Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий цементного производства

Назва: 
Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий цементного производства

Download

                                                    Приложение №8к 

   приказу Министра охраны окружающей     среды Республики Казахстан                                                                            

                                                                      от «18» 04 2008г. № 100 –п

Методика
расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
от предприятий цементного производства

1. Общие положения

В данный методике рассмотрены следующие основные группы топливопотребляющих агрегатов, при работе которых в атмосферу выбрасывается газообразные вредные вещеста:

1. Вращающиеся печи, работающие по мокрому способу производства цемента:

а) печи диаметром < 4 м;

б) печи диаметром ³ 4 м.

2. Вращающиеся печи, работающие по сухому способу производства цемента:

а) печи диаметром 4´60 м с запечным циклонным теплообменником без утилизации тепла отходящих газов;

б) печи диаметром 7,6/6,4´95 м с запечным циклонным теплообменником с утилизацией тепла отходящих газов в сырьевых мельницах;

в) печи диаметром 4´60 м и 4,5x60 м с конвейерным кальцинатором;

г) печи диаметром 4,5x80 м с запечным циклонным теплообменником и декарбонизатором с утилизацией тепла отходящих газов в сырьевых мельницах.

3. Сушильные барабаны различных типоразмеров, мельницы с одновременной сушкой и помолом сырьевых материалов и добавок.

В цементной промышленности при обжиге клинкера в обжиговых печах сухого и мокрого способов производства, при сушке и помоле с одновременной сушкой сырьевых материалов и добавок выделяются газообразные вредные вещества: оксиды серы, азота и углерода.

Основными при контроле за выбросами вредных веществ в атмосферу должны быть прямые измерения. В случае невозможности проведения прямых измерений допускается использование расчетных (балансовых) методов определения выбросов.

2. Расчет количества отходящих газов, выбрасываемых в атмосферу

Определение количества отходящих газов от топливопотребляющих агрегатов производится методом прямого измерения в соответствии с действующей методикой измерения скорости и объема газов в газоходе в соответствии с Государственным стандартом Республики Казахстан СТ РК 1052-2002 [1].

В случае невозможности проведения прямых измерений допускается использование расчетных методов.

Теоретически количество отходящих газов рассчитывается исходя из материального баланса печной установки. Материальный баланс составляется на 1 кг клинкера.

Выход отходящих газов на 1 кг клинкера рассчитывается по формуле:

     (2.1)

где:

- суммарный выход газов от топлива, нм3/кг. клинкера;

, , , – содержание соответствующих элементов в горючей массе топлива, нм3/кг. клинкера;

- суммарный выход СО2, нм3/кг. клинкера;

, - выход СО2 из топлива и сырьевых материалов, нм3/кг. клинкера;

- суммарный выход Н2О, нм3/кг. клинкера;

- выход гидратной воды сырьевых материалов, нм3/кг. клинкера;

, - выход физической воды из топлива и сырьевых материалов, нм3/кг. клинкера;

Для упрощения расчетов при определении объема продуктов сгорания (с 10% избытком воздуха), выделяющихся в результате сгорания топлива в расчете на 1000 ккал можно пользоваться формулой:

            (2.2)

Все расчеты выполняются для определения количества отходящих газов за обрезом печи.

 

3. Расчет выбросов оксидов азота, серы и углерода в атмосферу

3.1 Расчет выбросов оксидов азота.

Высокая токсичность оксидов азота, присутствующих в сравнительно больших количествах в отходящих газах агрегатов цементной промышленности, ставит их в один ряд с такими опасными загрязнителями воздушного бассейна, как твердые пылевые частицы и оксиды серы. Существенно, что перевод заводов на экологически более чистые виды топлива (например, с угля на природный газ), устраняющий целый ряд загрязнений, не приводит к снижению выбросов оксидов азота.

Монооксид азота NO в основном образуется при окислении азота воздухом под воздействием высоких температур в факеле сгорания топлива (термические оксиды), и в меньшей степени – из азотсодержащие органических веществ, находящихся в составе твердых и жидких топлив (топливные оксиды).

