СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА С ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ КОТЛОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

 

СО 153-34.02.304-2003

 

Дата введения 2003-07-01

 

 

РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ"); Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" [ГОУВПО МЭИ (ТУ)]

 

Исполнители Котлер В.Р., Енякин Ю.П., Усман Ю.М., Верещетин В.А. (ОАО "ВТИ"), Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. [ГОУВПО МЭИ (ТУ)]

 

УТВЕРЖДЕН Министерством энергетики Российской Федерации, приказ Минэнерго России № 286 от 30.06.2003

Министр энергетики И.Х. Юсуфов

 

ВЗАМЕН РД 34.02.304-95

 

 

Настоящие Методические указания могут использоваться для расчета выбросов оксидов азота при проектировании новых и реконструкции действующих котлов паропроизводительностью от 75 т/ч и водогрейных котлов мощностью от 58 МВт (50 Гкал/ч) и выше, сжигающих твердое, жидкое и газообразное топливо в факельных горелочных устройствах. Настоящие Методические указания могут также применяться в научно-исследовательских целях.

Настоящие Методические указания предназначены для организаций, эксплуатирующих тепловые электростанции и котельные, а также проектных организаций.

 

 

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Сжигание топлива на тепловых электростанциях и в котельных приводит к выбросу в атмосферу продуктов сгорания органического топлива, содержащих токсичные оксиды азота NO_x (главным образом монооксид NO и в меньшей степени диоксид NO₂).

Количество образующихся оксидов азота зависит от характеристик топлива, режимных и конструктивных параметров топочной камеры. Поэтому на стадии проектирования или реконструкции котлов необходимо провести расчет ожидаемых выбросов оксидов азота и предусмотреть меры по снижению их до величин, не превышающих нормативы удельных выбросов NO_x в атмосферу, приведенных в ГОСТ Р 50831-95 "Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования".

В уходящих газах паровых и водогрейных котлов монооксид азота NO составляет 95-99% общего выброса NO_x, в то время как содержание более токсичного диоксида азота NO₂ не превышает 1-5%. После выброса дымовых газов в атмосферу под воздействием природных факторов большая часть NO конвертирует в NO₂. Поэтому расчет массовых концентраций и выбросов оксидов азота NO_x ведется в пересчете на NO₂.

В связи с установленными раздельными ПДК в атмосферном воздухе на монооксид NO и диоксид азота NO₂ и с учетом трансформации оксидов азота в атмосфере при расчете загазованности и нормировании выбросов ТЭС суммарные массовые выбросы оксидов азота разделяются на составляющие (с учетом различия в молярной массе этих веществ):

;                                                        (1.1)

,                                    (1.2)

где M_NO и  - молярные массы NO и NO₂, равные 30 и 46 соответственно; 0,8 - коэффициент трансформации оксида азота в диоксид. Численное значение коэффициента трансформации может устанавливаться по методике Госкомэкологии России на основании данных фактических измерений местных органов Росгидромета, но не более 0,8.

Источниками оксидов азота является молекулярный азот воздуха, используемого в качестве окислителя при горении, и азотсодержащие компоненты топлива. В связи с этим принято делить оксиды азота на воздушные и топливные. Воздушные, в свою очередь, можно разделить на термические, образующиеся при высоких температурах за счет окисления молекулярного азота воздуха, и так называемые "быстрые" оксиды азота, образующиеся во фронте факела при сравнительно низких температурах в результате реакции углеводородных радикалов с молекулой азота.

 

2 ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ

 

Для количественной характеристики газообразных выбросов котлов используют объемные и массовые концентрации вредных веществ, а также их удельные или валовые (массовые) выбросы.

2.1 Объемные концентрации C_V представляют собой отношение объема, занимаемого данным газообразным веществом, к объему всей газовой пробы. Объемные концентрации C_V могут измеряться в % об или ppm. Единица измерения 1 ppm (part per million) представляет собой одну миллионную часть объема:

1 ppm = 10^-6 = 10^-4 % об = 1 см³/м³.                                           (2.1)

Важным преимуществом измерения содержания газовых компонентов в объемных концентрациях является то, что объемные концентрации не зависят от давления и температуры среды и, следовательно, расчетные или опытные результаты газового анализа, выраженные в % об или ppm, не требуют приведения к каким-либо заданным условиям по температуре и давлению.

2.2 Массовые концентрации C_m характеризуют количество (массу) данного вещества в одном кубическом метре продуктов сгорания. С их помощью оценивается содержание в продуктах сгорания как твердых, так и газообразных компонентов. Массовые концентрации измеряются в г/м³ или мг/м³.

В отличие от объемной массовая концентрация зависит от давления и температуры среды, поэтому ее приводят в пересчете на нормальные условия (0 °С, p₀ = 760 мм рт.ст. = 101,3 кПа), для чего используется следующее выражение:

,                                                   (2.2)

где  - массовая концентрация, полученная опытным путем при температуре J_г и давлении р_г газовой пробы.

2.3 Связь между объемными (ppm) и массовыми (г/м³) концентрациями устанавливается следующим соотношением:

,                                                             (2.3)

где k_i - коэффициент пересчета, равный

;                                              (2.4)

M_i - молярная масса i-го вещества, г;  - его молярный объем, л (в качестве первого приближения за  может быть принят объем идеального газа, равный 22,41 л); J_г - температура и p_г - давление газовой пробы перед газоанализатором (последнее приравнивается к фактическому атмосферному давлению). Значения коэффициента пересчета k_i приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Значения коэффициента пересчета для реальных газов при нормальных условиях (0 °С; 101,3 кПа)

 

Вещества	Молярная масса Mi, г	Молярный объем , л	Коэффициент пересчета ki
NO	30,0061	22,39	1,34·10-3
NO2	46,0055	22,442	2,05·10-3

 

2.4 Для корректного сопоставления опытных и расчетных данных полученные массовые или объемные концентрации пересчитываются на стандартные условия*, в качестве которых приняты следующие: a_yx = 1,4 в сухих дымовых газах при нормальных условиях [0 °С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.)].

________________

* ГОСТ Р 50831-95 "Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования".

