Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС

Назва: 
Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС

Download

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС

РД 34.02.305-98

УДК 662.611:66.074.3

Срок действия установлен

с 1998-01-01

до 2008-07-01

РАЗРАБОТАН Всероссийским дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом (ВТИ)

ИСПОЛНИТЕЛИ В.П. Глебов, А.А. Иванова, В.Р. Котлер, Е.Н. Медик, А.Г. Тумановский, А.Н. Чугаева

УТВЕРЖДЕН Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 21.01.1998г.

Первый заместитель начальника Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России"

А.П. Берсенев

СОГЛАСОВАН Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды (письмо № 02-12/30-15 от 19.01.98 г.)

Первый заместитель Председателя Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды

А.Ф. Порядин

ВЗАМЕН РД 34.02.305-90

Периодичность проверки - 5 лет

Настоящий руководящий документ распространяется на паровые котлы паропроизводительностью от 30 т/ч и водогрейные котлы мощностью от 35 МВт (30 Гкал/ч), а также на стационарные газотурбинные установки. Документ устанавливает методы определения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ с дымовыми газами котлов и газотурбинных установок тепловых электростанций и котельных по данным периодических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлив.

Руководящий документ используется для:

- составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух);

- установления норм предельно допустимых и временно согласованных выбросов в соответствии с действующими указаниями по определению ПДВ (ВСВ);

- планирования работ по снижению выбросов;

- составления экологического паспорта электростанции;

- периодического контроля выбросов в порядке, установленном РД 34.02.306-96 "Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и в котельных".

При определении валовых выбросов загрязняющих веществ за отчетный период в тоннах значения исходных величин, входящих в расчетные формулы, следует принимать по отчетным данным ТЭС, усредняя их за этот период.

При определении максимальных выбросов загрязняющих веществ в г/с значение расхода топлива следует принимать, исходя из наибольшей электрической и тепловой нагрузок котельной установки за отчетный период.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ

1.1 Суммарное количество Мj загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т), рассчитывается по уравнению

,                                                             (1)

где сj - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха a0 = 1,4 и нормальных условиях*, мг/нм3; определяется по п. 1.2;

__________________

* Температура 273 К и давление 101,3 кПа.

Vcг - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1 нм3) топлива, при a0 = 1,4, нм3/кг топлива (нм3/нм3 топлива);

Вр - расчетный расход топлива, определяется по п. 1.3; при определении выбросов в граммах в секунду Bp берется в т/ч (тыс. нм3); при определении выбросов в тоннах Bp берется в т (тыс. нм3);

kп - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах в секунду kп = 0,278·10-3; при определении выбросов в тоннах kп = 10-6.

1.2 Массовая концентрация загрязняющего вещества j рассчитывается по измеренной* концентрации , мг/нм3, по соотношению

,                                                                   (2)

где a - коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.

__________________

* Измерение концентрации загрязняющих веществ регламентируется соответствующими положениями отраслевых методических документов по инвентаризации (нормированию контролю) выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

1ppm = 1 см3, м3 = 1нсм3, нм3 = 0,0001 % об.

При использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию загрязняющего вещества j, массовая концентрация рассчитывается по соотношению

,                                                                (3)

где Ij - измеренная объемная концентрация при коэффициенте избытка воздуха a, ррm*;

rj - удельная масса загрязняющего вещества, кг/нм3.

_________________________

* 1ppm = 1 см3, м3 = 1нсм3, нм3 = 0,0001 % об.

Для основных газообразных загрязняющих веществ, содержащихся в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах котельных установок (оксидов азота в пересчете на NO2, оксида углерода и диоксида серы), значения удельной массы составляют:

 кг/нм3,

 кг/нм3,                                                            (4)

 кг/нм3

Коэффициент избытка воздуха с достаточной степенью точности может быть найден по приближенной кислородной формуле

,                                                                (5)

где О2 - измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, %*.

__________________

* Для более точного определения a в уравнение (5) следует подставить значение концентрации избыточного кислорода

Однако если обеспечен нормальный топочный режим, то содержание СО, H2, СH4 и СnНm не превышает 0,01 % по объему, и можно считать, что

.

При расчете максимальных выбросов загрязняющего вещества в г/с берутся максимальные значения массовой концентрации этого вещества при наибольшей тепловой и электрической нагрузках за отчетный период.

