2.2. Расчет количества вредных веществ, выделяющихся при горении топлива в судовых котельных установках

Горение любых видов топлива всегда сопровождается образованием таких продуктов окисления, как оксиды углерода (СО и СО₂), азота (NO и NO₂) и вода. При сжигании твердого топлива в воздух поступают, кроме перечисленных загрязняющих веществ, летучая зола с частицами несгоревшего горючего, оксиды серы (SO₂ и SO₃) и тяжелых металлов, наиболее опасными из которых являются ртуть, свинец, кадмий и стронций.

Использование в качестве топлива мазута приводит к загрязнению атмосферного воздуха оксидами серы и азота, продуктами неполного сгорания компонентов мазута и соединениями ванадия.

Природный газ – самый экологически-чистый вид топлива: при его сгорании образуются только оксиды углерода и азота и вода.

Предлагаемая методика предназначена для расчета выбросов в воздух вредных веществ в составе отходящих дымовых газов, образующихся при сжигании твердого топлива, мазута и природного газа в топках промышленных и коммунальных котлоагрегатов и теплогенераторов производительностью до 30 т/ч.

Подавляющее большинство судов торгового флота во всем мире оснащено дизельными энергетическими установками. Эти суда оборудованы вспомогательными котельными установками, которые включают вспомогательный котел, работающий на топливе, и утилизационный котел, где используется тепловая энергия выпускных газов главных двигателей.

В судовых установках используют жидкое топливо. В главных котлах применяют мазут, а во вспомогательных – в основном, топочный мазут, иногда другие сорта нефтяного топлива. Все виды жидких топлив для морских судов получают путем фракционной перегонки сырой нефти при температуре около 300^оС. Мазуты, применяемые в судовых котлах, получают путем смешивания (компаундирования) с маловязкими компонентами нефти тяжелых остатков перегонки нефти или крекинга (разложения) нефтепродуктов. Характерной особенностью мазутов является повышенное (до 10 ÷ 15%) содержание в них асфальтосмолистых веществ (асфальтенов, карбенов и карбоидов), являющихся продуктами окисления нейтральных смол. Карбены и карбоиды содержатся в мазутах в твердом состоянии и характеризуются высокой зольностью. Карбоиды часто называют коксом, так как они не растворяются ни в каких растворителях, имеют высокую температуру окисления и являются основой образования сажи при сгорании топлива. Выход золы при сжигании мазутов составляет от 0,1 до 0,3%. Зола мазутов представляет собой продукт окисления органических соединений металлов, входящих непосредственно в структуру компонентов нефти или попавших в нее из пластовых вод и перешедших в тяжелые остатки нефти при ее перегонке.

2.2.1. Расчет выбросов твердых частиц

Количество золы и несгоревшего топлива М_тв., выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании твердого и жидкого топлива, рассчитывают по формуле:

(2.5)

где B – расход натурального топлива, г/c (кг/ч, т/г);

– зольность топлива в рабочем состоянии, %;

– коэффициент, зависящий от типа топки и вида топлива (для паровых и водогрейных котлов, работающих на мазуте, f = 0,02);

– доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (поскольку судовые котельные установки не оборудованы золоуловителями, принимается равной нулю).