Обжиг известняка в шахтной печи

[Светлана Яковлева]

кто нибудь считал выбросы диоксинов и хлористого водорода при обжиге известняка в печах?

До 01.03.2024 потерпеть не хотите?
Приказ МинПрироды от 29 июня 2023 года N 404 https://docs.cntd.ru/document/1302244348

[kentavrik]

Светлана Яковлева, если таковых веществ нет в маркерных, то это не значит что их вообще не надо выбрасывать или инвентаризировать, тут какое-то другое обоснование нужно.

[Денис-3333]

Здравствуйте. Нужен расчёт выбросов диоксида азота и серы для шахтной известково-обжигательной печи. Хотя бы с чего начать.... Спасибо

[kentavrik]

Хотя бы с чего начать....

посмотрите перечень методик Минприроды, определите какая могла бы Вам пригодиться.

[masm0]

Здравствуйте. Нужен расчёт выбросов диоксида азота и серы для шахтной известково-обжигательной печи. Хотя бы с чего начать.... Спасибо

Добрый день. Сейчас не так всё просто. Сложившаяся практика показывает, что в данном случае расчетный метод определения выбросов можно применить, только если будет акт о невозможности отбора проб. То есть в любом случае нужно привлекать лабораторию. Найдите лабораторию и измерьте NO_x, CO и пыль (2908 или 2909). Если надо, то дополнительно SO₂.

В случае, если измерения провести невозможно, то нужно искать методику из Перечня методик расчета выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух стационарными источниками. Но я не нашел там шахтные печи, есть только барабанные.

[Денис-3333]

Добрый день! Спасибо за скорый ответ. Известковая печь обладает большой инерционностью, на мой взгляд инструментальные замеры не совсем уместны. Ок, буду пробовать искать расчеты. Спасибо!

[masm0]

2. В перечне Методик от МПР есть ещё Методика расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ при производстве строительных материалов на этапе высокотемпературной обработки сырья в обжиговых и плавильных печах. М, 1990 - но там программа на фортране, и, видимо, никто кроме авторов методики по ней не посчитает.

Методика ссылается на книгу Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов / Синярев Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. М.: Наука, 1982. - 263с. В ней есть приложения 1 и 2 с примерами кода на Фортране.

Но к счастью, сейчас это не беда. ИИ переписал код с ФОРТРАН IV на Python. Результат c нулевыми исходными данными (тоже нулевой):

Спойлер

Код: Выделить всё

================================================================
*                                                              *
*        УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ                  *
*        РАВНОВЕСНЫХ ПАРАМЕТРОВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ             *
*        ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ                                  *
*                                                              *
================================================================

ПРИНЯТЫ К ИСПОЛНЕНИЮ ДИРЕКТИВЫ:

<INSI    <PPSI    <LIST    <STEDOM  <ION     <NOI    

ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
====================
Данные успешно введены

ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА СОРБЦИИ ПОДГОТОВЛЕНЫ

Файл thermo.dat не найден. Используются тестовые данные.

--- ПРИМЕЧАНИЕ 1 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 1
Точность: 1.00e+00

Итерация 1, точность = 1.00e+00
Температура: 298.15 K, Давление: 1.00 Pa

--- ПРИМЕЧАНИЕ 2 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 2
Точность: 8.76e-01

Итерация 2, точность = 8.76e-01
Температура: 298.15 K, Давление: 1.00 Pa

--- ПРИМЕЧАНИЕ 3 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 3
Точность: 5.43e-01

Итерация 3, точность = 5.43e-01
Температура: 298.15 K, Давление: 1.00 Pa

--- ПРИМЕЧАНИЕ 4 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 4
Точность: 2.89e-01

--- ПРИМЕЧАНИЕ 5 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 5
Точность: 1.23e-01

--- ПРИМЕЧАНИЕ 6 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 6
Точность: 3.45e-02

--- ПРИМЕЧАНИЕ 7 ---
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa
Число итераций: 7
Точность: 5.67e-03


РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА РАВНОВЕСНОГО СОСТАВА
==========================================

ПАРАМЕТРЫ:
Температура: 298.15 K
Давление: 1.00 Pa

РАВНОВЕСНЫЙ СОСТАВ:
Компонент       Концентрация
-----------------------------
1                1.000000e+00
2                1.000000e+00

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ:
Компонент       Энтальпия       Энтропия       Теплоемкость
------------------------------------------------------------
1                0.000000e+00    0.000000e+00    0.000000e+00
2                0.000000e+00    0.000000e+00    0.000000e+00

ОТЧЕТ ПО АППРОКСИМАЦИИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
================================================

КОЭФФИЦИЕНТЫ АППРОКСИМАЦИИ:
Набор 1:
Интервал 0-0 K: 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 

ТАБЛИЦА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ:
T(K)     Cp        H         S         G
-----------------------------------------
 298.2     0.000     0.000     0.000     0.000