При определении валовых выбросов в т за длительный промежуток времени необходимо использовать среднее значение массовой концентрации загрязняющего вещества за этот промежуток. Среднее значение массовой концентрации рассчитывается по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла. При этом пользуются заранее построенные зависимости концентраций загрязняющих веществ от нагрузки котла. Построение указанных зависимостей проводится не менее чем по трем точкам - при минимальной, средней и максимальной нагрузках.*

____________________

* При определении валовых выбросов диоксида серы за длительный промежуток времени следует использовать расчетный метод (см п. 2.2 раздела 2. данного руководящего документа).

1.3 Расчетный расход топлива Вр, т/ч (тыс. нм3) или т (тыс. нм3), определяется по соотношению

,                                                                   (6)

где В – полный расход топлива на котел, т/ч (тыс. нм3) или т (тыс. нм3);

q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %.

Значение В определяется по показаниям прибора или по обратному тепловому балансу (при проведении испытаний котла).

1.4 Расчет объема сухих дымовых газов Vсг проводится по нормативному методу* по химическому составу сжигаемого топлива или табличным данным. Расчетные формулы приведены также в Приложении А.

________________

* Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. - М., Энергия, 1973.

При недостатке информации о составе сжигаемого топлива объем сухих дымовых газов может быть рассчитан по приближенной формуле

,                                                                         (7)

где  - теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/нм3);

K - коэффициент, учитывающий характер топлива и равный:

для газа .......................................................... 0,345

для мазута ...................................................... 0,355

для каменных углей ...................................... 0,365

для бурых углей ............................................ 0,375

1.5 С учетом (3), (5) и (7) соотношение (1) для расчета суммарного количества загрязняющего вещества j (при использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию в ppm) записывается в виде

.                                                        (8)

С учетом (4) выбросы оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы рассчитывается по соотношениям

,                                                   (9)

,                                                  (10)

.                                                 (11)

На рисунках Б1-Б3 (Приложение Б) приведены номограммы, которые позволяют графически оценить выбросы в г/с в атмосферу газообразных загрязняющих веществ. В формулах, соответствующих номограммам, вместо kn подставлено его значение, равное 0,278·10-3.

1.6 В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяется на составляющие (с учетом различия в молекулярной массе этих веществ)

,                                                               (12)

,                                           (13)

где  и  - молекулярный вес NO и NO2, равный 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 наблюдений организаций Госкомгидромета, но не более 0,8.

Пример расчета газообразных выбросов загрязняющих веществ в атмосфмеру приведен в Приложении В.

1.7 При совместном сжигании различных видов топлива суммарное количество M загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу (г/с, т), определяется по экспериментальным зависимостям его массовой концентрации от нагрузки котла. Графики указанных зависимостей строятся для каждого вида сжигаемого топлива не менее чем по трем экспериментальным точкам при минимальной, средней и максимальной нагрузках.

Расчет выполняется по формуле (1). При этом максимальные выбросы в г/с рассчитываются по п. 1.7.1 и валовые (т) - по п. 1.7.2.

1.7.1 Для определения максимальных выбросов загрязняющего вещества j в г/с в формулу (1) необходимо подставить максимальное значение массовой концентрации сj.

Максимальное значение сj в мг/нм3 определяется по формуле

,                                                 (14)

где сjmax1 и сjmax2 - максимальные значения массовой концентрации загрязняющего вещества j при сжигании топлив первого и второго видов, соответственно, мг/нм3; определяются по экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки котла;

dmax - максимальная доля топлива (по теплу), создающего наибольшую (из cjmax1 и сjmах2) концентрацию загрязняющего вещества j; определяется на основании топливного баланса в период работы котла на максимальной нагрузке.

Объем сухих газов Vсг рассчитывается по формуле

,                                                 (15)

где Vcг1 и Vcг2 - объемы сухих дымовых газов, образующихся при сжигании топлива первого и второго видов соответственно, нм3/кг усл. топл.; определяются по нормативному методу или согласно п. 1.4 данной методики и пересчитываются на условное топливо.

Расчетный расход топлива Вр определяется по формуле

,                                                                (16)

где Вр1 и Вр2 - расчетные расходы топлива первого и второго видов, т усл. топл./ч; определяются при максимальной нагрузке и максимальной доле топлива (по теплу), создающего наибольшую концентрацию загрязняющего вещества j.

1.7.2 Для определения валовых выбросов загрязняющего вещества j в т в формулу (1) необходимо подставить среднее за отчетный период значение массовой концентрации cj.

