Расчет выбросов оксидов азота для газотурбинных установок

Суммарное количество оксидов азота в пересчете на NO₂, поступающих в атмосферу с отработавшими газами газотурбинных установок, г/с, т/год и т.д., вычисляют по соотношению

, (27)

где - концентрация оксидов азота в отработавших газах в пересчете на NO₂, мг/м³;

V_c.г - объем сухих дымовых газов за турбиной, м³/кг топлива (м³/м³ топлива), вычисляемый по формуле

, (28)

где - теоретический объем газов, м³/кг топл. (м³/м³ топл.);

V⁰ - теоретически необходимый объем воздуха, м³/кг топл. (м³/м³ топл.);

a_от - коэффициент избытка воздуха в отработавших газах за турбиной;

- теоретический объем водяных паров, м³/кг топл. (м³/м³ топл.);

В_к.с - расход топлива в камере сгорания; при определении выбросов в граммах в секунду B_к.с берется в т/ч (тыс. м³/ч); в тоннах за отчетный период – в т/год, т/квартал, т/мес (тыс. м³/год, тыс. м³/квартал и т.д.);

k_n - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах в секунду k_n = 0,278·10^-3; в тоннах - k_n = 10^-6.

В таблице 2 приведены концентрации оксидов азота (в пересчете на NO₂) в уходящих газах ГТУ при работе на номинальных режимах для некоторых действующих установок.

Таблица 2

Тип ГТУ	Тип камеры сгорания	Вид топлива	Коэффициент	Содержание кислорода в продуктах сгорания, %	Концентрация оксидов азота, , мг/м3
без совершенствования конструкций камер сгорания	с изменением конструкции
ГТ-100-750 ЛМЗ	регистровая, блочная	газотурбинное	4,1	15,9		-
ГТ-35-770 ХТЗ	регистровая, выносная	газ, газотурбинное	4,6 4,7	16,4 16,5		- -
ГТ-25-770-П ЛМЗ	регистровая, выносная	газ	5,5	17,0		-
ГТГ-12	высокофорсированная, блочная	дизельное	5,1	16,9		-
ГТН-25 НЗЛ	микрофакельная, кольцевая	газ	4,1	15,9		-
ГТЭ-150 ЛМЗ	высокофорсированная, блочная	газ, газотурбинное	3,5 3,5	15,0 15,0
ГТЭ-45 ХТЗ	регистровая, кольцевая	газ, дизельное и газотурбинное	4,0 4,0	15,8 15,8

При использовании в энергетических ГТУ высокофорсированных камер сгорания с последовательным вводом воздуха в зону горения и микрофакельных камер сгорания с подачей всего воздуха через фронтовое устройство концентрация оксидов азота в мг/м³ приближенно вычисляется по формуле

, (29)

где а - коэффициент, зависящий от вида топлива и равный:

- для высокофорсированных камер сгорания при сжигании:

природного газа .......................................................... 1,8

газотурбинного и дизельного топлива ................. 2,4

- для микрофакельных камер сгорания при сжигании:

природного газа .......................................................... 6,2

газотурбинного и дизельного топлива ................. 7,7

k_т - коэффициент, отражающий влияние температуры газов перед турбиной Т_г.т на образование NO_x. Зависимости k_т от Т_г.т для камер сгорания обоих типов представлены на рисунках Д.2 и Д.3 (Приложение Д).

k_p - коэффициент, отражающий зависимость концентрации оксидов азота от давления в камере сгорания,

, (30)

где p_в - давление воздуха в камере сгорания, МПа.

Для высокофорсированных камер сгорания формула (29) применима для режимов, близких к рабочему, а для микрофакельных - в широком диапазоне изменения режимных параметров:

a_от = 3¸8;

Т_в = 200¸350 °С.

Эффективным способом снижения концентрации оксидов азота в уходящих газах энергетических ГТУ без коренного изменения конструкции камеры сгорания является впрыск воды или пара в зону горения.

Снижение концентрации оксидов азота при подаче влаги в зону горения можно оценить по формуле

, (31)

где и - концентрация оксидов азота соответственно при подаче влаги и без нее, мг/м³;

k_вл - коэффициент, учитывающий влияние расхода влаги; определяется по рисунку Д.4 (Приложение Д) в зависимости от отношения количества вводимой влаги G_вл к расходу топлива В_к.с.

Для сравнения с действующими отечественными и зарубежными нормативами значение концентрации NО_x в продуктах сгорания различных ГТУ приводят к значению содержания кислорода O₂ = 15 % по формуле

, (32)

где и - приведенная и действительная концентрации оксидов азота, мг/м³;

О₂ - фактическое значение концентрации кислорода в продуктах сгорания ГТУ, %.

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные их выбросы разделяются на составляющие, расчет которых проводится согласно п. 1.6 данной методики.

Оксиды серы

Суммарное количество оксидов серы (т/с, т/год, т/мес и т.д.), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, вычисляют по формуле

, (33)

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год и т.д.);

S^r - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с твердыми частицами;

- доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей установке;

n_о и n_к - длительность работы сероулавливающей установки и котла соответственно, ч/год.

Ориентировочные значения при факельном сжигании различных видов топлива приведены ниже.

Топливо
Торф	0,15
Сланцы эстонские и ленинградские	0,8
Сланцы других месторождений	0,5
Экибастузский уголь	0,02
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна для топок:
с твердым шлакоудалением	0,5
с жидким шлакоудалением	0,2
Другие угли Канско-Ачинского бассейна для топок:
с твердым шлакоудалением	0,2
с жидким шлакоудалением	0,05
Угли других месторождений	0,1
Мазут	0,02
Газ

Доля оксидов серы , улавливаемых в сухих золоуловителях (электрофильтрах, батарейных циклонах), принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях МС и MB эта доля зависит от общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива S^пр.

. (34)

При принятых на тепловых электростанциях удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1-0,15 дм³/м³ определяется по графику рисунка Д.5 Приложения Д.

При совместном сжигании топлива различных видов выбросы оксидов серы рассчитываются отдельно для топлива каждого вида и результаты суммируются.

Примечание - При разработке нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) следует применять балансово-расчетный метод, позволяющий более точно учесть выбросы диоксида серы. Это связано с тем, что сера распределена в топливе неравномерно. При определении максимальных выбросов в г/с используются максимальные значения содержания серы в топливе S^r за прошедший год, валовых выбросов в т/год - среднегодовые значения S^r.

Оксид углерода

Концентрацию оксида углерода в дымовых газах расчетным путем определить невозможно. Расчет выбросов СО следует выполнять по данным инструментальных замеров в соответствии с п. 1 данного руководящего документа.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: