Методичні основи моделювання обсягів (Mi) викидів шкідливих речовин в атмосферу при заданих параметрах джерела (Н, Д, Тф, Во) зводяться до виконання таких етапів:
- розрахунок величини необхідних витрат палива конкретного виду (твердого, рідкого, газоподібного) при заданому значенні величини потреби в умовному паливі;
- розрахунок величини маси викиду в атмосферу конкретної забруднюючої речовини (за рік) при роботі цього джерела на даному виді палива в номінальному робочому режимі;
- розрахунок величини максимально можливого викиду даної домішки в атмосферу за одну секунду при роботі в максимальному режимі на даному виді палива (10-кратне перевантаження стосовно номінального режиму роботи).
Основним видом твердого палива, використовуваного в нашій країні, є донецьке вугілля. Основним видом рідкого палива є пічне паливо (солярка). Як газоподібне паливо використовують природний газ. Параметри окремих видів палива наведені в табл.3.1.
При заданій річній потребі в умовному паливі, Во, т/рік, необхідній для забезпечення роботи джерела (котлоагрегата), перехід до конкретного виду натурального палива здійснюється за допомогою коефіцієнтів зведення із співвідношення
1 т вугілля = 1 т умовн. палива / 0,85 ;
1 т рідкого палива = 1 т ум. палива / 0,56 ; (3.1)
1000 куб.м газу = 1 т ум. палива / 0,73.
Розрахунок величини викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря за рік при спалюванні палива в топках котлоагрегатів виконується згідно з такою методикою.
Розрахунок величини викидів твердих частинок леткої золи і недогорілого палива, що викидаються в атмосферу з димовими газами за одиницю часу при спалюванні твердого палива або ж рідкого, виконується за формулою
Мтв = В ? А ? f (1 - hт), (3.2)
де В – витрати палива, т/рік;
А - зольність палива в робочому стані, %;
hт - частка твердих частинок, що вловлюються в золоуловлювачах, відсотків або часток одиниці.
Параметр (f) згідно з методикою для комунальних котлоагрегатів має такі значення:
для топок, що працюють на вугіллі, fтв=0,0011;
для топок, що працюють на мазуті, fм= 0,01;
для топок, що працюють на природному газі, fгаз = 0.
Розрахунок величини викидів оксидів сірки (у перерахунку на двуокис сірки), що викидаються в атмосферу з димовими газами котлоагрегатів за одиницю часу при спалюванні твердого палива або рідкого, виконується за формулою
М(SO2)= 0,02 ? В ? S (1 - hs) (1 - hy), (3.3)
де В – витрати твердого, рідкого, т/рік чи газоподібного, тис.куб.м /рік, палива;
S - вміст сірки в твердому, рідкому, %, чи газоподібному паливі (мг/куб.м);
hs - частка оксидів сірки, зв’язаних леткою золою палива (для вугілля hв = 0,1; для мазуту hм = 0,02, для газу hг = 0);
hy - частка оксидів сірки, що уловлюється в золоуловлювачах (для сухих золоуловлювачів hy = 0; для мокрих - залежно від лужності зрошувальної води).
Кількість оксидів азоту (в перерахунку на NO2), що викидається за одиницю часу, розраховується за формулою
М(NO2) = 0,001 ? В ? Q ? Kп (1 - Р), (3.4)
де В – витрати натурального палива за досліджуваний період часу, т/рік, тис.куб.м /рік;
Q - теплота сгорання палива, МДж/кг, МДж/ куб.м;
Кп - параметр, що характеризує кількість оксидів азоту, які утворюються на один ГДж тепла, кг/ГДж;
Р - коефіцієнт, що залежить від ступеня зниження викидів оксиду азоту в результаті застосування технічних рішень.
Розрахунок величини викидів оксидів вуглецю за одиницю часу виконується за формулою
М(CO) = 0,001 ? B ? Q ? R ? gx ? KC (1 - 0,01gm), (3.5)
де В – витрати палива, т/рік, тис.куб.м /рік;
С - вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива, кт/т, кт/тис.куб.м, за умови, що С = gm ? Q ? R;
Q - теплота сгорання палива, МДж/кг, Дж/куб.м ;
gm - втрати теплоти внаслідок механічної неповноти сгорання палива, %;
gx - втрати теплоти внаслідок хімічної неповноти сгорання палива, %;
R - коефіцієнт, що враховує частку втрати теплоти, обумовленої наявністю в продуктах сгорання оксиду вуглецю (Rтв =1; Rгаз = 0,5; Rмаз = 0,65);
КС – кількість оксиду вуглецю на одиницю теплоти, що виділяється при горінні палива, кг/Дж (КС = 1 кг/Дж).
За відсутності експлуатаційних даних значення gm і gx беруться згідно з табл. 3.1.
Величину максимально можливої маси викиду певної речовини за одиницю часу при роботі джерела із 10-разовим перевантаженням можна розрахувати за формулою
Мmax = 0,03162 M [т/рік, г/с, куб.м /с]. (3.6)
Таким чином, наведена методика дозволяє розраховувати витрати натурального палива різного виду (твердого, рідкого, газоподібного) при заданій потребі в умовному паливі, а також визначити величину викидів домішок в атмосферу при згоранні цього палива.