Онлайн расчет выбросов от котельной на газе

Перед расчетом обязательно прочитайте методику расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу!

Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час (утверждена Госкомэкологии России 07.07.1999)

Для расчета последовательно заполняем все данные.

Объект и Номер и наименование источника выброса

в расчете эти данные не участвуют. При сохранении Вы по ним сможете идентифицировать расчет. И в отчет они тоже попадают.

Тип топлива

Выбираем топливо из справочника.
Кликаем по кнопке Выбрать топливо и выбираем газ, на котором работает котел.
Изначально в справочник занесены виды топлива, приведенные в Методике.
Вы можете занести свое топливо в справочник. Для этого перейдите на вкладку Добавить топливо и занесите состав газа. Источник, Тип топлива, Наименование источника - выбирайте что хотите, это просто для идентификации топлива, в расчете не участвует. Но Наименование источника попадет в отчет. И заносим состав топлива в соответствующие ячейки. Низшая теплота сгорания и плотность газа - заносим обязательно, без них посчитать не получится.

Тип котла

Выбираем Водогрейный или Паровой. В соответствии с паспортом на котел.

Максимальный часовой расход газа

Обычно берется по паспорту на котел или на горелку.

Годовой расход топлива

Расход топлива котлом за год (берется по отчетным данным об эксплуатации котла).

Температура отходящих газов

Смотрим в технических характеристиках котла или в режимной карте.

Температура горячего воздуха, подаваемого в горелку котла, обычно находится в диапазоне от 150 до 450 °C в зависимости от типа котла и условий эксплуатации. Для классических твердотопливных и пиролизных котлов нормальная температура горячего воздуха перед горелкой лежит в пределах примерно 150–350 °C, а в некоторых случаях (например, при максимальных нагрузках) она может достигать 500–600 °C.​

В промышленных газовых и мазутных горелках температура подогретого воздуха часто поддерживается в диапазоне от 20 до 450 °C, чтобы улучшить условия горения и повысить КПД котла. При этом температура воздуха перед горелкой влияет на плотность воздуха и стабильность горения — подогретый воздух способствует равномерному и полному сгоранию топлива, снижая выбросы.​

Таким образом, оптимальная температура горячего воздуха для подачи в горелку котла зависит от конструкции и типа топлива, и обычно составляет:

• От 150 до 350 °C для твердотопливных котлов,
• От 20 до 450 °C для газовых и мазутных котлов,
• Максимально в отдельных режимах может достигать до 600 °C.

Подогрев воздуха улучшает эксплуатационные характеристики котла, повышая КПД и снижая образование вредных выбросов за счет улучшения процесса горения

Теплонапряжение топочного объема

Берем по техническим характеристикам, или рассчитываем.
Теплонапряжение топочного объема котла (qv) выражается как количество теплоты, выделившееся при сжигании топлива в единицу времени на 1 куб.м объёма топочного пространства, и измеряется в кВт/м³ или тыс. ккал/(м³·ч).

Диапазон значений теплонапряжения зависит от типа топки, вида топлива и конструкции котла:

• Для слоевых топок с неподвижной решёткой и ручным забросом топлива: примерно 290 – 350 кВт/м³
• Для слоевых механизированных топок: 290 – 465 кВт/м³
• Для камерных топок при сжигании угольной пыли: 145 – 230 кВт/м³
• Для камерных топок при сжигании газа или мазута: 230 – 460 кВт/м³
• При проектировании новых котлов теплонапряжение обычно не превышает 250 – 300 тыс. ккал/(м³·ч) (~290 – 350 кВт/м³)
• В старых установках могут встречаться значения до 500 тыс. ккал/(м³·ч) (~580 кВт/м³)
• Для котлов на угле обычно выбирают 120 – 130 тыс. ккал/(м³·ч) (~140 – 150 кВт/м³)

Таким образом, практический диапазон теплонапряжения топочного объёма котла колеблется примерно от 120 тыс. ккал/(м³·ч) (около 140 кВт/м³) до 500 тыс. ккал/(м³·ч) (около 580 кВт/м³), в зависимости от типа котла, топлива и способа сжигания.

Расчет теплонапряжения топочного объема

Теплонапряжение топочного объема можно посчитать по формуле:
q_v = B_p · Q_i^r/V_т (номер формулы в Методике не указан).
где В_р = В · (1 - q4/100) - расчетный расход топлива на номинальной нагрузке, кг/с (м³/с);
В - фактический расход топлива на номинальной нагрузке, кг/с (м³/с);
Q_i^r - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м³);
Vт - объем топочной камеры, м³; берется из техдокументации на котел.

Объем топочной камеры котла зависит от конкретной модели и мощности котла, но обычно определяется по формуле объема цилиндрической или призматической топки: V = πr² × h, где r — радиус топочной камеры, h — длина (глубина) топочной камеры.