Среднее значение массовой концентрации cj в мг/нм3 определяется по формуле

,                                                         (17)

где cjcp1 и cjcp2 - средние значения массовых концентраций загрязняющего вещества j при сжигании топлив первого и второго видов при средней за отчетный период нагрузке, мг/нм3; определяются по экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки котла;

d - доля топлива (по теплу) первого вида за отчетный период.

Объем сухих газов Vcг рассчитывается по формуле

,                                                          (18)

где Vсг1 и Vcг2 - объемы сухих дымовых газов при сжигании по отдельности топлив первого и второго вида, соответственно, нм3/кг усл. топл.; определяются по нормативному методу или согласно п. 1.4 данной методики и пересчитываются на условное топливо.

Расчетный расход топлива Вропределяется по формуле

,                                                                (19)

где Вр1 и Вр2 - расчетные расходы топлив первого и второго видов за отчетный период соответственно, т усл. топл.

Пример расчета максимальных и валовых выбросов оксидов азота при совместном сжигании газа и угля приведен в Приложении Г.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ

2.1 Оксиды азота

2.1.1 Расчет выбросов оксидов азота для котельных установок с факельным методом сжигания топлива

В исключительных случаях при отсутствии возможности измерить концентрацию оксидов азота в дымовых газах действующих котлов допускается, по согласованию с местным органом Госкомэкологии РФ, определение выбросов оксидов азота расчетным методом. Для этого рекомендуется использовать РД 34.02.304-95 "Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций". Эти методические указания распространяются на паровые котлы паропроизводительностью от 75 т/ч и водогрейные котлы тепловой производительностью от 58 МВт (50 Гкал/ч), сжигающие твердое, жидкое и газообразное топливо в топочных устройствах с факельным методом сжигания.

Для паровых котлов паропроизводительностью 30-75 т/ч и водогрейных котлов тепловой мощностью 35-58 МВт (30-50 Гкал/ч) используется следующий расчетный метод.

Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2 в г/с (т), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, рассчитывается по соотношению

,                      (20)

где В - расход топлива, т усл. топл./ч (т усл. топл.);

 - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, определяется по п. 2.1.1.1, кг/т усл. топл.;

q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

b1 - коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива, определяется по п. 2.1.1.2;

b2 - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок и равный:

для вихревых горелок . . . . . . . . . . 1,0,

для прямоточных горелок . . . . . . . 0,85;

b3 - коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления и равный:

при твердом шлакоудалении . . . . 1,0,

при жидком шлакоудалении  . . . . 1,6;

e1 - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов на выход оксидов азота в зависимости от условий подачи их в топку, определяется по п. 2.1.1.3;

e2 - коэффициент, характеризующий уменьшение выбросов оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части воздуха dв помимо основных горелок при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом; определяется по рисунку Д1 Приложения Д;

r - степень рециркуляции дымовых газов, %;

hаз - доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке;

no и nк - длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год;

kn - коэффициент пересчета; при расчете валовых выбросов в граммах в секунду kn = 0,278; при расчете выбросов в тоннах kn = 10-3.

2.1.1.1 Коэффициент  вычисляется по эмпирическим формулам:

для паровых котлов паропроизводительностью от 30 до 75 т/ч

,                                                           (21)

где Dн и Dф - номинальная и фактическая паропроизводительность котла соответственно, т/ч;

- для водогрейных котлов производительностью от 125-210 ГДж/ч (30-50 Гкал/ч)

,                                                               (22)

где Qн и Qф - номинальная и фактическая тепловая производительность котла соответственно, ГДж/ч;

Примечание – В случае сжигания твердого топлива в формулы (21) - (22) вместо Dф и Qф подставляются Dн и Qн

2.1.1.2 Значения b1 при сжигании твердого топлива вычисляют по формулам:

при aт £ 1,25             b1 =0,178 + 0,47N г,                                             (23)

при aт >1,25             b1 = (0,178+0,47N г)aт/1,25,                               (24)

где N г — содержание азота в топливе, % на горючую массу.

При сжигании жидкого и газообразного топлива значения коэффициента b1 принимаются по таблице 1.

Таблица 1

Коэффициент избытка воздуха в топочной камере aт

b1

> 1,05

1,0

1,05 - 1,03

0,9

< 1,03

0,75

При одновременном сжигании топлива двух видов и расходе одного из них более 90 % значение коэффициента b1 следует принимать по основному виду топлива. В остальных случаях коэффициент b1 определяют как средневзвешенное значение по топливу. Для топлива двух видов

,                                                               (25)

где ,  и В', В" - соответственно коэффициенты и расходы топлива каждого вида на котел.

