Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций

Назва: 
Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций

Download

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА В АТМОСФЕРУ ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

СО 153-34.02.316-2003

(РД 153-34.1-02.316-2003)

Дата введения 2003-07-01

Разработано Открытым акционерным обществом «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт» (ОАО «ВТИ»)

Исполнитель С.И. АНИЧКОВ (ОАО «ВТИ»)

Утверждено Министерством энергетики Российской Федерации приказом № 286 от 30.06.2003

Министр энергетики .                                                                              И.X Юсуфов

Cрок первой проверки настоящего СО - 2009 г.,

периодичность проверки - один раз в 5 лет.

Введено взамен РД 153-34.1-02.316-99

Настоящая методика устанавливает правила расчета выбросов бенз(а)пирена с дымовыми газами котлов паропроизводительностью свыше 30 т/ч при факельном сжигании жидкого, газообразного и твердого топлив, а также смеси указанных топлив.

Методика дает возможность рассчитывать как удельный выброс бенз(а)пирена, так и валовый.

Методика предназначена для расчета выбросов бенз(а)пирена при проведении инвентаризации выбросов, при оценке воздействия тепловых электростанций на окружающую природную среду и в научно-исследовательских целях.

1 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕНЗ(А)ПИРЕНА В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ КОТЛОВ ПРИ СЖИГАНИИ МАЗУТА И ПРИРОДНОГО ГАЗА

1.1 Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании мазута см (мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:

.                        (1)

1.2 Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании природного газа cг (мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в дымовых газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:

.                          (2)

В формулах (1) и (2):

qпг — теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/м2,

;                                             (3)

qv

теплонапряжение топочного объема, кВт/м3 (является проектной величиной, определяется из технической документации на котел);

Кa

коэффициент, учитывающий влияние коэффициента избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки  (принимается по таблице 1, при  > 1,08 в формулах (1) и (2) Кa = 0,135);

Таблица 1

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

Кa

0,779

0,606

0,472

0,368

0,286

0,223

0,174

0,135

Кr — коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции,

Кr = 1 + d · r;                                                                 (4)

Кд — коэффициент, учитывающий нагрузку котла,

Кд = (2 - Дфн)2,4;                                                            (5)

Кст — коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива,

Кст = 1 + b · d;                                                                (6)

Квл — коэффициент, учитывающий подачу влаги,

Квл = exp(-l·g);                                                              (7)

Коч

коэффициент, учитывающий увеличение выброса бенз(а)пирена при очистке конвективных поверхностей нагрева на ходу котла (принимается по таблице 2).

Таблица 2 — Значения Коч

Период между очистками, ч

При дробевой очистке конвективных поверхностей нагрева

При обдувке регенеративных воздухоподогревателей

12 - 24

1,2

1,1

40 - 48

1,5

1,25

72

2,0

1,5

В формулах (3) - (7):

 —

низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3);

В

расход топлива на котел, кг/с (м3/с) (при наличии в топке двухсветного экрана В принимается на одну ячейку);

zяр

число ярусов горелок;

hяр

расстояние по высоте между осями соседних горелок, м (для топок с однорядным расположением горелок единичной мощностью от 30 до 60 МВт произведение zяр·hяр=3 м);

aт

ширина топки (в свету), м (при наличии двухсветного экрана - ширина одной ячейки);

bт

глубина топки (в свету), м;

d

коэффициент, характеризующий влияние рециркуляции дымовых газов на выброс бенз(а)пирена:

- при вводе в под топочной камеры d = 1;

- при вводе в воздух или отдельный канал горелки d = 4;

- при вводе в шлицы (сопла) напротив горелок d = 2;

- при вводе в шлицы под горелками d = 2,7;

r

степень (доля) рециркуляции дымовых газов.

При содержании СО в уходящих газах котла менее 20 мг/м3 (при a = 1,4) и r < 0,2 принимать в формулах (1) и (2) значение Кr = 1,2.

