5. Расчет характеристик процесса хемосорбции

1.Исходные данные: температура 25 °С

давление 0,1 МПа

С_а^NOx = 0,0017 кг/м³

С_ey = 0,085 ∙ 10^-6 кг/м³

W_eva = 12,998 м³/с.

2.Составляем уравнение химической реакции и определяем стехиометрические коэффициенты:

2NO₂ + Na₂CO₃ + H₂O = 2NaNO₃ +CO₂ + H₂O + Q

a=2

b=1

c=2.

3.Определяем скорость химической реакции:

ω = ,м/с (39)

где - давление в системе, МПа;

- коэффициент молекулярной диффузии загрязнителя в жидкости, м²/с;

- коэффициент молекулярной диффузии загрязнителя в воздухе, м²/с;

- концентрация реагента в жидкой фазе, кгNO₂/кг воды;

- коэффициент распределения;

- коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, м/с;

- коэффициент массоотдачи в воздухе, м/с.

m = , кмоль NO₂/МПа∙м³Н₂О

log = 9,705 - = 9,705- = 3,25

= 1778, 28

m = = 0,00056 ∙ 10⁶ кмоль NO₂/МПа∙м³Н₂О

ω = = 0,00085 м/с

4.Критическая концентрация реагента в жидкой фазе:

С_ВСR = ,кмоль/м³ (40)

С_ВСR = = 6,43 ∙ 10⁸ кмоль/м³

5.Определяем движущую силу абсорбции:

j = j_n ∙ ν_μ ∙ ρ₀ , МПа/с (41)

j = 0,000091 ∙ 22,4 ∙ 0,1=0,0002 МПа/с.

6.Необходимая площадь массообмена:

f = = 239,5 м²

6.Определение габаритных параметров абсорбера

Принимаем поверхность массообмена равную 239,5м² и по ней определяем общую высоту загрузки:

Н = = 0,41 м.

Один ярус загрузки максимально может составлять h = 3 м. Максимальное количество ярусов в аппарате n = 2-3.

Принимаем к расчету 2 яруса с высотой 0,205 м.

Расстояние между ярусами составляет 2м.

Общая высота колонны 8,4 м.

4.3. Утилизация сточных вод от установок пылегазоочистки

Абсорбер и хемосорбер, как элементы пылегазоочистного оборудования, являются основными источниками образования сточных вод. Полученные стоки от абсорбера, содержащие фториды, подвергаются ионному обмену (либо сорбции) и возвращаются в оборот. Сточные воды, полученные от процесса хемосорбции выпускаются в канализацию хозяйстнно-бытовых стоков, после предварительной очистки на локальных очистных сооружениях.

4.4. Утилизация отходов от установок пылегазоочистки

Пылегазоочистное оборудование является источником образования отходов, таких как шлак. Эти отходы собираются и складируются на специально отведенных для этого полигонах.

5. Экономика природопользования

1.Определение платы за загрязнение окружающей среды (утилизацию отходов) до проведения природоохранных мероприятий:

П_i = Б_нi ∙ М_лi ∙ К_и ∙ К_э + 5∙ Б_нi ∙ М_слi∙ К_и ∙ К_э, руб/год (42)

где Б_нi – базовый норматив стоимости сброса одной условной тонны загрязняющих веществ, р/т в ценах 2005 г.

М_лi – масса загрязняющих веществ (отходов) в пределах установленных лимитов, т/год;

К_и – коэффициент индексации (1,67);

К_э – коэффициент экологической ситуации;

5 – коэффициент платы за сверхлимит;

М_слi – масса сверхлимитного загрязнения, определяется как:

М_слi = (С_фi – С_лi ), т/год. (43)

Плата за выброс загрязняющих веществ в атмосферу:

П_пыль = 41 ∙ 4455,72 ∙ 1,67 ∙ 1,5 + 5 ∙ 41 ∙ 798,17∙ 1,67 ∙ 1,5= 867504,97 руб/год

П_СО = 0,6 ∙ 148526,99∙ 1,67 ∙ 1,5 + 0 = 223236,06 руб/год

П_NO2 = 52∙ 2524,77 ∙ 1,67 ∙ 1,5 +0 = 329976,82 руб/год

П_SO2 = 26 ∙ 14852,509 ∙ 1,67 ∙ 1,5 + 0 = 967343,96 руб/год

П_HF = 205 ∙ 593,82 ∙ 1,67 ∙ 1,5 + 0 = 304942,89 руб/год

∑П= 2693004,7 р/год.