 

В зависимости от применяемых методов измерения и расчетных методик определение содержания газовых компонентов производится во влажных или сухих продуктах сгорания. При этом под сухими продуктами сгорания (сухие газы) подразумеваются дымовые газы, в которых произошла конденсация образовавшихся в процессе горения топлива водяных паров из-за их остывания до температур ниже температуры насыщения. Поэтому для пересчета расчетных и опытных концентраций на стандартные условия используются разные формулы:

при пересчете концентраций C, полученных для сухих газов, на стандартные условия (C^ст.у) для сухих газов:

;                                                (2.5)

;                                    (2.6)

при пересчете концентраций, полученных для влажных газов, на стандартные условия для сухих газов:

;                                          (2.7)

;                              (2.8)

где a - расчетный или опытный коэффициент избытка воздуха в сечении отбора газовой пробы; ,  - теоретические объемы соответственно воздуха и влажных газов;  - теоретический объем сухих газов.

2.5 Значения , ,  принимаются по справочным данным или рассчитываются по химическому составу сжигаемого топлива:

для твердого и жидкого топлива (м³/кг)

;                            (2.9)

;                                    (2.10)

            (2.11)

где C^r, , H^r, O^r, N^r - соответственно содержание углерода, серы (органической и колчеданной), водорода, кислорода и азота в рабочей массе топлива, % по массе; W^r - влажность рабочей массы топлива, % по массе;

для газообразного топлива (м³/м³)

;                  (2.12)

;                    (2.13)

,                  (2.14)

где CO, CO₂, H₂, H₂S, C_mH_n, N₂, O₂ - соответственно содержание оксида углерода, диоксида углерода, водорода, сероводорода, углеводородов, азота и кислорода в исходном топливе, % по объему; m и n - число атомов углерода и водорода, соответственно; d_г.тл - влагосодержание газообразного топлива, г/м³.

Химический состав топлива принимается по паспортным данным или из справочной литературы.

2.6 Мощность выброса M (г/с) - это количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу с уходящими газами в единицу времени (за 1 с). Мощность выброса вредного вещества за определенный период времени (месяц, квартал, год) называется валовым выбросом (например, т/год).

2.7 Удельный массовый выброс m (г/кг или г/м³) представляет собой количество вредного вещества в граммах, образовавшегося при сжигании 1 кг (или м³) топлива:

.                                                        (2.15)

Часто этот показатель пересчитывают на единицу массы условного топлива (г/кг усл. топл. или кг/т усл. топл.) и тогда он рассчитывается как:

,                                               (2.16)

где Q_{усл.топл.} - теплота сгорания условного топлива, равная 29,31 МДж/кг (7000 ккал/кг);  - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м³).

2.8 Удельный выброс (по теплу) K (г/МДж) - количество вредного вещества в граммах, отнесенного к 1 МДж освобожденной в топке котла химической энергии топлива:

,                                                          (2.17)

где B_p - расчетный расход топлива (кг/с).

2.9 Для пересчета указанных параметров используются следующие соотношения:

;                                                    (2.18)

;                                                       (2.19)

;                                                    (2.20)

;                                                   (2.21)

,                                                       (2.22)

где  - массовая концентрация NO₂ при нормальных условиях (0 °С, 760 мм рт.ст.), г/м³; V_г - объем дымовых газов, м³/кг (м³/м³), определяемый следующим образом:

- если концентрация  определена во влажных газах,

;                                              (2.23)

- если концентрация  определена в сухих продуктах сгорания,

;                                                    (2.24)

,                                                         (2.26)

где a - коэффициент избытка воздуха для условий, при которых производилось определение концентрации .

Удельные выбросы вредных веществ являются основными параметрами, которые контролируют с целью проверки соблюдения утвержденных нормативов выбросов и оценки результатов внедрения природоохранных мероприятий.

 

3 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ДЛЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ

 

3.1 Исходные данные, необходимые для расчета удельных выбросов:

 

Ar, Wr и Nr	- зольность, влажность и содержание азота в топливе, % на рабочую массу.
	- теплота сгорания топлива, МДж/кг.
Тип горелок	- вихревые, прямоточные, с подачей пыли высокой концентрации.
Vdaf	- выход летучих на горючую массу, %.
aг	- коэффициент избытка воздуха в горелках.
a1	- доля первичного воздуха по отношению к теоретически необходимому.
R	- степень рециркуляции дымовых газов через горелки, %.
w2/w1	- отношение скорости вторичного воздуха на выходе из внутреннего канала (ближайшего к первичному) к скорости первичного воздуха.
Da3	- третичный воздух, подаваемый в топку помимо горелок.
Daсбр	- сбросной воздух (сушильный агент) при транспорте пыли к горелкам горячим воздухом.
	- температура на выходе из зоны активного горения, К.
Bp	- расчетный расход топлива, кг/ч.

 

3.2 Удельные выбросы оксидов азота (в пересчете на NO₂)  (г/МДж) складываются из топливных  и воздушных  оксидов азота:

.                                                       (3.1)

3.3 Топливные оксиды азота подсчитывают по формуле:

,                                       (3.2)

где  - безразмерный коэффициент, учитывающий характеристики топлива

.                                                    (3.3)

Здесь FR - топливный коэффициент, равный отношению связанного углерода к выходу летучих на рабочую массу: FR = C^св/V^r, где C^св = 100 – W^r – A^r - V^r; a N^d - содержание азота в сухой массе топлива, %.

Значения других коэффициентов из формулы (3.2) приведены в табл.3.1.

 

Таблица 3.1 - Значения коэффициентов

 

Фактор, который учитывается коэффициентом	Зависимость	Диапазон пригодности зависимости
Влияние коэффициента избытка воздуха в вихревой горелке	(0,35 · aг + 0,4)2	0,9 £ aг £ 1,3
Влияние коэффициента избытка воздуха в прямоточной горелке	(0,53 · aг + 0,12)2	0,9 £ aг £ 1,3
Влияние доли первичного воздуха в горелке	1,73 · a1 + 0,48	0,15 £ a1 £ 0,55
Влияние рециркуляции дымовых газов в первичный воздух (без учета снижения температуры в зоне активного горения) bR		(0 £ R £ 30)%
Влияние максимальной температуры на участке образования топливных оксидов азота bJ		1250 К £  £ 2050 К
Влияние смесеобразования в корне факела вихревых горелок	0,4 · (w2/w1)2 + 0,32	1,0 £ w2/w1 £ 1,6
Влияние смесеобразования в корне факела прямоточных горелок	0,98 · w2/w1 – 0,47	1,4 £ w2/w1 £ 4,0

 

3.4 При подаче в горелки пыли высокой концентрации значение , подсчитанное по формуле (3.2), умножают на коэффициент 0,8. При этом долю первичного воздуха a₁ и отношение w₂/w₁ принимают равными тем значениям, которые были бы выбраны при обычной подаче пыли к горелкам первичным воздухом.