2.1.1.3 Значения коэффициента e1 при номинальной нагрузке и степени рециркуляции дымовых газов r менее 20 % принимают равными:

при сжигании газа и мазута и вводе газов рециркуляции

в под топки (при расположении горелок

на вертикальных экранах) ....................................................... 0,0025,

через шлицы под горелками ...................................................0,015,

по наружному каналу горелок ................................................ 0,025,

в воздушное дутье и рассечку двух воздушных потоков ..... 0,035;

при высокотемпературном сжигании1) твердого топлива и вводе газов рециркуляции

в первичную аэросмесь ........................................................... 0,010,

во вторичный воздух ............................................................... 0,005;

при низкотемпературном сжигании2) твердого топлива e1 = 0.

При нагрузке меньше номинальной коэффициент e1 умножают на коэффициент f, определяемый по соотношению

.                                                                  (26)

Формула (26) справедлива при 0,5 Dф/Dн 1.

_____________________

1)Под высокотемпературным сжиганием понимают сжигание всех углей в топках с жидким шлакоудалением, а также с низшей теплотой сгорания, равной или более 23,05 МДж/кг, в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела, равной или более 1500 °С.

2)Под низкотемпературным сжиганием понимают сжигание твердого топлива с низшей теплотой сгорания менее 23,05 МДж/кг в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела менее 1500 °С.

2.1.2 Расчет выбросов оксидов азота для газотурбинных установок

Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2, поступающих в атмосферу с отработавшими газами газотурбинных установок, г/с или т, вычисляют по соотношению

,                                                             (27)

где  - концентрация оксидов азота в отработавших газах в пересчете на NO2, мг/нм3;

Vcг - объем сухих дымовых газов за турбиной, нм3/кг топлива (нм3/нм3 топлива), вычисляемый по формуле

,                                                     (28)

где - теоретический объем газов, нм3/кг топл. (нм3/нм3 топл.);

V0 - теоретически необходимый объем воздуха, нм3/кг топл. (нм3/нм3 топл.);

aот - коэффициент избытка воздуха в отработавших газах за турбиной;

 - теоретический объем водяных паров, нм3/кг топл. (нм3/нм3 топл.);

В - расход топлива в камере сгорания, т/ч (тыс. нм3) или т (тыс. нм3); при определении выбросов в граммах в секунду B берется в т/ч (тыс. нм3); при определении в тоннах В берется т (тыс. нм3);

kn - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/сkn =0,278·10-3; при определении выбросов в тkn = 10-6.

В таблице 2 приведены концентрации оксидов азота  (в пересчете на NO2) в отработавших газах ГТУ на номинальных режимах для некоторых действующих установок.

Таблица 2

 

Тип ГТУ

Тип камеры сгорания

Вид топлива

Коэффи-циент

Содержание кислорода в

Концентрация оксидов азота, ,мг/нм3

       

продуктах сгорания, %

без совер-шенствования конструкций камер сгорания

с измене-нием конст-рукции

ГТ-100-750 ЛМЗ

регистровая, блочная

газотурбинное

4,1

15,9

275

-

 

ГТ-35-770 ХТЗ

регистровая, выносная

газ,

газотурбинное

4,6

4,7

16,4

16,5

225

200

-

-

 

ГТ-25-770-П ЛМЗ

регистровая, выносная

газ

5,5

17,0

135

-

 

ГТГ-12

высокофорси-рованная, блочная

дизельное

5,1

16,9

190

-

 

ГТН-25 НЗЛ

микрофа-кельная, кольцевая

газ

4,1

15,9

85

-

 

ГТЭ-150 ЛМЗ

высокофорси-рованная, блочная

газ, газотурбинное

3,5

3,5

15,0

15,0

220

270

150

210

 

ГТЭ-45 ХТЗ

регистровая, кольцевая

газ,

дизельное и газотурбинное

4,0

4,0

15,8

15,8

220

240

100

150

 
                             

При использовании в энергетических ГТУ высокофорсированных камер сгорания с последовательным вводом воздуха в зону горения и микрофакельных камер сгорания с подачей всего воздуха через фронтовое устройство концентрация оксидов азота в мг/нм3 приближенно вычисляется по формуле

,                                                           (29)

где а - коэффициент, зависящий от вида топлива и равный:

для высокофорсированных камер сгорания при сжигании:

природного газа.................................................. 1,8

газотурбинного и дизельного топлива ............ 2,4

для микрофакельных камер сгорания при сжигании:

природного газа ................................................. 6,2

газотурбинного и дизельного топлива ............ 7,7

kт - коэффициент, отражающий влияние температуры газов перед турбиной (Тгт) на образование NOx. Зависимости kт от Тгт для камер сгорания обоих типов представлены на рисунках Д2 и Д3 (Приложение Д).

kp - коэффициент, отражающий зависимость концентрации оксидов азота от давления в камере сгорания,

,                                                             (30)

где pв - давление воздуха в камере сгорания, МПа.