Решающее влияние на образование оксидов азота оказывают следующие факторы:

-               температура факела;

-               коэффициент избытка воздуха;

-               температура вторичного воздуха;

-               конструкция и положение горелочных устройств;

-               вид используемого топлива.

Вследствие кинетических ограничений реакций разложения и дальнейшего окисления монооксида азота, содержание диоксида азота в его смеси с монооксидом непосредственно на выходе из агрегатов не превышает 5-7 об.% от суммы оксидов.

Замеры концентрации суммы оксидов азота (NOx) в отходящих газах осуществляется непосредственно на выходе из топливопотребляющих агрегатов, как правило, после очистных устройств и производится согласно действующих методик выполнения измерений, на момент проведения замеров.

При отсутствии возможности непосредственного измерения содержания оксидов азота на действующих заводах, а также для проектируемых и строящихся агрегатов могут быть приняты значения концентраций, приведенные в таблице 6.1.1.

Расчет максимального разового суммарного выброса оксидов азота (NOx) в атмосферу производится по формуле:

                                                                                    (3.1.1)

где:

V – объем отходящих газов, нм3/ч;

 – концентрация оксидов азота (NOx) в отходящих газах, г/нм3.

Суммарный валовый выброс оксидов азота (NOx) в атмосферу производится по формуле:

                                                                    (3.1.2)

где Т – время работы топливопотребляющего агрегата (без учета времени розжига), ч/год.

При расчете загрязнения атмосферы следует учитывать полную или частичную трансформацию поступающих в атмосферу вредных веществ в более токсичные. При определении выбросов оксидов азота (MNOx) в пересчете на NO2 для всех видов технологических процессов и транспортных средств, необходимо разделять их на составляющие: оксид азота (NO)и диоксид азота (NO2).

Коэффициенты трансформации принимаются на уровне максимальной установленной трансформации, т.е. 0.8 – для NO2 и 0.13 – для NO от NOx. Тогда, раздельные выбросы будут определяться по формулам:

 и                                         (3.1.3)

 и                                  (3.1.4)

Таблица 3.1.1

Содержание оксидов азота (NOx) в дымовых газах топливопотребляющих агрегатов цементной промышленности при нормальных условиях (Т=20°С, Р=760 мм.рт.ст.) и различном содержании кислорода

Тип агрегата

Способ производства

Вид топлива

Содержание (NOx), г/нм3

Концентрация кислорода, %

8

9

10

11

12

Вращающаяся печь диаметром < 4 м

мокрый

газ

0.354

0.327

0.3

0.273

0.245

мазут

0.354

0.327

0.3

0.273

0.245

уголь

0.708

0.654

0.6

0.546

0.492

Вращающаяся печь диметром ³4 м

мокрый

газ

0.59

0.545

0.5

0.454

0.409

мазут

0.708

0.654

0.6

0.545

0.492

уголь

0.885

0.818

0.7

0.682

0.614

Вращающаяся печь с запечным циклонным теплообменником без утилизации тепла отходящих газов

сухой

газ

0.472

0.436

0.4

0.364

0.327

мазут

0.472

0.436

0.4

0.364

0.327

уголь

0.59

0.545

0.5

0.454

0.409

Вращающаяся печь с запечным циклонным теплообменником с утилизацией тепла отходящих газов

сухой

газ

0.354

0.327

0.3

0.273

0.245

мазут

0.354

0.327

0.3

0.273

0.245

уголь

0.472

0.436

0.4

0.364

0.327

Вращающаяся печь с конвейерным кальцинатором

сухой

газ

0.914

0.872

0.8

0.727

0.654

Вращающаяся печь с запечным циклонным теплообменником и декарбонизатором

сухой

газ

0.236

0.218

0.2

0.182

0.163

Сушильные барабаны, мельницы с одновременной сушкой

 

газ

0.0012

0.0011

0.001

0.0009

0.0008

мазут

0.0035

0.0032

0.003

0.0027

0.0024

уголь

0.0059

0.0054

0.005

0.0045

0.0041

Пример расчета выбросов оксидов азота приведен в Приложении Б.

 

3.2 Расчет выбросов оксидов серы.

Выброс оксидов серы зависит от содержания серы в топливе и сырье, и не зависит от конструкции горелки, типоразмера теплового агрегата и т.д.