3.5 Воздушные оксиды азота образуются в зоне максимальных температур, то есть там, где поля концентраций, скоростей и температур отдельных горелок уже выровнялись. Следовательно,  определяется в основном не особенностями горелок, а интегральными параметрами топочного процесса.

Для подсчета  используют зависимость, учитывающую известное уравнение Зельдовича:

,                                   (3.4)

где  - коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения, условно принимаемый как сумма организованно подаваемого воздуха через горелки и присосов через нижнюю часть топочной камеры, т.е.

;                                                       (3.5)

 - температура на выходе из зоны активного горения, К.

Уравнение (3.4) справедливо в диапазоне коэффициентов избытка воздуха 1,05 £  £ 1,4 и до температуры  = 2050 К. При  < 1800 К значением  можно пренебречь.

Температуру на выходе из зоны активного горения  рассчитывают в соответствии с тепловым расчетом котельных агрегатов.

Для случая, когда рециркуляция дымовых газов через горелки отсутствует, температура на выходе из зоны активного горения , °С, рассчитывается так:

,                    (3.6)

где Q_в - теплосодержание воздуха, поступающего через горелки, МДж/кг; (V_C)_Г - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива, МДж/(кг·°С);  - степень выгорания топлива в зоне активного горения; i_тл - энтальпия топлива, МДж/кг; yF - произведение коэффициента эффективности на суммарную поверхность, ограничивающую зону активного горения, м²; e_T - степень черноты топки в зоне максимального тепловыделения.

Приведенное уравнение решается методом последовательных приближений, т.к. в его правую часть входит . Если расчетное значение  по формуле (3.6) будет более чем на 50 °С отличаться от предварительно выбранной величины (), то необходимо сделать второе приближение.

При наличии рециркуляции дымовых газов расчет  следует выполнять в соответствии с проектированием топок с твердым шлакоудалением.

Определение концентраций и массовых выбросов оксидов азота производится по формулам, приведенным в разделе 2 настоящих Методических указаний.

Примеры расчетов выбросов оксидов азота в котлах разных типов при сжигании различных видов твердого топлива приведены в приложении 1 к настоящим Методическим указаниям. Для некоторых котлов показано влияние подсветки факела газом или мазутом (см. раздел 5 настоящих Методических указаний).

 

4 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА И МАЗУТА

 

Настоящие Методические указания позволяют рассчитывать концентрации оксидов азота при различных способах сжигания газа и мазута в котлах в следующих диапазонах изменения основных режимных параметров:

 

нагрузка котла, D/Dном	0,5-1,0;
коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения (ЗАГ) aЗАГ	0,7-1,4;
доля газов рециркуляции, подаваемых в ЗАГ, R	0-0,35;
доля влаги, вносимой в ЗАГ, g	0-0,35;
доля воздуха, вводимого во вторую ступень горения при ступенчатом сжигании, d	0-0,33.

 

Пример расчета концентрации оксидов азота в дымовых газах котла ТГМП-204ХЛ при сжигании природного газа приведен в приложении 2 к настоящим Методическим указаниям.

4.1 Исходные данные, необходимые для расчета:

	а) конструктивные параметры
aT	- ширина топки (в свету), м; при наличии двусветного экрана принимается ширина одной ячейки;
bT	- глубина топки (в свету), м;
hяр	- расстояние между осями соседних (по высоте) горелок, м; при неравенстве расстояний между ярусами (при Zяр ³ 3) определяются расстояния между первым и вторым ярусами горелок h1,2, вторым и третьим h2,3 и т.д.;
hd	- расстояние между осью верхнего яруса и осью сопел вторичного дутья (в случае двухступенчатого сжигания топлива);
тип горелок	- унифицированные и оптимизированные; - двухпоточные стадийного сжигания; - многопоточные стадийного сжигания; - многопоточные стадийного сжигания с подачей части топлива в инертные газы;
Da	- диаметр амбразуры горелок, м;
nГ	- количество горелок;
dэ	- диаметр экранных труб поверхностей нагрева в топке, мм;
s	- шаг экранных труб, мм;
Zэ	- число двусветных экранов.
	б) характеристики топлива
	- теплотворная способность топлива, МДж/кг (МДж/м3);
Nr	- содержание азота в топливе на рабочую массу %;
	- теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива при a = 1,0, м3/кг (м3/м3);
	- объем продуктов сгорания, образовавшихся при стехиометрическом (a = 1,0) сжигании топлива, м3/кг (м3/м3);
	- объем трехатомных газов, полученных при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха, м3/кг (м3/м3);
	- теоретический объем азота, полученный при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха, м3/кг (м3/м3);
	в) режимные параметры
Bp	- расчетный расход топлива, кг/с (м3/с); при наличии двусветного экрана Bp принимается на одну ячейку;
tтл	- температура топлива (при сжигании мазута), °С;
gф	- удельный расход форсуночного пара, идущего на распыл мазута, кг пара / кг мазута;
tф	- температура пара, поступающего в форсунку на распыл мазута, °С;
pф	- давление пара, поступающего в форсунку на распыл мазута, МПа;
tгв	- температура горячего воздуха, °С;
	- коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;
DaT	- присосы холодного воздуха в топку;
R	- доля рециркуляции дымовых газов в зону активного горения (0-0,35);
tгр	- температура газов в месте отбора на рециркуляцию, °С;
g	- водотопливное отношение в долях (g = Gвл/Gтпл = 0 – 0,35);
tвл	- температура воды (или пара), подаваемой в ЗАГ, °С;
рвл	- давление воды (или пара), подаваемой в ЗАГ, МПа;
d	- доля воздуха, поступающего во вторую ступень горения при двухступенчатом сжигании (0-0,35).

