейку).
     
     4.17 Полная поверхность зоны активного горения, м,
     

,                                (4.24)

     
где ,  - соответственно ширина фронта и глубина топочной камеры, м, [при наличии в топке двусветных экранов принимается ширина одной ячейки ,  - число двусветных экранов].
     
     4.18 Высота зоны активного горения , м,
     

,                                                 (4.25)

     
где  - высота зоны активного горения без учета ввода в нее газов рециркуляции и влаги, м;  - объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 м газообразного) топлива в ЗАГ, м/кг (м/м);  - объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 м газообразного) топлива при вводе в ЗАГ газов рециркуляции и влаги, м/кг (м/м).

     При настенной компоновке горелок высота  определяется из геометрических характеристик топки (см. схемы на рисунке 4.1):
     
     - при обычном сжигании
     

;                                         (4.26а)

     
     - при ступенчатом сжигании
     

,                          (4.26б)

     
где  - расстояние между осями горелок по высоте между ярусами, м;  - количество ярусов;  - расстояние между осями горелок верхнего яруса и сопел вторичного дутья, м;  - диаметр амбразуры горелок, м.
     
     При подовой компоновке горелок единичной мощностью от 50 до 95 МВт 7,5 м, а горелок мощностью от 96 до 160 МВт 10 м. При двухступенчатом сжигании  принимается равной расстоянию между подом и осями сопел вторичного дутья.
     
     4.19 Объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 мгазообразного) топлива в ЗАГ, , м/кг (м/м):
     

.                       (4.27)

     
     4.20 Объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 мгазообразного) топлива в случае ввода в ЗАГ газов рециркуляции и/или влаги, , м/кг (м/м):
     

         (4.28)

     
     4.21 Время пребывания продуктов сгорания в зоне активного горения  (с) определяется как
     

,                                 (4.29)

     
где  - коэффициент заполнения топочной камеры восходящими потоками газов:
     
     - при фронтальном расположении горелок 0,75;
     
     - при встречном расположении горелок 0,8;
     
     - при подовой компоновке 0,9.
     
     4.22 Пересчет массовой концентрации оксидов азота (см. п.4.2) на стандартные условия (сухие продукты сгорания и 1,4), г/м:
     

.                      (4.30)

     
         
     5 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ И КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СОВМЕСТНОМ СЖИГАНИИ УГЛЯ С МАЗУТОМ ИЛИ ГАЗОМ

     
     5.1 При проектировании новых котлов, рассчитанных на сжигание угля и природного газа или угля и мазута, расчет выбросов оксидов азота должен выполняться для случая работы котла с номинальной нагрузкой полностью на худшем в экологическом отношении топливе. Приведенное содержание азота на 1 ГДж у всех марок углей выше, чем у мазута, а у природного газа связанный азот вообще отсутствует. Следовательно, для котлов, которые проектируются на несколько видов топлива, включая уголь, расчет выбросов оксидов азота следует выполнять по формулам раздела 3 настоящих Методических указаний.
     
      5.2 В действующих котлах, в которых в ряде случаев сжигаются одновременно уголь и мазут или уголь и газ, расчет массовой концентрации оксидов азота  (г/м) проводится для твердого топлива в соответствии с разделом 3 настоящих Методических указаний, а затем значение полученной концентрации  нужно умножить на поправочный безразмерный коэффициент , который определяется по следующим формулам:
     
     - при сжигании газа вместе с углем:
     

;                                                (5.1)

     
     - при сжигании мазута вместе с углем:
     

,                                               (5.2)

     
где  и  - доли газа или мазута по теплу.

     5.2.1 Доли газа и мазута по теплу рассчитывают по формуле
     

,                                   (5.3)

     
где  - расчетный расход газа или мазута, м/с (кг/с);  - теплота сгорания газа или мазута, МДж/м (МДж/кг);  и  - то же, для угля, кг/с и МДж/кг.
     
     5.2.2 Определения удельных выбросов  (г/МДж) производятся по уравнению (2.20), в правую часть которого подставляется полученная величина  [с поправкой по уравнению (5.1) или (5.2)].
     
     5.2.3 Объем сухих дымовых газов и теплоту сгорания при сжигании угля с мазутом рассчитывают по формулам:
     

;                                   (5.4)

,                                    (5.5)

     
где  - доля мазута по теплоте, определяемая по (5.3);  - объем сухих дымовых газов (м/кг), образующихся при полном сгорании мазута при 1,4 (см. раздел 2);  - теплота сгорания мазута (МДж/кг).
     
     5.2.4 При сжигании угля совместно с газом расчет выполняется условно на 1 кг твердого топлива с учетом количества газа, приходящегося на 1 кг угля:
     

;                                            (5.6)

     
 ,                                           (5.7)

     
где  - количество газа на 1 кг твердого топлива, м/кг.

     Если смесь топлив задана долями тепловыделения каждого топлива ( и ), то количество газа , приходящееся на 1 кг твердого топлива, рассчитывается как
     

.                                                                (5.8)
     

     
     Приложение 1
К методическим указаниям
по расчету выбросов оксидов азота
с дымовыми газами котлов
тепловых электростанций

     
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ И КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА
ДЛЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ

     
     
Приложение 2
К методическим указаниям
по расчету выбросов оксидов азота
с дымовыми газами котлов
тепловых электростанций

     
РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ
КОТЛА ТГМП-204ХЛ ПРИ СЖИГАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

     
     Исходные данные
     
     Расчеты оксидов азота при сжигании природного газа в котле ТГМП-204ХЛ, представленном на рисунке П.2.1, на номинальной нагрузке выполнялись для трех вариантов, представленных в таблице П.2.1:
     
     1. Ввод газов рециркуляции в дутьевой воздух;
     
     2. Впрыск воды в топку через щелевые форсунки, установленные в центральной части горелочных устройств, и подача газов рециркуляции;
     
     3. Организация двухступенчатого сжигания путем отключения подачи природного газа на третий ярус горелок с вводом газов рециркуляции.
     

Рис.П.2.1 - Схема ЗАГ котла ТГМП-204ХЛ


Таблица П.2.1 - Расчет концентрации оксидов азота для котла ТГМП-204ХЛ

     
     
     В третьем варианте доля воздуха, подаваемого во вторую ступень, составляет 0,33, а коэффициент избытка воздуха в горелках первого и второго ярусов (при 1,05) рассчитывается следующим образом.
     
     Действительный объем воздуха, подаваемого в топку, м/с, при равном количестве горелок в ярусах представляет собой сумму
     

,                                  (П.2.1)

     
где  - объем воздуха, подаваемого в первые два яруса горелок;  - объем воздуха, подаваемого в третий ярус горелок.

     Коэффициент избытка воздуха определяется как
     

,                                                (П.2.2)

     
где  - теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сжигания топлива (1).
     
     Коэффициент избытка воздуха в двух первых ярусах горелок
     

,                                    (П.2.3)

     
где  (исходя из условия 1,05).
     
     Таким образом, избыток воздуха в горелках первых двух ярусов при долях воздуха, подаваемого в первую ступень горения 0,67 и во вторую ступень горения (третий ярус горелок) 0,33, составляет примерно 0,7.



Текст документа сверен по:
/ Минэнерго РФ; РАО "ЕЭС России". -
М.: ОАО "ВТИ", 2005