Дымовые газы вращающихся печей содержат продукты сгорания горячей серы топлива (органической и колчеданной) в соответствии со следующим соотношением:

           (3.2.1)

где:

Bt –       расход натурального топлива, г/с;

Sr –        содержание горячей серы в рабочей массе топлива, %;

 –    доля оксидов серы, связываемых летучей золой, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в золе (по таблице 6.2.1);

 –        первичная летучесть щелочей, принимает значение от 0.3 до 0.5; для получения верхней оценки и учета различных способов производства принимаем - 0.3;

 –   содержание щелочей в сырье, %;

Bs –       расход сырья, г/с (по сухому веществу).

Первый член соотношения определяет количество оксида серы (SO2), образующегося от сгорания горячей серы топлива (органической и колчеданной) с учетом связывания его летучей золой топлива.

Второй член – учитывает наличие щелочей в сырьевых материалах, их летучесть и стехиометрию при образовании соединений с окислами серы.

Если второй член соотношения (3.2.1)  больше первого, то содержание оксида серы в дымовых газах равно нулю. Пример расчета выбросов оксида серы приведен в Приложении Б.

Таблица 3.2.1

Значения  при факельном сжигании различных видов топлива

Наименование и вид топлива

Значение

Экибастузский уголь

0.02

Березовские угли Канско-Ачинского бассейна

0.5

Прочие угли Канско-Ачинского бассейна

0.2

Прочие угли (в т.ч. Карагандинский, Майкубенский, Тургайский и др.)

0.1

Мазут и другие жидкие топлива

0.02

Газ (все виды)

0.0

Сланцы эстонские и ленинградские

0.8

Прочие сланцы

0.5

Торф кусковой

0.15

Валовый выброс оксида серы рассчитывается в том случае, когда второй член соотношения (6.2.1) меньше первого, по формуле:

                                                                     (3.2.2)

где Т – время выделения оксида серы от источника или время работы оборудования, являющегося источником выброса вредных газообразных веществ (без учета времени розжига), ч/год.

6.3 Расчет выбросов оксида углерода (СО).

При нормальном режиме работы топливопотребляющих агрегатов, правильной их эксплуатации своевременной профилактики, выброс газообразных вредных веществ в атмосферу может быть сведен к минимуму.

На эффективность горения топлива и, соответственно, на образование оксида углерода влияет много факторов, главным из которых является количество избыточного воздуха.

Если воздух подается в количестве меньше оптимального, то топливо сгорает не полностью и увеличивается выход дисперсных загрязнителей, т.к. возрастает количество несгоревшего углерода. Неадекватное количество избыточного воздуха также ведет к повышению выхода оксида углерода.

При полном сгорании топлива в дымовых газах концентрация оксида углерода должна быть незначительной.

Расчет максимального разового выброса оксида углерода в атмосферу производится по формуле:

                                                                                  (3.3.1)

где:

V –         объем дымовых газов, приведенный к 10% содержанию кислорода, м3/час;

CCO –     концентрация оксида углерода, приведенная к 10% содержанию кислорода, г/м3;

Валовый выброс оксида углерода в атмосферу производится по формуле:

                                                                      (3.3.2)

где Т – время выделения оксида углерода от источника или время работы оборудования, являющегося источником выброса вредных газообразных веществ (без учета времени розжига), ч/год.

 

4. Расчет выбросов твердых частиц (пыли) в атмосферу

Концентрации пыли и потоке загрязняющего газа определяются по действующим методикам. В отдельных случаях допускается принимать усредненные показатели выбросов, приведенные в таблице 4.1.

Расчет количества загрязняющих веществ (кг/ч), поступающих в атмосферу при производстве цемента, ведет по формуле:

                                                                                              (4.1.)

где:

V – объем загрязняющего газа, нм3/ч;

С – концентрация пыли в потоке загрязняющего газа, г/нм3, замеры или по таблице 7.1.

Валовый выброс загрязняющего вещества (т/год) определяется по формуле:

,                                                                                      (4.2)

где Τ – время выделения вещества из источника (для вращающихся печей - без учета времени розжига), ч/год.