Для высокофорсированных камер сгорания формула (29) применима для режимов, близких к рабочему, а для микрофакельных - в широком диапазоне изменения режимных параметров:

aот = 3¸8;

Твозд = 200¸350 °С.

Эффективным способом снижения концентрации оксидов азота в уходящих газах энергетических ГТУ без коренного изменения конструкции камеры сгорания является впрыск воды или пара в зону горения.

Снижение концентрации оксидов азота при подаче влаги в зону горения можно оценить по формуле

,                                                              (31)

где  и  - концентрация оксидов азота соответственно при подаче влаги и без нее, мг/нм3;

kвл - коэффициент, учитывающий влияние расхода влаги; определяемый по рисунку Д4 (Приложение Д) в зависимости от отношения количества вводимой влаги Gвл к расходу топлива В.

Для сравнения концентрации NОx в продуктах сгорания различных ГТУ по действующим отечественным и зарубежным нормативно-техническим документам ее значение приводят к содержанию кислорода O2 = 15 % по формуле

,                                                          (32)

где  и  - приведенная и действительная концентрации оксидов азота, мг/нм3;

О2 - фактическое значение концентрации кислорода в продуктах сгорания ГТУ, %.

В связи с установленными раздельными ПДК на оксид и диоксид азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные их выбросы разделяются на составляющие, расчет которых проводится согласно п. 1.6 данной методики.

2.2 Оксиды серы

Суммарное количество оксидов серы , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т), вычисляют по формуле

,                            (33)

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т);

Sг - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц;

 - доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей установке;

nо и nк - длительность работы сероулавливающей установки и котла соответственно, ч/год.

Ориентировочные значения  при факельном сжигании различных видов топлива приведены ниже.

Топливо

торф..........................................................................................…….

0,15

сланцы эстонские и ленинградские ...........................................…

0,8

сланцы других месторождений ......................................................

0,5

экибастузский уголь ........................................................................

0,02

березовские угли Канско-Ачинского бассейна

 

для топок с твердым шлакоудалением ....................................

0,5

для топок с жидким шлакоудалением .....................................

0,2

другие угли Канско-Ачинского бассейна

 

для топок с твердым шлакоудалением ....................................

0,2

для топок с жидким шлакоудалением .....................................

0,05

угли других месторождений ...........................................................

0,1

мазут...................................................................................................

0,02

газ .......................................................................................................

0

Доля оксидов серы , улавливаемых в сухих золоуловителях (электрофильтрах, батарейных циклонах), принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях МС и MB эта доля зависит от общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива Sпр.

.                                                                    (34)

При принятых на тепловых электростанциях удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1-0,15 дм3/нм3  определяется по графику рисунка Д.5 Приложения Д.

При совместном сжигании топлива различных видов выбросы оксидов серы рассчитываются отдельно для топлива каждого вида и результаты суммируются.

Примечание - При разработке нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) следует применять балансово-расчетный метод, позволяющий более точно учесть выбросы диоксида серы. Это связано с тем, что сера распределена в топливе неравномерно. При определении максимальных выбросов в г/с используются максимальные значения содержания серы в топливе Sг за прошедший год. При определении валовых выбросов в т/год используются среднегодовые значения Sг.

2.3 Оксид углерода

Концентрацию оксида углерода в дымовых газах расчетным путем определить невозможно. Расчет выбросов СО следует выполнять по данным инструментальных замеров в соответствии с п. 1 данного руководящего документа.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

3.1 Определение выбросов твердых частиц по данным инструментальных замеров

Максимальный (г/с) выброс твердых частиц Мтв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

,                                                          (35)

где сэксп - замеренная массовая концентрация твердых частиц в дымовых газах при работе котла на максимальной нагрузке, г/м3;

Vгp - реальный объем дымовых газов, замеренный в том же сечении газохода или рассчитанный по составу топлива при рабочих условиях и работе котла на максимальной нагрузке, м3.