 

4.2 Массовая концентрация оксидов азота (в пересчете на NO₂) во влажных продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха в зоне активного горения (г/м³) для нормальных условий (0 °С, 101,3 кПа или 760 мм рт.ст.) определяется по формулам:

при сжигании газа:

 (4.1)

при сжигании мазута:

                 (4.2)

где  - среднеинтегральная температура продуктов сгорания в зоне активного горения, К;  - отраженный тепловой поток в зоне активного горения, МВт/м²; a_ЗАГ - коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения; t_ЗАГ - время пребывания продуктов сгорания в зоне активного горения, с; К_Г - коэффициент, учитывающий конструкцию горелочного устройства, определяемый по таблице 4.1;  - член, учитывающий количество топливных оксидов азота при превышении содержания азота в составе мазута 0,3%, рассчитываемый как:

,                                                 (4.3)

где V_г - объем продуктов сгорания в ЗАГ, определяемый согласно пп.4.19, 4.20 данной методики.

 

Таблица 4.1 - Значения коэффициента К_Г в зависимости от конструкции горелочного устройства

 

Место ввода газов рециркуляции	Топливо
	Газ	Мазут
Унифицированные и оптимизированные	1,0	1,0
Двухпоточные горелки стадийного сжигания	0,75	0,8
Многопоточные горелки стадийного сжигания	0,65	0,7
Многопоточные горелки стадийного сжигания с подачей части топлива в инертные газы	0,5	0,6

 

4.3 Среднеинтегральная температура продуктов сгорания в зоне активного горения (ЗАГ):

,                                                    (4.4)

где Т_ад - адиабатная температура горения топлива, К; y_ЗАГ - средний коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева, ограничивающих ЗАГ.

4.4 Адиабатная температура горения (К) рассчитывается методом последовательных приближений:

               (4.5)

где b_сг - степень выгорания топлива в ЗАГ, определяемая по таблице 4.2 в зависимости от вида сжигаемого топлива;  - теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м³); K_R - коэффициент, зависящий от способа ввода газов рециркуляции, определяемый по таблице 4.3;  и  - соответственно теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания, м³/кг (м³/м³); a_отб - коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов из конвективного газохода на рециркуляцию.

 

Таблица 4.2 - Зависимость степени выгорания топлива b_сг от коэффициента избытка воздуха в ЗАГ

 

Топливо	aЗАГ
	0,7	0,8	0,9	1,0	1,01	1,02	1,03	1,04	1,05	1,06	1,07	1,08	³1,09
Газ	0,609	0,696	0,783	0,87	0,88	0,9	0,915	0,93	0,95	0,965	0,98	0,98	0,98
Мазут	0,588	0,672	0,756	0,84	0,85	0,87	0,88	0,9	0,915	0,93	0,95	0,965	0,98

 

Таблица 4.3 - Значения коэффициента K_R в зависимости от способа ввода газов рециркуляции в ЗАГ

 

Способ ввода газов рециркуляции	KR
В под топки	0,05
В шлицы под горелки	0,15
Снаружи воздушного потока горелки	0,85
В дутьевой воздух	1,0
Между воздушными потоками горелки	1,2

 

4.5 Теплота, вносимая в зону активного горения с топливом (учитывается при сжигании мазута, при сжигании газа принимается Q_тл = 0), МДж/кг:

Q_тл = c_тл · t_тл.                                                             (4.6)

Теплоемкость мазута, МДж/(кг·°С)

c_тл = (1,74 + 0,0025 · t_тл) · 10^-3,                                           (4.7)

где t_тл - температура мазута, °С.

4.6 Тепло, вносимое в зону активного горения паровым дутьем через форсунку (при сжигании жидкого топлива), МДж/кг:

Q_ф = g_ф · i_ф,                                                              (4.8)

где g_ф - удельный расход пара через форсунку на 1 кг мазута, кг/кг; i_ф - энтальпия пара, подаваемого на распыл, МДж/кг.

Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют р_ф = 0,3-0,6 МПа, t_ф = 280-350 °С, g_ф при номинальной нагрузке равен 0,03¸0,05 кг/кг мазута.

4.7 Теплота, вносимая в зону активного горения с воздухом, МДж/кг (МДж/м³):

,                                                 (4.9)

где  - избыток воздуха в горелке при наличии присосов воздуха в топку;  и  - энтальпии теоретически необходимого количества воздуха при температуре горячего и холодного воздуха, МДж/кг (МДж/м³).

4.8 Теплота, вносимая в зону активного горения с газами рециркуляции, МДж/кг (МДж/м³)

Q_гр = K_R · R · I_гр.                                                        (4.10)

Здесь K_R - коэффициент, зависящий от способа ввода газов рециркуляции, определяемый по таблице 4.3; R - доля рециркуляции дымовых газов; I_гр - энтальпия газов рециркуляции, подаваемых в ЗАГ, МДж/кг (МДж/м³), вычисляемая как:

,                                                  (4.11)

где a_отб - коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов из конвективного газохода на рециркуляцию (обычно );  и  - соответственно энтальпии газов рециркуляции и теоретически необходимого количества воздуха при температуре газов рециркуляции (МДж/м³), рассчитываемые в соответствии с тепловым расчетом котельных агрегатов.

4.9 Теплота, вносимая в зону активного горения при подаче воды или пара, МДж/кг (МДж/м³),

Q_вл = g · (i_вл - r),                                                        (4.12)

где g - водотопливное отношение, определяемое в зависимости от вида сжигаемого топлива:

                    (4.13)

G_вл, G_маз, G_газ - соответственно расход влаги, мазута и газа, кг/с; - плотность сухого природного газа при 0 °С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.); i_вл - энтальпия влаги (воды или пара), поступающей в зону активного горения, МДж/кг (МДж/м³); r - теплота парообразования (при подаче воды в зону активного горения r = 2,512 МДж/кг; при подаче пара r = 0).

4.10 Избыток воздуха в зоне активного горения a_ЗАГ:

a_ЗАГ = a_Г + 0,5 · Da_T.                                                    (4.14)

4.11 Средняя теплоемкость продуктов сгорания, МДж/(м³·°С):

при сжигании природного газа

с_г = (1,57 + 0,134 · k_t) · 10^-3;                                              (4.15)

при сжигании мазута

с_г = (1,58 + 0,122 · k_t) · 10^-3,                                              (4.16)

где k_t = (J_ад - 1200) / 1000 - температурный коэффициент изменения теплоемкости; J_ад - ожидаемая адиабатная температура, °С.