Максимальный разовый выброс загрязняющего вещества (г/с) определяется по формуле:

,                                                                                  (4.3)

Если известны удельные значения выбросов, т.е. количество выбрасываемых веществ на единицу производственной продукции, то выброс загрязняющего вещества в единицу времени (час, год) определяется по формуле:

                                                                                                       (4.4)

где:

N – количество продукции, производимой в единицу времени;

q – количество загрязняющего вещества, выделяющегося при производстве единицы продукции, рассчитывается по таблице 4.1 для различных источников.

 

Таблица 4.1

Усредненные показатели выброса пыли на заводах цементного производства

Участок, цех

Источник выброса

Объем загрязненного воздуха, м3/кг продукта

Температура, оС

Концентрация пыли г/м3

Источник пыли

Сырьевой цех

Дробилка щековая

0.07

18

13.0

известняк

Дробилка молотковая

0.10

19

20.0

известняк

Узлы перегрузки

0.40

25

20.0

известняк

Конусная дробилка

0.30

30

10.5

известняк

Сырьевые мельницы открытого цикла:

       

известняк

0.5

80

290

известняк

мергель

0.2

85

350

мергель

Сырьевые мельницы сепараторные

0.8

10

400

сырье

Отделение обжига

Вращающиеся печи мокрого способа производства

5.0

200

50

электрофильтр

Вращающиеся печи сухого способа производства

3.0

290

40

электрофильтр

Клинкерные холодильники:

       

«Волга-50», «Волга-75»,    «Цементанлагенбау»

1.5

200

20

клинкер

«Волга-25», «Волга-35», «Фолакс», «Фуллер»

2.9

185

25

клинкер

с двойным подсосом воздуха

1.9

170

20

клинкер

Узлы перегрузки и сброса клинкера в склад от печей

0.6

40

10

клинкер

Сушильное отделение добавок

Сушильный барабан:

       

шлак

1.7

135

20

шлак

опока

0.8

175

35

опока

мергель

0.6

70

10

мергель

известняк

0.8

70

40

известняк

глина

2.8

75

5

глина

Цех помола

Цементные мельницы открытого цикла:

       

с центральной разгрузкой

0.46

100

600

цемент

с периферийной разгрузкой

0.7

110

300

цемент

Цементные мельницы сепараторные

0.92

90

700

цемент

Транспортный цех

Емкости для хранения:

       

клинкера

0.3

98

15

клинкер

цемента

0.5

28

80

цемент

Пост погрузки цемента в цементовозы и вагоны

0.1

40

40

цемент

Цех отгрузки цемента

Упаковочные машины

0.66

50

95

цемент

 

5. Особенности расчета выбросов при розжиге цементных вращающихся печей

Нормативными документами с целью защиты воздушного бас­сейна от загрязнений при проектировании и эксплуатации цементных заводов предписан учет вредных газопылевых выбросов. Временной инструкцией при розжиге печей допускаются сравнительно непро­должительные по времени выбросы, превышающие средние в нормальных эксплуатационных режимах. Эти вредные выбросы предусмотрены техно­логическим регламентом и не относятся к аварийным.

Залповые выбросы, как сравнительно непродолжительные и обычно во много раз превышающие по мощности средние выбросы, присуши многим производствам. Их наличие предусматривается технологическим регламентом и обусловлено проведением отдельных (специфических) стадий определенных технологических процессов (например, очистка поверхностей котлов и пусковые операции на котлах в теплоэнергетике, стадия розжига в производственных печах, стадии продувки и подтопки в конверторах, взрывные работы и др.).

Как показывает анализ технологических регламентов различных производств, качественные показатели параметров залповых выбросов и, в первую очередь, разовых (г/сек) и валовых (т/год) поступлений вредных веществ в атмосферу существенно отличаются от аналогичных характеристик при штатном режиме работы оборудования.

Диапазон значений отношения максимальных разовых выбросов (г/сек) при залповой и штатной ситуациях весьма широк и может изменяться от 3.0 до 3000.

В целом ряде случаев продолжительность залповых выбросов составляет менее 20 мин., что несколько нивелирует количественные различия в разовых выбросах при рассматриваемых ситуациях.