При совместном сжигании топлив разных видов расчет максимальных выбросов твердых частиц (г/с) проводится по данным инструментальных замеров, сделанных при работе котла на максимальной нагрузке и максимальной доле (по теплу) наиболее зольного вида топлива.

Валовые выбросы твердых частиц (т) за отчетный период следует определять расчетным методом.

3.2 Расчет выбросов твердых частиц

3.2.1 Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) Мтв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов (г/с, т), вычисляют по одной из двух формул:

                                            (36)

или

,                                    (37)

Где В - расход топлива, г/с (т);

Аг - зольность топлива на рабочую массу, %;

аун - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе);

hз- доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях, с учетом залповых выбросов*;

Гун - содержание горючих в уносе, %;

q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива. %;

Qiг - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

32,68 - теплота сгорания углерода, МДж/кг.

_____________________

* В расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок.

3.2.2 Количество летучей золы (Мз) в г/с (т), входящее в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле

.                                                (38)

3.2.3 Количество твердых частиц (Мк) в г/с (т), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу в виде коксовых остатков, при сжигании твердого топлива определяют по формуле

.                                                         (39)

Примечание - При определении максимальных выбросов в г/с используются максимальные значения Aг за прошедший год, валовых выбросов в т - средние за отчетный период значения Aг.

3.3 Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий

Мазутная зола представляет собой сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов. Биологическое воздействие ее на окружающую среду рассматривается как воздействие единого целого. В качестве контролирующего показателя принят ванадий, по содержанию которого в золе установлен санитарно-гигиенический норматив (ПДК).

Суммарное количество мазутной золы (Ммз) в пересчете на ванадий, в г/с или т, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют по формуле

,                                               (40)

где Gv - количество ванадия, содержащегося в 1 т мазута, г/т.

Gv в г/т может быть определено одним из двух способов:

- по результатам химического анализа мазута:

Gv = av104,                                                                     (41)

где av - фактическое содержание элемента ванадия в мазуте, %;

104 - коэффициент пересчета;

- по приближенной формуле (при отсутствии данных химического анализа):

Gv = 2222Aг, (42)

где 2222 - эмпирический коэффициент;

Аг - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

Примечание - При отсутствии данных химического анализа значения Aг принимаются по данным, опубликованным в справочнике "Энергетическое топливо СССР". - М.: Энергоатомиздат, 1991 (см. таблицу Приложения Е).

В - расход натурального топлива; при определении выбросов в г/с В берется в т/ч; при определении выбросов в т В берется в т;

hос - доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхности нагрева мазутных котлов, которую принимают равной:

0,07 - для котлов с промпароперегревателями, очистка поверхностей которых производится в остановленном состоянии,

0,05 - для котлов без промпароперегревателей при тех же условиях очистки;

 - степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках, % (см. Приложение Ж);

kn - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/сkn = 0,278 ·10-3; при определении в  тkn = 10-6.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Расчет объема сухих дымовых газов

А1 Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях рассчитывается по уравнению

, (A1)

где V0, Vг0 и  - соответственно объем воздуха, дымовых газов и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного килограмма (1 нм3) топлива, нм3/кг (нм3/нм3).

А2 Для твердого и жидкого топлива расчет выполняют по химическому составу сжигаемого топлива по формулам:

,                             (А2)

;                                 (А3)

,         (А4)

где Cг, , Hг, Oг и Nг - соответственно содержание углерода, серы (органической и колчеданной), водорода, кислорода и азота в рабочей массе топлива, %;

Wг - влажность рабочей массы топлива, %.

А3 Для газообразного топлива расчет выполняется по формулам

,                   (А5)

,                    (А6)

,                 (A.7)

где СО, СО2, Н2, H2S, CmHn, N2 и О2 - соответственно содержание оксида углерода, диоксида углерода, водорода, сероводорода, углеводородов, азота и кислорода в исходном топливе, %;

m и n - число атомов углерода и водорода соответственно;

dг.тл - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 нм3 сухого газа, г/нм3.

Химический состав твердого, жидкого и газообразного топлива может быть определен по справочнику "Энергетическое топливо СССР", - М.: Энергоатомиздат, 1991 или по аналогичным справочникам.


ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(рекомендуемое)

Рисунок Б. 1 - Оценка выбросов NОx (номограмма)

Рисунок Б.2 - Оценка выбросов SO2( номограмма)

Рисунок Б.3 - Оценка выбросов СО (номограмма)

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(рекомендуемое)

Пример расчета выбросов (г/с) вредных веществ для котла

БКЗ-320-140ГМ при сжигании сернистого мазута

Расчетный параметр

Обозначение

Размерность

Численное значение

Расход мазута

В

т/ч

21

Объем сухих дымовых газов (расчет по нормативному методу "Тепловой расчет котельных агрегатов")

Vcг

нм3/кг

13,91

Теплота сгорания мазута

Qiг

МДж/кг

39,0

Измеренный состав дымовых газов за дымососом:

     

кислород

O2

%

7,6

оксиды азота

ррm

196

оксид углерода

ICO

ppm

57

диоксид серы

ррm

1125

Массовые концентрации

     

оксиды азота

мг/нм3

450

оксид углерода

СCO

мг/нм3

80

диоксид серы

мг/нм3

3600

Выбросы (г/с) загрязняющих веществ:

     

оксиды азота

г/с

36,5

в том числе:

     

диоксид азота

г/с

29,2

оксид азота

MNO

г/с

4,75

оксид углерода

МCO

г/с

6,5

диоксид серы

г/с

292,3

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(рекомендуемое)

Пример расчета максимальных (г/с) и валовых (т) выбросов оксидов азота

при совместном сжигании газа и угля

Исходные данные:

Тип котла

ТП-87

Максимальная нагрузка, т/ч

420

Средняя нагрузка в течение года, т/ч

370

Сжигаемое топливо

Природный газ, уголь

Сорт угля

Кузнецкий тощий

Максимальная доля по теплу угля при максимальной нагрузке

0,2

Средняя в течение года доля угля по теплу

0,08

Расход условного топлива при максимальной нагрузке, т усл. топл./ч

40

Средняя в течение года нагрузка котла, т/ч

370

Расход условного топлива при средней нагрузке, т усл. топл./ч

35,5

Годовой расход топлива на котел, т усл. топл.

213000

Расчет ведется по формуле (1), при этом расход топлива Вр берется в т усл. топл./ч (для определения максимальных выбросов) и в т усл. топл. (для определения валовых выбросов).

Экспериментальные зависимости  для случаев сжигания угля и газа представлены на рисунках Г1 и Г2.

По этим рисункам определяются концентрации NOx при максимальной и средней нагрузках (штриховые линии) при сжигании угля и газа:

cmax1 = 1430 мг/нм3;              ccp1 = 1190 мг/нм3;

сmах2 =  290 мг/нм3;               сср2 =  208 мг/нм3.

Максимальная концентрация NOx при сжигании смеси топлива рассчитывается по формуле (14):

c = 0,2 · 1430 + 0,8 · 290 = 518 мг/нм3.

Средняя концентрация NOх при сжигании смеси топлива рассчитывается по формуле (17):

с = 0,08·1190 + 0,92·208 = 287 мг/нм3.

Объем сухих дымовых газов при совместном сжигании и максимальной нагрузке котла рассчитывается по формуле (15) на условное топливо; при этом объемы сухих дымовых газов для угля и природного газа (также на условное топливо) могут быть определены по п. 1.4 данной методики:

Vcг1 = 0,365·29,33 = 10,705 нм3/кг усл. топл.;

Vcг2 = 0,345·29,33 = 10,119 нм3/кг усл. топл.;

Vcг = 0,2·10,705 + 0,8·10,119 = 10,236 нм3/кг усл. топл.

Объем сухих дымовых газов при совместном сжигании и средней нагрузке котла рассчитывается по формуле (18) в пересчете на условное топливо; при этом объемы сухих дымовых газов для угля и природного газа остаются теми же, что и в предыдущем случае. Поэтому

Vcг = 0,08·10,705 + 0,92·10,119 = 10,166 нм3/кг усл. топл.

Максимальные выбросы определяются по соотношению

= 518·10,236·40·0,278·10-3 = 58,96 г/с.

Валовые выбросы , определяются по соотношению

= 287·10,166·213000·10-6 = 621,5 т.