4.12 Теплоемкость воздуха при высоких температурах, МДж/(м³·°С)

с_в = (1,46 + 0,092 · k_t) · 10^-3,                                             (4.17)

где k_t = (J_ад - 1200) / 1000 - температурный коэффициент изменения теплоемкости.

4.13 Теплоемкость водяных паров, МДж/(м³·°С)

      (4.18)

4.14 Средний коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева, ограничивающих ЗАГ, y_ЗАГ:

,                                    (4.19)

где F_ст, F_верх, F_ниж - соответственно полная поверхность экранированных стен ЗАГ (рисунок 4.1), площадь поперечного сечения топки, ограничивающего ЗАГ сверху и снизу, м²; , y_i - соответственно площадь участка стены ЗАГ, м², и тепловая эффективность этого участка; y' - коэффициент, характеризующий отдачу теплоты излучением в вышерасположенную зону:

- для топок, работающих на газе, y' = 0,1;

- для топок, работающих на мазуте, y' = 0,2.

 

а, б, в и г - варианты ввода топлива и воздуха в топку.

Рис. 4.1 - Схемы определения зоны активного горения

 

Коэффициент y" характеризует отдачу теплоты в сторону пода топки:

- если под не включен в объем ЗАГ:

,                                  (4.20)

где , , , F_п - соответственно площади фронтового, боковых, и заднего экранов, расположенных ниже ЗАГ, и пода, м² (см. схемы на рисунке 4.1); y_ф, y_б, y_з, y_п - соответственно тепловая эффективность фронтового, боковых и заднего экранов, расположенных ниже ЗАГ, и пода;

- если под включен в объем ЗАГ:

y" = y_п.                                                               (4.21)

4.15 Отраженный поток в зоне активного горения , МВт/м²,

.                                                   (4.22)

4.16 Теплонапряжение зоны активного горения, МВт/м²,

,                               (4.23)

где B_p - расчетный расход топлива, кг/с (м³/с), (при наличии в топке двусветного экрана B_p принимается на одну ячейку).

4.17 Полная поверхность зоны активного горения, м²,

f_ЗАГ = 2 · a_T · b_T + 2 (a_T + b_T) · h_ЗАГ,                                       (4.24)

где a_T, b_T - соответственно ширина фронта и глубина топочной камеры, м, [при наличии в топке двусветных экранов принимается ширина одной ячейки , Z_э - число двусветных экранов].

4.18 Высота зоны активного горения h_ЗАГ, м,

,                                                        (4.25)

где  - высота зоны активного горения без учета ввода в нее газов рециркуляции и влаги, м; V_г - объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 м³ газообразного) топлива в ЗАГ, м³/кг (м³/м³);  - объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 м³ газообразного) топлива при вводе в ЗАГ газов рециркуляции и влаги, м³/кг (м³/м³).

При настенной компоновке горелок высота  определяется из геометрических характеристик топки (см. схемы на рисунке 4.1):

- при обычном сжигании

;                                                 (4.26а)

- при ступенчатом сжигании

,                                         (4.26б)

где  - расстояние между осями горелок по высоте между ярусами, м; n - количество ярусов; h_d - расстояние между осями горелок верхнего яруса и сопел вторичного дутья, м; D_a - диаметр амбразуры горелок, м.

При подовой компоновке горелок единичной мощностью от 50 до 95 МВт  = 7,5 м, а горелок мощностью от 96 до 160 МВт  = 10 м. При двухступенчатом сжигании  принимается равной расстоянию между подом и осями сопел вторичного дутья.

4.19 Объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 м³ газообразного) топлива в ЗАГ, V_г, м³/кг (м³/м³):

.                                      (4.27)

4.20 Объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг жидкого (1 м³ газообразного) топлива в случае ввода в ЗАГ газов рециркуляции и/или влаги, , м³/кг (м³/м³):

                            (4.28)

4.21 Время пребывания продуктов сгорания в зоне активного горения t_ЗАГ (с) определяется как

,                                            (4.29)

где x - коэффициент заполнения топочной камеры восходящими потоками газов:

- при фронтальном расположении горелок x = 0,75;

- при встречном расположении горелок x = 0,8;

- при подовой компоновке x = 0,9.

4.22 Пересчет массовой концентрации оксидов азота (см. п.4.2) на стандартные условия (сухие продукты сгорания и a = 1,4), г/м³:

.                                  (4.30)

 

5 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ И КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СОВМЕСТНОМ СЖИГАНИИ УГЛЯ С МАЗУТОМ ИЛИ ГАЗОМ

 

5.1 При проектировании новых котлов, рассчитанных на сжигание угля и природного газа или угля и мазута, расчет выбросов оксидов азота должен выполняться для случая работы котла с номинальной нагрузкой полностью на худшем в экологическом отношении топливе. Приведенное содержание азота на 1 ГДж у всех марок углей выше, чем у мазута, а у природного газа связанный азот вообще отсутствует. Следовательно, для котлов, которые проектируются на несколько видов топлива, включая уголь, расчет выбросов оксидов азота следует выполнять по формулам раздела 3 настоящих Методических указаний.

5.2 В действующих котлах, в которых в ряде случаев сжигаются одновременно уголь и мазут или уголь и газ, расчет массовой концентрации оксидов азота  (г/м³) проводится для твердого топлива в соответствии с разделом 3 настоящих Методических указаний, а затем значение полученной концентрации  нужно умножить на поправочный безразмерный коэффициент A, который определяется по следующим формулам:

- при сжигании газа вместе с углем:

;                                                        (5.1)

- при сжигании мазута вместе с углем:

,                                                       (5.2)

где d_г и d_м - доли газа или мазута по теплу.

5.2.1 Доли газа и мазута по теплу рассчитывают по формуле

,                                                 (5.3)

где  - расчетный расход газа или мазута, м³/с (кг/с);  - теплота сгорания газа или мазута, МДж/м³ (МДж/кг);  и  - то же, для угля, кг/с и МДж/кг.

5.2.2 Определения удельных выбросов  (г/МДж) производятся по уравнению (2.20), в правую часть которого подставляется полученная величина  [с поправкой по уравнению (5.1) или (5.2)].