Увеличение валовых выбросов (т/год) за счет залповых ситуаций в основном менее значимо, т.к. продолжительность этих ситуаций изменяется от 30-60 сек. до нескольких часов, и периодичность в среднем - от 2-3 до 12-20 раз в год.

В связи с вышеизложенным, определение численных критериев отнесения выбросов к категории «залповых» должно осуществляться в разрезе конкретных подотраслей промышленности на основе анализа результатов инвентаризации выбросов и дополнительных материалов, предназначенных для установления технических нормативов выбросов, исходя из описаний технологических регламентов работы оборудования.

В каждом из случаев залповые выбросы - это необходимая на современном этапе развития технологии составная часть (стадия) того или иного технологического процесса (производства), выполняемая, как правило, с заданной периодичностью (регулярностью).

При работе печей обжига на предприятиях по производству цемента, глинозема, огнеупоров, соды, поташа и др. время от времени повторяется стадия «розжига», когда из-за взрывоопасной концентрации оксида углерода на период времени порядка 30 мин. - 1 час отключаются пылеулавливающие установки. В это время выбросы в атмосферу пыли и оксида углерода существенно возрастают. Значительные выбросы возникают на газодобывающих месторождениях при продувке скважин.

При установлении ПДВ залповые выбросы подлежат учету на тех же основаниях, что и выбросы различных производств (установок и оборудования), функционирующих без залповых режимов. При этом следует подчеркнуть, что при установлении ПДВ должна рассматриваться наиболее неблагоприятная ситуация (с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха), характеризующаяся максимально возможными выбросами загрязняющих веществ как от каждого источника в отдельности (при работе в условиях полной нагрузки и при залповых выбросах), так и от предприятия в целом с учетом нестационарности во времени выбросов всех источников и режимов работы предприятия.

При наличии залповых выбросов расчеты загрязнения атмосферы проводятся для двух ситуаций: с учетом и без учета залповых выбросов.

Результаты первого расчета отражают возможные уровни приземных концентраций с учетом залповых выбросов, которые могут формироваться в течение непродолжительного периода времени (в основном, соизмеримого со временем действия залпового выброса).

В целом ряде случаев фиксируемые при этом уровни загрязнения воздуха отдельными примесями превышают действующие критерии качества атмосферного воздуха. В этих случаях требуемое качество атмосферного воздуха может быть обеспечено за счет уменьшения количества отходящих веществ во время залповых выбросов от отдельных источников данного предприятия и мероприятий организационного характера, проводимых в масштабе предприятия и города в целом. Например, изменение графика работы таким образом, чтобы технологические операции с большими выбросами выполнялись в разное время; строительство и оборудование новых промплощадок для рассредоточения источников выбросов предприятия; снижение выбросов на соседних предприятиях; перемещение в другие районы города мелких предприятий, находящихся вблизи рассматриваемого и т.д. В частности, для снижения концентрации загрязняющих веществ до ПДК, при возможности организованного управления стадиями технологического процесса (режима работы оборудования), может назначаться специальное время, когда все или большинство из нормально функционирующих источников выбросов (машин и оборудования) данного предприятия (соседних предприятий) имеют перерыв в работе (с момента окончания одного рабочего дня до начала другого) и в течение которого допускаются залповые выбросы.

Проведение залповых выбросов в специально выделенное для этого время иногда позволяет обеспечить непревышение критериев качества атмосферного воздуха. В этом случае установление нормативов ПДВ для таких залповых источников выбросов и всех других источников производится обычным образом, на основании расчетов загрязнения атмосферного воздуха для предприятия в целом на основе многовариантных расчетов.

Однако, следует отметить, что реальность снижения залповых выбросов незначительна.

Поэтому в этих случаях рассматривается другая ситуация, когда проводится основной расчет загрязнения атмосферы на наихудшие условия выбросов всех источников предприятия (с учетом их нестационарности во времени) без источников залповых выбросов.

Для этой ситуации при разработке предложений по нормированию выбросов для каждого вредного вещества, поступающего в атмосферу при залповых выбросах, определяется тот же норматив, который был предложен для этого вещества по результатам основного расчета загрязнения атмосферы.