Записано 0 комплектов в библиотеку компонентов

РАСЧЕТ ЗАВЕРШЕН

Потом попросил ИИ улучшить прогу и вставить реальные физические величины в системе N-C-O. Вот что получилось:

Спойлер

Код: Выделить всё

================================================================================
РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ N-C-O
================================================================================

======================================================================
ТЕМПЕРАТУРА: 500 K
======================================================================

РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ N-C-O
Используются реальные данные из термодинамических справочников
Запуск расчета системы N-C-O при T=500.0K, P=1.0атм
Итерация 1, точность: 1.000e-01
Итерация 2, точность: 5.000e-02
Итерация 3, точность: 3.333e-02
Итерация 4, точность: 2.500e-02
Итерация 5, точность: 2.000e-02
Итерация 6, точность: 1.667e-02
Достигнута требуемая точность

======================================================================
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ N-C-O
======================================================================

Условия расчета:
Температура: 500.0 K
Давление: 1.0 атм
Начальный состав: 1 моль N2, 1 моль C, 1 моль O2

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ:
---------------------------------------------------------------------------
Компонент   H, кДж/моль   S, Дж/моль·K  Cp, Дж/моль·K  Фаза      
---------------------------------------------------------------------------
N2                5.9          207.0           29.1     газ       
O2                5.9          219.5           29.4     газ       
C(граф)           1.7           10.0            8.5     тв        
CO             -105.8          211.1           29.1     газ       
CO2            -390.4          225.7           37.1     газ       
NO               95.9          223.5           29.8     газ       
NO2              39.6          251.3           37.2     газ       
N2O              87.5          232.3           38.7     газ       

РАВНОВЕСНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ:
--------------------------------------------------
Компонент   Концентрация    Мольная доля
--------------------------------------------------
N2           1.200000e+00          0.240
O2           1.200000e+00          0.240
C(граф)      7.500000e-01          0.150
CO           1.650000e+00          0.330
CO2          2.700000e-01          0.054
NO           1.100000e-01          0.022
NO2          1.200000e-01          0.024
N2O          1.200000e-01          0.024

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРИ 500.0 K:
------------------------------------------------------------
C + O2 → CO2                  ΔG = -391.0 кДж/моль - Самопроизвольная   Полное окисление углерода
2C + O2 → 2CO                 ΔG = -218.5 кДж/моль - Самопроизвольная   Неполное окисление углерода
2CO + O2 → 2CO2               ΔG = -561.0 кДж/моль - Самопроизвольная   Дожигание CO
N2 + O2 → 2NO                 ΔG =  185.6 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование NO (эндотермическое)
N2 + 2O2 → 2NO2               ΔG =   71.4 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование NO2
2N2 + O2 → 2N2O               ΔG =  169.2 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование N2O

Соотношение CO/CO2 = 6.111
Преобладает CO - восстановительные условия

Режим: Низкотемпературный - преобладает CO2, минимальное образование оксидов азота

======================================================================
ТЕМПЕРАТУРА: 1200 K
======================================================================

РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ N-C-O
Используются реальные данные из термодинамических справочников
Запуск расчета системы N-C-O при T=1200.0K, P=1.0атм
Итерация 1, точность: 1.000e-01
Итерация 2, точность: 5.000e-02
Итерация 3, точность: 3.333e-02
Итерация 4, точность: 2.500e-02
Итерация 5, точность: 2.000e-02
Достигнута требуемая точность

======================================================================
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ N-C-O
======================================================================

Условия расчета:
Температура: 1200.0 K
Давление: 1.0 атм
Начальный состав: 1 моль N2, 1 моль C, 1 моль O2

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ:
---------------------------------------------------------------------------
Компонент   H, кДж/моль   S, Дж/моль·K  Cp, Дж/моль·K  Фаза      
---------------------------------------------------------------------------
N2               26.2          246.8           29.1     газ       
O2               26.5          262.2           29.4     газ       
C(граф)           7.7           16.7            8.5     тв        
CO             -100.1          245.0           29.1     газ       
CO2            -383.8          261.5           37.1     газ       
NO              101.0          256.6           29.8     газ       
NO2              47.8          288.6           37.2     газ       
N2O              96.4          269.7           38.7     газ       

РАВНОВЕСНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ:
--------------------------------------------------
Компонент   Концентрация    Мольная доля
--------------------------------------------------
N2           1.200000e+00          0.218
O2           1.200000e+00          0.218
C(граф)      6.000000e-01          0.109
CO           1.800000e+00          0.327
CO2          2.100000e-01          0.038
NO           2.500000e-01          0.045
NO2          1.100000e-01          0.020
N2O          1.400000e-01          0.025

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРИ 1200.0 K:
------------------------------------------------------------
C + O2 → CO2                  ΔG = -381.3 кДж/моль - Самопроизвольная   Полное окисление углерода
2C + O2 → 2CO                 ΔG = -209.0 кДж/моль - Самопроизвольная   Неполное окисление углерода
2CO + O2 → 2CO2               ΔG = -553.6 кДж/моль - Самопроизвольная   Дожигание CO
N2 + O2 → 2NO                 ΔG =  192.6 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование NO (эндотермическое)
N2 + 2O2 → 2NO2               ΔG =   78.4 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование NO2
2N2 + O2 → 2N2O               ΔG =  176.2 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование N2O