5.2.3 Объем сухих дымовых газов и теплоту сгорания при сжигании угля с мазутом рассчитывают по формулам:

(V_сг)_см = d_м (V_сг)_м + (1 - d_м) (V_сг)_у;                                          (5.4)

,                                           (5.5)

где d_м - доля мазута по теплоте, определяемая по (5.3); (V_сг)_м - объем сухих дымовых газов (м³/кг), образующихся при полном сгорании мазута при a = 1,4 (см. раздел 2);  - теплота сгорания мазута (МДж/кг).

5.2.4 При сжигании угля совместно с газом расчет выполняется условно на 1 кг твердого топлива с учетом количества газа, приходящегося на 1 кг угля:

(V_сг)_см = (V_сг)_у + x (V_сг)_г;                                                    (5.6)

,                                                   (5.7)

где x - количество газа на 1 кг твердого топлива, м³/кг.

Если смесь топлив задана долями тепловыделения каждого топлива (d_у и d_г), то количество газа x, приходящееся на 1 кг твердого топлива, рассчитывается как

.                                                           (5.8)

Приложение 1

К методическим указаниям

по расчету выбросов оксидов азота

с дымовыми газами котлов

тепловых электростанций

 

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ И КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА ДЛЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ

 

Параметр	Формула или обоснование	Пылеугольные котлы
		БКЗ-500140-1	БКЗ-210 до реконстр.	БКЗ-210 после реконстр.	БКЗ-420140/5	ТП-87	ТП-87	ТПП-215	ТПП-210
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Марка угля	Техзадание или эксплуатационные данные	Березовский 2Б	Промпродукт кузнецких каменных углей ГР		Экибастузский СС	Кузнецкий 1СС	Кузнецкий Т	Нерюнгринский 3СС	Донецкий АШ
Зольность Ar, %	"Тепловой расчет котлов (нормативный метод)"; Табл. I - С-Пб, 1998	4,7	28,7	28,7	45,6	14,8	20,3	19,8	34,8
Влажность Wr, %		33,0	13,0	13,0	5,0	10,5	9,7	10,0	8,5
Содержание азота Nr, %		0,4	1,8	1,8	0,8	1,5	1,5	0,6	0,5
Выход летучих Vdaf, %		48,0	41,5	41,5	25	33,5	14	20	4
Теплота сгорания , МДж/кг		15,66	18,09	18,09	14,61	23,11	22,06	22,48	18,23
Содержание азота на сухую массу Nd, %		0,60	2,07	2,07	0,84	1,68	1,66	0,67	0,55
Выход летучих на рабочую массу Vr, %	(100 Wr – Ar) / 100	29,9	24,2	24,2	12,4	25,0	9,8	14,0	2,3
Содержание связанного углерода Ссв	100 – Wr – Ar - Vr	32,4	34,1	34,1	37,1	49,7	60,2	56,2	54,4
Топливный коэффициент FR	Ссв/ Vr	1,08	1,41	1,41	3,00	1,99	6,14	4,00	24,00
Влияние характеристик топлива на оксиды азота	FR0,6 + (1 + Nd)	2,65	4,30	4,30	3,78	4,18	5,63	3,96	8,28
Тип горелок	Описание котла	Прямоточные	Прямоточные	Прямоточные	Вихревые	Вихревые	Вихревые	Вихревые	Вихревые/ прямоточные
Коэффициент избытка воздуха в горелках aГ	"Тепловой расчет котлов (нормативный метод)" или эксплуатационные данные	1,1	1,12	0,95	1,2	1,1	1,1	1,1	1,0 0,87
Доля первичного воздуха a1	То же	0,14	0,24	0,24	0,3	0,3	0,2	0,3	0,15 0,15
Степень рециркуляции дымовых газов через, горелки R, %	"Тепловой расчет котлов (нормативный метод)" или эксплуатационные данные	40	4	4	0	0	0	0	0 0
Температура за зоной активного горения , К	Руководящие указания "Проектирование топок с твердым шлакоудалением"	1580	1700	1700	1830	1960	1980	1821	1848 1773
Соотношение скоростей в выходном сечении горелок w2/w1	"Тепловой расчет котлов (нормативный метод)" или эксплуатационные данные	2	2	1,8	1,48	1,4	1,4	1,4	1,6 2
Присосы в топку DaT	То же	0,1	0,1	0,1	0,02	0,1	0,1	0,02	0,1
Третичное дутье aIII	Описание котла	0	0	0,17	0	0	0	0	0,1 0,23
Коэффициент избытка воздуха на выходе из зоны активного горения	aГ + 0,5 · DaT	1,15	1,17	1,00	1,21	1,15	1,15	1,11	1,05 0,92
Влияние aГ на образование топливных оксидов азота	Для вихревой горелки (0,35 · aГ + 0,4)2, для прямоточной горелки (0,53 · aГ + 0,12)2	0,494	0,509	0,389	0,672	0,616	0,616	0,616	0,563 0,338
Влияние a1 на образование топливных оксидов азота	1,73 · a1 + 0,48	0,722	0,895	0,895	0,999	0,999	0,826	0,999	0,740 0,740
Влияние R на образование топливных оксидов азота bR	1 – 0,016 · R0,5	0,930	0,972	0,972	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00 1,00
Влияние  на образование топливных оксидов азота		0,861	0,928	0,928	0,990	1,046	1,054	0,986	0,998 0,964
Влияние смешения в корне факела на образование топливных оксидов азота bсм	Для вихревой горелки 0,4 · (w2/w1)2 + 0,32, для прямоточной – 0,98 · w2/w1 - 0,47	1,49	1,49	1,29	1,20	1,10	1,10	1,10	1,34 1,49
Удельный выброс топливных оксидов азота , г/МДж		0,135	0,316	0,209	0,360	0,357	0,400	0,319	0,554 0,356
Удельный выброс воздушных оксидов азота , г/МДж*		0,000	0,001	0,000	0,019	0,179	0,252	0,012	0,014 0,000
Суммарный удельный выброс оксидов азота , г/МДж		0,135	0,317	0,209	0,379	0,536	0,652	0,331	0,57 0,36
Теоретический объем газов , м3/кг	"Тепловой расчет котлов (нормативный метод)" или эксплуатационные данные	5,03	5,35	5,35	4,25	6,6	6,25	6,39	5,17
Теоретический объем воздуха , м3/кг		4,28	4,87	4,87	3,92	6,11	5,87	5,95	4,91
Объем водяных паров , м3/кг		0,82	0,62	0,62	0,43	0,61	0,45	0,56	0,30
Объем сухих дымовых газов Vсг при н.у. и a = 1,4, м3/кг		5,92	6,68	6,68	5,39	8,43	8,15	8,21	6,83
Концентрация NOx в сухих дымовых газах при н.у. и a = 1,4 без учета "подсветки" , г/м3		0,36	0,86	0,57	1,03	1,47	1,77	0,91	1,52 0,95
Доля газа (мазута) по теплу dг(dм)		0	0	0	0	0,42 (газ)	0,10 (мазут)	0	0,15 (газ)
Поправочный коэффициент на "подсветку" Ai	При сжигании газа с углем 1 – (dг / 2,5)0,5; при сжигании мазута с углем 1 – (dм / 1,65)0,5	1	1	1	1	0,590	0,754	1	0,755
Концентрация NОх в сухих дымовых газах при н.у. и a = 1,4 с учетом "подсветки" угля газом (мазутом) , г/м3		0,36	0,86	0,57	1,03	0,87	1,33	0,91	1,14 0,72
* Если  < 1, то  принимается равным 0.