5.1 Принципиальные особенности процесса розжига.

Периодом розжига считается время от воспламенения факела до вывода печи на стационарный (эксплуатационный) режим с расчетной производительностью. В этот период нагрев печи осуществляется путем медленного увеличения расхода топлива и воздуха вплоть до достижения в зоне спекания температуры, необходимой для получения клинкера, после чего подается сырьевой материал. В дальнейшем рас­ходы топлива и сырья постепенно доводятся до эксплуатационных значений, и печь выводится на стационарный режим. Полнота сгорания топлива в основном определяется условиями его смешения с воздухом. С увеличением расхода топлива процесс выгорания интенсифицируется, и при достижении в зоне спекания температуры футеровки, равной 650-700°С (температуре воспламенения топливно-воздушной смеси), существенно стабилизируется. С технологической точки зрения это соответствует переводу печи с периодических подворотов на постоян­ное вращение от вспомогательного привода. К моменту перевода печи на главный привод и началу ее стационарной загрузки материалом температура футеровки в зоне спекания превышает 1000°С, и условия для возникновения недожога полностью исчезают.

5.2 Пуск электрофильтров в работу.

Подача высокого напряжения на электрофильтры не лимитируется условиями сжигания топлива (образованием продуктов недожога), а определяется точкой росы отходящих газов во избежание поверхностного электрического пробоя вследствие конденсации паров вода и сер­нистого ангидрида на стенках и опорно-проходных изоляторах.

В технологических регламентах вновь проектируемых заводов включение электрофильтров должно предусматриваться через 15-20 ми­нут после перевода печи на главный привод и начала стационарной подачи сырья, т.е. при стабилизации режима выгорания факела после очередного увеличения расходов топлива и воздуха. Температура га­зов в обрезе печи при этом должна быть не ниже 190-200°С для мок­рого способа и 800-850°С - для сухого, а содержание кислорода - не ниже 5% в обрезе печи для мокрого способа и 9% за последней ступенью теплообменника для сухого способа. Печи должны быть обо­рудованы автоматическими быстродействующими газоанализаторами на кислород.

5.3 Выбросы пыли.

8.3.1 Проектируемые заводы. Включение электрофильтров непосредственно после подачи сырья исключает повышенный выброс пыли. Продолжительность выброса опреде­ляется промежутком времени от начала подачи сырья до окончания роз­жига. Концентрация пыли в отходящих газах на входе в электрофильт­ры остается такой же, как и в обычном эксплуатационном режиме печ­ного агрегата данного типоразмера, а средний за время выброса рас­ход отходящих газов составляет =0.90  от эксплуатационного значения.

Максимальная мощность выброса () равна выбросу в эксплуатационном режиме и рассчитывается по формуле 4.1 настоящей методики.

Выброс пыли при розжиге в течение года рассчитывается по формуле:

                                                       (5.3.1)

где Τр – суммарная продолжительность выбросов пыли при розжигах, ч/год.

Здесь и в дальнейшем продолжительность розжига или его отдельных стадий для проектируемых заводов принимается в соответствии с данными приведенными в   прило­жении А, для действующих заводов - по заводским инструкциям.

8.3.2 Действующие заводы. Согласно Правил эксплуатации и до оснащения печей газоанализаторами подачу высокого напряжения на электрофильтры допускается осуществлять после стабилизации режима работы печного агрегата. При этом за время от момента подачи сырья до включения электрофильтров могут происходит повышенные выбросы пыли с концентрацией во много раз превышающей эксплуатационные значения.

Максимальная мощность выброса () рассчитывается по формуле 4.1 настоящей методики, при этом учитывается, что h – степень очистки газов в электрофильтрах со снятым напряжением равна 0.6 при скорости газов в сечении фильтра меньше 1 м/с и h=0.5, при скорости газов в сечении фильтра больше 1 м/с.

Годовой выброс пыли с максимальной мощностью () рассчитывается по формуле 8.3.1.

5.4 Выбросы оксидов азота.

Выбросы оксидов азота (NOx) происходят в течение всего периода розжига. Средний по времени расход отходящих газов составляет=0.75, а содержание NOx в них =0.7 от соответствующих эксплуатационных значений.