При содержании СО в уходящих газах котла более 20 мг/м3 (при a = 1,4) расчет Кr проводить по формуле (4) независимо от степени рециркуляции r;

Дф

фактическая паропроизводительность (нагрузка) котла, кг/с;

Дн

номинальная паропроизводительность котла, кг/с;

b

коэффициент, учитывающий воздействие воздуха, подаваемого во вторую ступень горения:

- при отключении половины горелок верхнего яруса по топливу b = -1 (для мазута) и b = -0,2 (для газа);

- для схемы, реализующей ступенчатое сжигание по «вертикали», b = 7;

- для схемы, реализующей ступенчатое сжигание по «горизонтали», b = -2,7;

d

доля воздуха, подаваемая во вторую ступень горения.

При содержании СО в уходящих газах котла менее 20 мг/м3 (при a = 1,4) для схемы, реализующей ступенчатое сжигание по «вертикали» и d < 0,25 принимать в формулах (1) и (2) значение Кст = 1,25. Во всех остальных случаях Кст рассчитывается по формуле (6).

При совместном применении рециркуляции дымовых газов (r < 0,2), ступенчатого сжигания по «вертикали» (d < 0,25) и содержании СО в уходящих газах котла менее 20 мг/м3 (при a = 1,4) принимать в формулах (1) и (2) Кr·Кст = 1,25;

l

коэффициент, учитывающий воздействие влаги при вводе ее:

- в пристенную зону топки и при зональном впрыске l = 15;

- в дутьевой воздух l = 2;

g

водотопливное отношение при подаче влаги в зону горения.

2 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕНЗ(А)ПИРЕНА ПРИ СЖИГАНИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей cт (мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:

,                                                            (8)

где А

коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки:

- при жидком шлакоудалении А = 0,378,

- при твердом шлакоудалении А = 0,521;

Qr

низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

 —

коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

Кд

коэффициент, учитывающий нагрузку котла,

Кд = (Дфн)1,1;                                                             (9)

Кзу

коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)-пирена золоуловителями,

Кзу = 1 - hзу · Z/100.                                                        (10)

В формулах (9) и (10):

Дф

фактическая нагрузка котла, кг/с;

Дн

номинальная нагрузка котла, кг/с;

hзу

КПД золоуловителя (по золе), %;

Z

коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности бенз(а)пирена золоуловителями:

- для сухих аппаратов Z = 0,7;

- для мокрых аппаратов Z = 0,8.

3 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА

3.1 Масса выброса бенз(а)пирена МБП (г/с) рассчитывается по формуле:

МБП = В · Vсг · cБП · 10-6,                                                      (11)*

где В

расход топлива, кг/с (м3/с);

Vсг

объем сухих дымовых газов при a = 1,4, м3/кг (м33);

cБП

концентрация бенз(а)пирена в сухом дымовом газе (мкг/м3), приведенная к a = 1,4, определяется по формулам (1), (2), (8) в зависимости от вида сжигаемого топлива.

3.2 При совместном сжигании различных топлив концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах (мкг/м3), приведенная к a =1,4, определяется по формуле:

cПБсм = q1(cБП)1 + q2(cБП)2 + … + qi(cБП)i,                                         (12)

где q1, q2,… qi — доля тепловыделения в топке каждого из видов топлив,

.                                                                (13)

 —

низшая теплота сгорания указанных топлив, МДж/кг (МДж/м3);

Вi

расход каждого из видов топлива, кг/с (м3/с);

Qт

суммарное тепловыделение в топке, МВт;

(cБП)1, (cБП)2, … (cБП)i

концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, формируемая каждым из видов топлив, определяется по формулам (1), (2), (8), мкг/м3.

     

Тогда                                        ,                                          (14)

где , ,  —

соответственно, объем дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании 1 кг (м3) топлив, м3/кг (м33). Если в топку или горячий воздух вводится дополнительно влага, она также должна учитываться.

3.3 При совместном сжигании различных топлив масса выброса бенз(а)пирена МБП (г/с) рассчитывается по формуле:

.                                              (15)*

Примечание — По формулам (11)* и (15)* могут рассчитываться и валовые выбросы бенз(а)пирена, т/год.

ключевые слова: бенз(а)пирен, оксиды азота, твердые частицы, выброс вредных веществ, котлы, топочная камера, топливо.

Download