Диапазон объемов топочных камер котлов варьируется примерно от 2,64 м³ до около 7 м³ для различных моделей промышленных котлов, как видно из таблиц типичных конструктивных параметров. Глубина топочной камеры обычно находится в пределах от 2,0 до 2,8 метров. Объем может быть меньше у маломощных котлов и значительно больше у крупных установок.

Для более мелких или бытовых котлов объем топочной камеры составляет меньшую часть общего объема котла — около 10-15% от объема котельного агрегата.

Таким образом, ориентировочный диапазон объемов топочной камеры котла может быть от примерно 0,5 м³ (малые котлы) до 7 м³ и выше для промышленных моделей. При расчете всегда нужно использовать техническую документацию конкретного котла и учитывать его конструктивные параметры (диаметр, длину топки) для точного определения объема.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

Берем из паспорта или режимной карты. Если знаем концентрацию кислорода на выходе из топки, то можно посчитать по простой формуле. Если ничего нет, то оставляем 1.1 или 1.05 (цифры из Методики)

Вообще, коэффициент избытка воздуха на выходе из топки при сжигании газообразного топлива в котле обычно принимается в диапазоне от 1,05 до 1,25. Это означает, что подается воздуха немного больше, чем теоретически необходимо для полного сгорания топлива, чтобы обеспечить полное выгорание и избежать образования токсичных продуктов неполного сгорания.

Таким образом, для газообразного топлива в котле оптимальным считается коэффициент избытка воздуха около 1,05-1,15, иногда до 1,25 на выходе из топки, в зависимости от конкретных условий эксплуатации котла и параметров горения.

Тип горелки

Выбираем тип горелки, установленной на котле. Смотрим в технических характеристиках горелки

Горелки для котлов отличаются по способу подачи воздуха и режимам горения:

• Дутьевые горелки напорного типа

  Имеют встроенный вентилятор, который принудительно нагнетает воздух в камеру сгорания. Такая подача воздуха обеспечивает более эффективное смешение топлива и воздуха, а также возможность использования закрытых камер сгорания и коаксиальных дымоходов. Дутьевые горелки требуют настройки и могут быть чувствительны к скачкам давления, но позволяют более точно регулировать процесс горения за счет автоматизации.

• Инжекционные горелки

  Работают за счет создания разрежения, которое засасывает воздух в камеру сгорания без использования вентилятора. Они, как правило, являются устройствами открытого типа и менее сложны по конструкции. Инжекционные горелки зависят от условий тяги и давления в топке, что влияет на коэффициент подачи воздуха. Это более простая и менее затратная конструкция, но с меньшей точностью регулирования подачи воздуха.

• Двухступенчатые горелки

  Имеют два режима мощности: первая ступень обеспечивает примерно 40-60% мощности, а вторая — 100%. Переключение между ступенями происходит автоматически в зависимости от температуры теплоносителя или давления пара в котле. Это позволяет экономить топливо и снижает износ оборудования за счет более редких циклов включения и отключения котла. Такой тип горелок эффективнее одноступенчатых и подходит для систем с переменной тепловой нагрузкой.

Температура горячего воздуха

Если воздух, подаваемый в топку, предварительно нагревается. То указываем температуру.

Работа котла

Если есть режимная карта, то ставим
"В соответствии с режимной картой".
Если режимной карты нет, то ставим
"В общем случае".

Степень рециркуляции

В соответствии с Методикой, котлы малой мощности в большинстве случаев не оснащены системой рециркуляции дымовых газов в горелки. При внедрении системы рециркуляции доля газов рециркуляции составляет, как правило, 5 - 12 %, максимальные значения не превышают 20 %.

Степень рециркуляции дымовых газов в котлах обычно составляет от 5 до 30%, при этом максимально допустимые значения обычно не превышают 20-25%. Это связано с тем, что увеличение степени рециркуляции способствует снижению концентрации оксидов азота (NOx) в дымовых газах за счет охлаждения зоны горения и уменьшения температуры, что способствует уменьшению образования NOx.

Основные параметры и рекомендации

• В большинстве современных газомазутных котлов степень рециркуляции составляет 5–12%, а в некоторых случаях достигает до 20%.
• На некоторых промышленных установках при использовании рециркуляции в 20–30% можно значительно снизить выбросы NOx — до 70–80%, а также улучшить экологическую ситуацию и повысить эффективность процесса сжигания.
• Показатели рециркуляции могут зависеть от сферы применения и конструкции котлов, а также от требований по экологической безопасности.

Подача:

Если указываем степень рециркуляции, то нужно указать, куда именно подается воздух.

Рециркулированные дымовые газы в котлах подаются в горелку обычно в следующие части:

• В смесительный тракт с дутьевым (воздушным) воздухом — это самый распространенный способ, когда дымовые газы смешиваются с воздухом для горения и затем попадают в зону горения. Такой способ обеспечивает интенсивное охлаждение пламени и снижение NOx.