Максимальная мощность  выброса (в конце процесса розжига) рассчитывается по формуле 6.1.1, с учетом формулы 6.1.3 настоящей методики.

Суммарный годовой выброс  при розжигах равен:

                                        (5.4.1)

где Τр – суммарная продолжительность розжиговых периодов, ч/год.

Разделение на составляющие (NO и NO2), проводится по формуле 3.1.4 настоящей методики.

5.5 Выбросы оксидов серы.

Выбросы оксидов серы происходят при сжигании жидкого и твердо­го топлива в основном в период от воспламенения факела, до начала стационарной подачи сырья в печь. Средний за время выброса расход топлива для печей сухого и мокрого способа составляет соответствен­но =0.40 и =0.55 от эксплуатационных значений.

Максимальная мощность выбросов (непосредственно перед подачей сырьевого материала) рассчитывается по формуле:

                                                     (5.5.1)

где все обозначения соответствуют обозначениям для формулы 6.2.1 настоящей методики.

Годовой выброс при розжигах составляет:

                                                        (5.5.2)

где Τр – суммарная продолжительность выброса оксидов серы за время розжигов, ч/год.

8.6 Выбросы оксида углерода.

При строгом соблюдении требований к сжиганию топлива проис­ходит практически полное его сгорание. Максимальное содержание оксида углерода в отходящих газах (в начале розжига) = 0.2% (0.25 г/нм3), а его среднее значение за весь период розжига составляет =0.40 от максимального. Столь низкая концентрация не ухудшает показатели пожаро-взрывобезопасности отходящих газов.

С учетом того, что средний по времени розжига расход отходя­щих газов составляет =0.75 от эксплуатационного значения, максимальная мощность и годовой выброс могут быть рассчитаны по формулам:

                                                                                 (5.6.1)

и

                                             (5.6.2)

где Τр – суммарная продолжительность розжиговых периодов, ч/год.

Пример расчета выбросов вредных веществ при розжиге приведен в Приложении В.

 

Приложение А

(справочное)

Таблица А.1

Продолжительность выбросов при розжиге
вращающихся печей после полной замены футеровки

Типоразмер печи, м

Среднегодовое количество розжигов

Продолжительность выброса, ч

оксидов

пыли

азота,
углерода

серы

при отключенных электрофильтрах

при включенных электрофильтрах

Сухой способ

Æ 4,0´60

6

72

6

8

66

Æ 4,5´80

6

84

10

10

74

Æ 5,0´100

6

96

14

12

82

Мокрый способ

Æ (3-4)´(100-150)

5

56

6

10

50

Æ 4,0´150

5

62

8

11

54

Æ 4.5´170

5

68

10

12

58

Æ 5,0´170

5

74

12

14

62

Æ 5,0´185

5

80

14

16

66

Приложение Б

(справочное)

Примеры расчетов выбросов

Б.1 Пример 1 - Расчет выбросов оксидов азота

Исходные данные:

Способ производства – мокрый

Вид топлива – мазут

Размер печи – Æ 4.0´150 м

Кол-во печей – 3 шт.

Таблица  Б.1

Результаты расчета выбросов оксидов азота

Показатель

Печь №1

Печь №2

Печь №3

Объем отходящих газов, V, нм3

138 840

137 130

146 100

Время работы, Т, час/год

6316

6754

6880

Концентрация оксидов азота в отходящих газах, , г/нм3, (по таблице 6.1.1)

0.6

Максимальный разовый выброс NOx, , г/с, (формула 6.1.1)

138840´0.6/3600
=23.14

22.86

24.35

Валовый выброс NOx, , т/год,

(формула 6.1.2)

3.6´23.14´6316/1000
= 526.148

555.827

603.101

Максимальный разовый выброс NO2, , г/с (формула 6.1.3)

0.8´23.14=18.512

18.288

19.480

Максимальный разовый выброс NO, , г/с (формула 6.1.3)

0.13´23.14=3.008

2.972

3.165

Валовый выброс NO2, , т/год,

(формула.1.4)

0.8´526.148=420.918

444.662

482.481

Валовый выброс NO, , т/год,

(формула 6.1.4)