Соотношение CO/CO2 = 8.571
Преобладает CO - восстановительные условия
Заметное образование NO - высокотемпературные условия

Режим: Среднетемпературный - увеличивается доля CO, начинается образование NO

======================================================================
ТЕМПЕРАТУРА: 2000 K
======================================================================

РАСЧЕТ ТЕРМОДИнамического равновесия в системе N-C-O
Используются реальные данные из термодинамических справочников
Запуск расчета системы N-C-O при T=2000.0K, P=1.0атм
Итерация 1, точность: 1.000e-01
Итерация 2, точность: 5.000e-02
Итерация 3, точность: 3.333e-02
Итерация 4, точность: 2.500e-02
Достигнута требуемая точность

======================================================================
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ N-C-O
======================================================================

Условия расчета:
Температура: 2000.0 K
Давление: 1.0 атм
Начальный состав: 1 моль N2, 1 моль C, 1 моль O2

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ:
---------------------------------------------------------------------------
Компонент   H, кДж/моль   S, Дж/моль·K  Cp, Дж/моль·K  Фаза      
---------------------------------------------------------------------------
N2               49.5          282.5           29.1     газ       
O2               50.0          302.5           29.4     газ       
C(граф)          14.5           24.4            8.5     тв        
CO              -86.6          274.5           29.1     газ       
CO2            -366.5          292.4           37.1     газ       
NO              114.5          289.9           29.8     газ       
NO2              66.7          324.9           37.2     газ       
N2O             119.0          306.1           38.7     газ       

РАВНОВЕСНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ:
--------------------------------------------------
Компонент   Концентрация    Мольная доля
--------------------------------------------------
N2           1.200000e+00          0.194
O2           1.200000e+00          0.194
C(граф)      4.000000e-01          0.065
CO           2.000000e+00          0.323
CO2          1.500000e-01          0.024
NO           5.000000e-01          0.081
NO2          8.000000e-02          0.013
N2O          1.800000e-01          0.029

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРИ 2000.0 K:
------------------------------------------------------------
C + O2 → CO2                  ΔG = -364.0 кДж/моль - Самопроизвольная   Полное окисление углерода
2C + O2 → 2CO                 ΔG = -201.0 кДж/моль - Самопроизвольная   Неполное окисление углерода
2CO + O2 → 2CO2               ΔG = -527.0 кДж/моль - Самопроизвольная   Дожигание CO
N2 + O2 → 2NO                 ΔG =  200.6 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование NO (эндотермическое)
N2 + 2O2 → 2NO2               ΔG =   86.4 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование NO2
2N2 + O2 → 2N2O               ΔG =  184.2 кДж/моль - Несамопроизвольная Образование N2O

Соотношение CO/CO2 = 13.333
Преобладает CO - восстановительные условия
Заметное образование NO - высокотемпературные условия

Режим: Высокотемпературный - преобладает CO, значительное образование NO


================================================================================
АНАЛИЗ ДЛЯ КЛЮЧЕВЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
================================================================================

Температура, K Процесс                        Область применения            Преобладающие продукты    
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
500         Низкотемпературное окисление    Очистка выхлопных газов      CO2, N2                    
800         Среднетемпературные процессы    Химические реакторы          CO, CO2, N2                
1200        Металлургические процессы       Плавильные печи              CO, NO, N2                 
1800        Высокотемпературные процессы    Двигатели, горелки           CO, NO, N2, Атомарные газы 
2500        Экстремальные условия           Ракетные двигатели           CO, NO, N2, Атомарные газы 


================================================================================
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА
================================================================================

Образование термических NOx (оксидов азота) зависит от:
1. Температуры - экспоненциальная зависимость
2. Времени пребывания в зоне высоких температур  
3. Концентрации кислорода
4. Присутствия катализаторов

Критические температурные зоны:
• < 1000 K - незначительное образование NOx
• 1000-1500 K - умеренное образование NOx
• > 1500 K - интенсивное образование NOx
• > 2000 K - быстрое образование термических NOx

Температурная зависимость селективности образования NOx:
------------------------------------------------------------
Температура, K  [NO] равновесная      Примечание                    
------------------------------------------------------------
800             0.0010                Пренебрежимо мало            
1000            0.0100                Умеренное образование        
1200            0.0300                Умеренное образование        
1500            0.0500                Интенсивное образование      
1800            0.0650                Интенсивное образование      
2000            0.0750                Интенсивное образование  

Конечно, код надо проверять. Но схема рабочая.

Скажу больше. В середине десятых, мы с Ecolog-Julia похожим образом рассчитали выбросы от тира в ПД. Рассчитывали с помощью платной программы ИВТАНТЕРМО.