• В средние или периферийные каналы горелки, через шлицы под горелками, что также уменьшает образование оксидов азота, но менее эффективно по сравнению с подачей через дутьевой воздух.​

• Через кольцевой канал вокруг горелки, или коаксиальный кольцевой канал между воздушными потоками, что применяется в современных многоканальных горелках и повышает эффективность снижения NOx.

• В некоторых случаях рециркулированные газы могут подаваться непосредственно в поток топлива внутри горелочного устройства.​

Доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела

В соответствии с Методикой доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела, может составлять 20 - 30 %. Этот показатель используется для обеспечения оптимального распределения воздуха в факеле и поддержания устойчивости горения.

Детали и рекомендации:

• Промежуточная зона факела — это одна из зон подачи воздуха, которая помогает лучше смешивать топливо с воздухом и управлять процессом горения.

• Точная доля может варьироваться в зависимости от конструкции горелки и режима работы котла, но 20–30% считается типичным значением для эффективного сжигания и снижения выбросов.

Доля воздуха, подаваемого помимо горелок (над ними)

Доля воздуха, подаваемого помимо горелок, то есть над ними, обычно составляет около 15-20% от общего объема воздуха для горения. Этот воздух называют третичным, и он подается для дополнительного орошения факела, улучшения распределения и охлаждения пламени, а также для снижения выбросов загрязняющих веществ.

Подробности и контекст:

• Основная часть воздуха (первичный и вторичный) подается непосредственно в горелку для смешения с топливом и поддержки горения.

• Третичный воздух подается поверх факела горелки, "над ними", и составляет порядка 15-20% от общего воздушного потока.

• Такая подача воздушного потока способствует стабилизации горения и уменьшению оксидов азота (NOx) за счет охлаждения зоны пламени и лучшего контроля атмосферы горения.

• В некоторых нормативных документах доля воздуха, подаваемого помимо горелок, может варьироваться но редко превышает 20% от общего расхода воздуха.

Паропроизводительность котла

Указываем только для паровых котлов. Берем из технических характеристик.

В паспорте указывается только номинальная паропроизводительность, поэтому нет смысла задавать еще и максимальную паропроизводительность для расчета г/с - все равно ее нет в документации.

Паропроизводительность котлов подразделяется по следующим категориям в зависимости от производительности пара и сферы применения:

• Малая паропроизводительность: от нескольких сотен килограммов пара в час (около 0,1 т/ч) до 25 т/ч. Это обычно паровые котлы для технологических нужд малого и среднего масштаба производства.

• Средняя паропроизводительность: от 25 до 160 т/ч. Это водотрубные котлы, которые используются как в промышленности, так и для небольших энергоблоков.

• Большая паропроизводительность: от 160 до 640 т/ч, обычно энергетические котлы, устанавливаемые на теплоэлектростанциях и крупных промышленных предприятиях.

• Очень крупные энергоблочные котлы: с производительностью пара до 3600 т/ч и более, использующие среднее, высокое, сверхкритическое и суперсверхкритическое давление для выработки электроэнергии и тепла.​

Относительная нагрузка котла

В данном случае задается в долях 1. Фактическую тепловую нагрузку (или паропроизводительность) делим на номинальную. Меньше или равно 1.

Обычно относительная нагрузка варьируется в пределах от минимально устойчивой работы котла до его полной номинальной мощности, часто в диапазоне примерно от 0,08-0,15 (для газа и мазута) до 1 и выше (с учетом кратковременного превышения номинальной мощности).

Время работы котла

Часов в год. Требуется только для водогрейных котлов.

Когда занесли все данные

После занесения всех данных нажмите кнопку Рассчитать Внизу, под формой, появится отчет.

Кнопка Сформировать отчет станет активной. Нажмите ее, чтобы сформировать отчет в формате docx. Сформированный отчет улетит в папку Downloads (Загрузки) на Вашем компьютере.

Сохраненные расчеты

Если Вы зарегистрировались и авторизовались, то можете сохранить свои расчеты.
Кнопка Сохранить расчет сохраняет расчет в базе данных. Доступ с сохраненному расчету есть только у Вас.
Кнопка Загрузить загружает сохраненный ранее расчет в форму на сайте.
Кнопка Удалить удаляет расчет из базы данных. Удаляет насовсем! Восстановить не получится! Поэтому перед удалением еще раз переспросит Вас, точно ли удалить.

Надеюсь, Вам удалось провести расчет выбросов без использования ненормативной лексики. Если все же не удолось, то напишите мне, в какой именно момент работы Вы блеснули красноречием. И как лучше переделать форму ввода данных, чтобы сберечь Ваши нервы и нервы окружающих Вас коллег. Спасибо за участие! Всего Вам самого наилучшего!

Да, и еще - я не идеальный. Мог где-то накосячить. Если нашли ошибку, то сообщите мне любым способом. Можно прокричать в окно - я услышу. Можно написать на пейджер, прислать СМС, написать в телеграм или ватсап. Но лучше на эл. почту: info@eco-calc.ru Как освободится минутка - я посмотрю и все поправлю.