2.Определение платы за загрязнение окружающей среды после реализации природоохранных мероприятий:

Плата за сброс загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты:

П_NO3 = 6,9 ∙ 0,007354 ∙ 1,67 ∙ 1,12 + 5 ∙ 6,9 ∙ 52,562646∙ 1,67 ∙ 1,12= 3391,89 руб/год

П_SO3 = 145 ∙ 367,709∙ 1,67 ∙ 1,12 + 0 = 99725,62 руб/год

∑П= 103117,51 руб/год.

Расчет платы за размещение отходов:

П_{сыпучие отх.} = 0,3 ∙ 745,4 ∙ 1,3 ∙ 0,0065 ∙ 1,67 = 3,15 руб/год.

∑=103120,66 руб/год.

3.Определение ущерба от загрязнения окружающей среды до проведения природоохранных мероприятий:

У = М_сл ∙ 𝛾 ∙ К_и ∙ К_э , (44)

где 𝛾_вода = 400 р/т;

𝛾_воздух = 42 р/т.

У^пыль = 798,17∙42∙1,5∙111∙0,8∙1,67 = 7457021,35 р/год.

4.Определение ущерба после проведения природоохранных мероприятий:

У ^NO3 = 52,562646∙400∙1,12∙111∙0,8∙1,67 = 3492083,9 р/год.

5.Определяем суммарные затраты на компенсацию последствий загрязнения окружающей среды до проведения природоохранных мероприятий:

У_tot = , (45)

У_tot = 2693004,7 + 7457021,35 = 10150026,05 р/год.

6. Определяем суммарные затраты на компенсацию последствий загрязнения окружающей среды после проведения природоохранных мероприятий:

У_tot = 103120,66 + 3492083,9 = 3595204,56 р/год.

7.Определение затрат на проведение природоохранных мероприятий:

П_рi = Е_н ∙ К + Э , р/год, (46)

где Е_н – коэффициент окупаемости, год^-1;

Е_н = , где (47)

- период окупаемости (5-6 лет).

Э_з – эксплуатационные затраты, определяются про формуле:

Э = Э_уд ∙ Q^’_год, (48)

где Э_уд – удельные эксплуатационные затраты, определяется по табл.

Q^’_год – годовая производительность очистных сооружений:

Q^’_год = 1,25 ∙ Q_год . (49)

К – суммарные капиталовложения на строительство:

К = k_уд ∙ Q^’_год , р/год (50)

где К_уд – удельные капитальные затраты, р/м³. Зависит от вида сооружения:

Блок	kуд, р/м3	Эзуд
Механическая очистка	2-6	1,8
Биологическая очистка	12-36	150
Физико-химическая очистка	0,78-78	7-20,5
Обеззараживании	0,23-5	0,12

П_рi = 0,166 ∙ 399718800 + 3587220000 = 3653573320,8 р/год,

Е_н = = 0,166

Q^’_год = 1,25 ∙ 13∙ 3600∙24∙365 = 512460000 м³/год

Э = 7 ∙ 512460000 =3587220000

К = 0,78 ∙ 512460000 = 399718800 р/год

8.Определение эффективности природоохранных мероприятий:

ε = ∑У¹_tot - ∑ У²_tot – П_{рi ,} (51)

ε = 10150026,05 – 3595204,56 – 3653573320,8 = -3647018499,3 р/год

Так как величина, определяющая эффективность природоохранных мероприятий, оказалась отрицательной, можно сделать вывод, что применение рассчитанной ранее технологической схемы по очистке пылегазового выброса в таком объеме применять невыгодно.