Рисунок Г1 - Зависимость концентрации оксидов азота от нагрузки котла при сжигании угля

Рисунок Г2 - Зависимость концентрации оксидов азота от нагрузки котла при сжигании газа


ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(обязательное)

Рисунок Д1 - Значение коэффициента e2 в зависимости от доли воздуха,

подаваемого помимо основных горелок

Рисунок Д2 - Зависимость коэффициента kг от температуры газов перед турбиной для высокофорсированных камер сгорания

Рисунок Д3 - Зависимость коэффициента kг от температуры газов перед турбиной

для микрофакельных камер сгорания

Рисунок Д4 - Зависимость коэффициента kвл от относительного расхода влаги

(пара или воды) в камере сгорания

Щелочность орошающей воды, мг-экв./дм3: - 1 – 10

2 – 5

3 – 0

Рисунок Д5 - Степень улавливания оксидов серы в мокрых золоуловителях в зависимости

от приведенной сернистости топлива и щелочности орошающей воды

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(справочное)

Таблица Е1 - Зольность и общая влага мазутов

Завод-изготовитель

Марка мазута

Зольность Aг, %

Содержание влаги Wг, %

Московский

40

40

100

0,054

0,031

0,033

0,27

0,13

0,12

Ангарский

40

40

100

100

0,022

0,027

0,020

0,020

0,01

0,02

0,01

0,02

Салаватнефтеоргсинтез

400

40

100

0,06

0,05

0,05

cледы

cледы

cледы

Сызранский

100

100

0,09

0,11

0,50

0,50

Горькнефтеоргсинтез

40В

40 высокосернистый

100В

100 высокосернистый

0,023

0,023

0,027

0,033

0,05

0,06

0,05

0,07

Саратовский

40В

40В

0,04

0,04

0,19

0,12

Уфимский ордена Ленина

40

100

0,07

0,08

отс.

отс.

Новоуфимский

100

100

0,05

0,04

следы

следы

Ишимбайский

40

40

100

100

0,05

0,06

0,06

0,07

0,25

0,39

0,13

0,12

Ярославнефтеоргсинтез

40

100

40В

0,02

0,02

0,02

0,16

0,10

следы

Орский

40 сернистый

40 высокосернистый

100 сернистый

100 высокосернистый

0,05

0,05

0,05

0,05

0,34

0,33

0,30

0,33

Новополоцкнефтеоргсинтез

40В

100В

100В

100 высокосернистый

100

100 высокосернистый

0,018

0,017

0,02

0,03

0,02

0,03

отс.

следы

0,01

0,02

0,01

0,05

Новокуйбышевский

40В

40 сернистый

100

0,03

0,03

0,04

отс.

отс.

отс.

Куйбышевский

40

100

100

0,12

0,13

0,13

следы

следы

0,20

Пермьнефтеоргсинтез

40

100

100

0,02

0,03

0,02

отс.

отс.

отс.

Ухтинский

40

0,02

0,02

Рязанский

40В

40

40В

40

100

0,03

0,04

0,06

0,04

0,04

следы

0,09

отс.

0,06

0,12

Гурьевский

100В

100В

0,028

0,039

следы

0,21

Красноводский

100В

100В

0,036

0,035

0,17

0,23

Комсомольский

40

40В

100

100В

0,019

0,014

0,019

0,015

0,28

0,25

0,41

0,23

Кременчугский

100В

100В

0,031

0,029

0,06

0,09

Заводы Баку

40МС

40МС

40В

40В

100

100

0,085

0,095

0,038

0,037

0,059

0,070

0,64

0,46

0,20

0,17

0,60

0,43

Заводы Грозного

40В

40В

0,030

0,034

следы

следы

Примечание - Данные за 1985 - 1986 гг. опубликованы в справочнике "Энергетическое топливо СССР", М., Энергоатомиздат, 1991.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

(обязательное)

Определение степени улавливания мазутной золы в пересчете на ванадий

в золоулавливающих установках

Ж1 Степень очистки газов от мазутной золы (в пересчете на ванадий) , %, в специально применяемых для этого батарейных циклонах определяют по формуле

,                                    (Ж1)

где 0,076 и 2,32 - эмпирические коэффициенты;

1,85 - эмпирический показатель степени;

hзу.общ - общая степень улавливания твердых частиц, образующихся при сжигании мазута в котлах ТЭС и котельных, %.

Зависимость (Ж1) действительна при выполнении условия

65 % <  < 85%.

Ж2 При совместном сжигании мазута и твердого топлива в пылеугольных котлах степень улавливания мазутной золы в пересчете на ванадий , %, в золоулавливающих установках вычисляется по формуле

,                                                          (Ж.2)

где hу - общая степень улавливания твердых частиц при сжигании угля, %;

С - коэффициент, равный

0,6 - для электрофильтров,

0,5 - для мокрых аппаратов,

0,3 - для батарейных циклонов.

Содержание

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое)

ПРИЛОЖЕНИЕ В (рекомендуемое)

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (рекомендуемое)

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (обязательное)

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (обязательное)

Download