Приложение 2

К методическим указаниям

по расчету выбросов оксидов азота

с дымовыми газами котлов

тепловых электростанций

 

РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ КОТЛА ТГМП-204ХЛ ПРИ СЖИГАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

 

Исходные данные

Расчеты оксидов азота при сжигании природного газа в котле ТГМП-204ХЛ, представленном на рисунке П.2.1, на номинальной нагрузке выполнялись для трех вариантов, представленных в таблице П.2.1:

1. Ввод газов рециркуляции в дутьевой воздух;

2. Впрыск воды в топку через щелевые форсунки, установленные в центральной части горелочных устройств, и подача газов рециркуляции;

3. Организация двухступенчатого сжигания путем отключения подачи природного газа на третий ярус горелок с вводом газов рециркуляции.

 

 

Рис. П.2.1 - Схема ЗАГ котла ТГМП-204ХЛ

Таблица П.2.1 - Расчет концентрации оксидов азота для котла ТГМП-204ХЛ

 

Определяемая величина	Размерность	Формула или обоснование	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
			с вводом газов рециркуляции	с вводом газов рециркуляции и впрыском воды	двухступенчатое сжигание с вводом газов рециркуляции
1	2	3	4	5	6
Конструктивные параметры
Ширина топки в свету aT	м	Исходные данные	20,66	20,66	20,66
Глубина топки в свету bT	м	То же	10,26	10,26	10,26
Диаметр амбразуры горелок Da	м	-"-	1,5	1,5	1,5
Диаметр экранных труб dэ	мм	-"-	32	32	32
Угловой коэффициент x		Котел в газоплотном исполнении	1	1	1
Расстояние между осями горелок:
первого и второго яруса h1,2	м	Исходные данные	3	3	3
второго и третьего яруса h2,3	м	То же	3	3	3
Количество работающих по топливу горелок nГ	-	-"-	36	36	24
Режимные параметры
Теплота сгорания топлива	МДж/м3	Исходные данные	35,3	35,3	35,3
Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сжигания топлива,	м3/м3	То же	9,52	9,52	9,52
Теоретический объем газов, образовавшихся при сжигании топлива при a = 1,0,	м3/м3	-"-	10,68	10,68	10,68
Объем трехатомных газов	м3/м3	-"-	1,0	1,0	1,0
Теоретический объем азота	м3/м3	-"-	7,53	7,53	7,53
Расчетный расход топлива Bp	м3/с	-"-	55,9	55,9	55,9
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки	-	-"-	1,07	1,05	1,05
Присосы холодного воздуха в топку DaT	-	-"-	0	0	0
Температура горячего воздуха tгв	°С	-"-	360	360	360
Энтальпия горячего воздуха	МДж/м3	Таблица XVI, "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	4,631	4,631	4,631
Температура холодного воздуха tхв	°С	Принято согласно "Тепловому расчету котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	30	30	30
Энтальпия холодного воздуха	МДж/м3	Таблица XVI, "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	0,378	0,378	0,378
Доля газов рециркуляции, подаваемых в топку, R	-	Исходные данные	0,05	0,05	0,05
Температура газов рециркуляции tгр	°С	То же	390	390	390
Энтальпия продуктов сгорания  при a = 1,0 и t = tгр	МДж/м3	Таблица XVI, "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	5,926	5,926	5,926
Энтальпия воздуха  при a = 1,0 и t = tгр	МДж/м3	То же	5,026	5,026	5,026
Доля воздуха, подаваемого во вторую ступень горения, d	-	Исходные данные	-	-	0,33
Водотопливное отношение Gвл/Gтпл (по массе)	кг/кг	То же	-	0,17	-
Плотность природного газа	кг/м3	-"-	-	0,712	-
Водотопливное соотношение g	кг/м3		-	0,121	-
Температура воды, подаваемой в топку, tвл	°С	Исходные данные	-	20	-
Давление воды, подаваемой в топку, pвл	МПа	То же	-	0,1	-
Энтальпия вводимой влаги iвл	МДж/кг	Таблица XXIV, "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	-	0,084	-
Расчет
Избыток воздуха в горелке aГ	-		1,07	1,05	0,7
Коэффициент, учитывающий конструкцию горелочного устройства, KГ	-	Таблица 4.1	1	1	1
Коэффициент, учитывающий место ввода газов рециркуляции, KR	-	Таблица 4.3	1	1	1
Тепло, вносимое в ЗАГ с воздухом, Qв	МДж/м3		4,995	4,863	3,242
Присосы холодного воздуха в водяном экономайзере DaВЭ (два пакета)	-	Опускной газоход газоплотный; DaВЭ для одного пакета принимается по таблице XVII "Теплового расчета котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	0,02	0,02	0,02
Коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов из конвективного газохода на рециркуляцию aотб	-		1,09	1,07	1,07
Энтальпия газов рециркуляции Iгр	МДж/м3		6,378	6,278	6,278
Тепло, вносимое в зону активного горения с рециркулирующими газами, Qгр	МДж/м3	Qгр = KR · R · Iгр	0,319	0,314	0,314
Теплота парообразования r	МДж/кг	Таблица XXIII, "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	-	2,512	-
Тепло, вносимое в зону активного горения с водой, Qвл	МДж/кг	Qвл = g · (iвл - r)	-	-0,413	-
Коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения aЗАГ	-	aЗАГ = aГ + 0,5 · DaТ	1,07	1,05	0,7
Степень выгорания топлива в зоне активного горения bсг	-	Таблица 4.2	0,98	0,95	0,609
1-е приближение
Ожидаемая адиабатная температура Тад	К	Принимается	2270	2200	2150
Ожидаемая адиабатная температура Jад	°С	Тад - 273	1997	1927	1877
Температурный коэффициент kt	-	kt = (Jад - 1200) / 1000	0,797	0,727	0,677
Средняя теплоемкость продуктов сгорания сг	МДж м3·°С	Формула (4.15)	1,677х10-3	1,667х10-3	1,661х10-3
Средняя теплоемкость воздуха св	МДж м3·°С	Формула (4.17)	1,533х10-3	1,527х10-3	1,522х10-3
Теплоемкость водяных паров свл	МДж м3·°С	Формула (4.18)	-	1,952х10-3	-
Адиабатная температура горения топлива Тад	К	Формула (4.5)	2282	2210	2189
2-е приближение
Ожидаемая адиабатная температура	К	Принимается	2278	2207	2185
Ожидаемая адиабатная температура Jад	°С	Тад - 273	2005	1934	1912
Температурный коэффициент kt	-	kt = (Jад - 1200) / 1000	0,805	0,734	0,712
Средняя теплоемкость продуктов сгорания сг	МДж м3·°С	Формула (4.15)	1,678·10-3	1,668·10-3	1,665·10-3
Средняя теплоемкость воздуха св	МДж м3·°С	Формула (4.17)	1,534·10-3	1,528·10-3	1,526·10-3
Теплоемкость водяных паров свл	МДж м3·°С	Формула (4.18)	-	1,954·10-3	-
Адиабатная температура горения топлива Тад	К	Формула (4.5)	2280	2209	2185
Высота зоны активного горения	м	Для обычного сжигания - ф-ла (4.26а); для ступенчатого сжигания - ф-ла (4.26б) (см. рисунки 4.1 и П.2.1)	10,5	10,5	8,25
Объем дымовых газов, образовавшихся при сжигании 1 м3 газа без ввода газов рециркуляции и влаги в ЗАГ, Vг	м3/м3		11,337	11,113	7,385
Объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 м3 газа при вводе в ЗАГ газов рециркуляции и влаги,	м3/м3	Формула (4.28)	11,915	11,903	7,953
Высота зоны активного горения с учетом ввода газов рециркуляции и влаги hЗАГ	м		11,04	11,25	8,89
Поверхность расположенных в зоне активного горения:
фронтовых экранов Fф	м2	Fф = aT · hЗАГ	228,09	232,43	183,67
задних экранов Fз	м2	Fз = aT · hЗАГ	228,09	232,43	183,67
боковых экранов Fб	м2	Fб = bT · hЗАГ	113,27	115,43	91,21
горелок FГ	м2		63,61	63,61	53,01
сечений, ограничивающих зону активного горения сверху и снизу, Fверх и Fниж	м2	Fверх = Fниж = aT · bT	211,97	211,97	211,97
Площадь поверхностей, расположенных ниже ЗАГ, (см. рисунок П.2.1):
фронтовых экранов	м2		27,89	27,89	27,89
задних экранов	м2		27,89	27,89	27,89
боковых экранов	м2		13,85	13,85	13,85
пода Fп	м2	Fп = aT · bT	211,97	211,97	211,97
Коэффициент тепловой эффективности настенных экранов yэ	-	Таблица 6.3, "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	0,65	0,65	0,65
Коэффициент тепловой эффективности пода, закрытого шамотным кирпичом, yп	-	То же	0,1	0,1	0,1
Коэффициент, характеризующий отдачу тепла излучением в вышерасположенную зону, y'	-	Согласно рекомендациям "Теплового расчета котельных агрегатов (нормативный метод)". - СПб.: ЦКТИ, 1998.	0,1	0,1	0,1
Коэффициент, характеризующий отдачу тепла в сторону пода, y"	-		0,255	0,255	0,255
Средняя тепловая эффективность поверхностей, ограничивающих ЗАГ, yЗАГ	-		0,432	0,434	0,409
Среднеинтегральная температура продуктов сгорания	К		1979	1916	1916
Полная поверхность зоны активного горения fЗАГ	м2	fЗАГ = 2 · aT · bT + 2 (aT + bT) · hЗАГ	1106,66	1119,64	973,70
Теплонапряжение зоны активного горения qЗАГ	МВт/м2		2,014	1,912	1,440
Отраженный поток в зоне активного горения	МВт/м2		1,144	1,082	0,851
Коэффициент заполнения топочной камеры x	-	П.4.21	0,8	0,8	0,8
Время пребывания продуктов сгорания ЗАГ tЗАГ	с		0,388	0,409	0,483
Массовая концентрация оксидов азота  в пересчете на NO2 во влажных продуктах сгорания при aЗАГ	г/м3	Формула (4.1)	1,084	0,859	0,824 (aЗАГ = 0,7)
Теоретический объем образовавшихся сухих газов (при a = 1,0)	м3/м3		8,53	8,53	8,53
Массовая концентрация оксидов азота в пересчете на NO2 и стандартные условия (сухие газы, a = 1,4)	г/м3	Формула (4.30)	0,988	0,771	0,494

В третьем варианте доля воздуха, подаваемого во вторую ступень, составляет 0,33, а коэффициент избытка воздуха в горелках первого и второго ярусов (при a_T = 1,05) рассчитывается следующим образом.

Действительный объем воздуха, подаваемого в топку, м³/с, при равном количестве горелок в ярусах представляет собой сумму

,                                               (П.2.1)

где  - объем воздуха, подаваемого в первые два яруса горелок;  - объем воздуха, подаваемого в третий ярус горелок.

Коэффициент избытка воздуха определяется как

,                                                          (П.2.2)

где  - теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сжигания топлива (a = 1).

Коэффициент избытка воздуха в двух первых ярусах горелок

,                                                    (П.2.3)

где  (исходя из условия a_T = 1,05).

Таким образом, избыток воздуха в горелках первых двух ярусов при долях воздуха, подаваемого в первую ступень горения d = 0,67 и во вторую ступень горения (третий ярус горелок) d = 0,33, составляет примерно 0,7.