0.13´526.148=68.399

72.258

78.403

Б.2 Пример 2 - Расчет выбросов оксидов серы

Исходные данные:

Размер вращающейся печи – Æ 3.6´4.0´118 м

Способ производства – мокрый

Вид топлива – смесь двух прочих углей

Та лица  Б.2

Исходные данные для расчета выбросов оксидов серы

Показатель

Уголь №1

Уголь №2

Смесь углей №1+№2

Низшая теплота сгорания, Qr, ккал/кг

6250

4836

5860

Влажность топлива, Wr, %

10

18

15

Зольность топлива, Аr, %

11.3

13.2

12

Содержание горячей серы в рабочей массе топлива, Sr, %

0.36

0.36

0.36

Расход форсуночного топлива, Bt, 5.67 т/час (или 5.67´106/3600=1575 г/с)

Расход сырья (по сухому веществу), Bs, 32.5 т/час (или 32.5´106/3600=9027 г/с)

Содержание щелочи в сырье, , 0.51%

Время работы печи, 6000 час/год

Максимальный разовый выброс по формуле 6.2.1:

Валовый выброс по формуле 6.2.2:

Объем дымовых газов – 170600 м3/час или 47.39 м3

Концентрация SO2 в дымовых газах: 0.998/47.39 = 0,021 г/м3

Б.3 Пример 3 - Расчет выбросов оксидов серы

Исходные данные:

Размер вращающейся печи – Æ 3.6´51.9 м

Способ производства – мокрый

Форсуночное топливо: угольная шихта трех видов прочих углей в соотношении 0.08:0.64:0.28.

Таблица  Б.3

Исходные данные для расчета выбросов оксидов серы

Вид угля

Расход, Bt

Низшая теплота сгорания, Qr, ккал/кг

Общая сернистость, Sr, %

т/час

г/с

Уголь №1

0,58

161,1

3120

0,306

Уголь №2

1,88

522,2

7080

0,06

Уголь №3

1,083

300,8

5860

0,04

Расход сырья (по сухому веществу), Bs, 38.0 т/час (или 38.0´106/3600=10555 г/с)

Содержание щелочи в сырье, , 0.58%

Вывод: содержание SO2 в дымовых газа вращающейся печи равно нулю.

Приложение В

(справочное)

Примеры расчетов выбросов вредных веществ
при розжиге печи Æ4,0´150 м мокрого типа

Исходные данные:

Способ производства – мокрый

Вид топлива – мазут

Размер печи – Æ 4.0´150 м

Содержание серы, Sr, - 1%

Расход топлива, Bt, – 5900 кг/час (или 1638,89 г/с)

Отходящие газы (в эксплуатационных условиях):

 

Расход, V, нм3

 

перед электрофильтрами

127050

после электрофильтров

146100

Запыленность (перед электрофильтрами), г/нм3

30.0

Содержание NОx (после электрофильтров), г/нм3

0.6

Содержание СО (после электрофильтров, макс. при розжиге), г/нм3

0.25

Эффективность очистки электрофильтров, h

 

при включенном напряжении

0.99

при отключенном напряжении

0.60

Продолжительность работы, Тр

 

при единичном розжиге, ч

 

пыли при отключенном напряжении

10

пыли при включенном напряжении

50

NОx

56

SO2

6

CO

56

годовая, ч/год

 

пыли при отключенном напряжении

50

пыли при включенном напряжении

250

NОx

280

SO2

30

CO

280

Расчеты:

 

Выброс пыли

 

Проектируемые заводы

 

Максимальная мощность выброса (по формуле 7.1)

 

=127050´30,0´(1-0,99)/3600, г/с

10.59

Годовой выброс при розжиге с включенными электрофильтрами (по 8.3.1)

 

=3,6´10,59´250´0,9/1000, т/год

8.58

Действующие заводы

 

Максимальная мощность выброса (по формуле 7.1) с учетом п.8.3.1

 

=127050´30,0´(1-0,6)/3600, г/с

423.5

Годовой выброс при розжиге с отключенными электрофильтрами (по 8.3.1)

 

=3,6´423,5´50´0,9/1000, т/год

68.61

Выбросы оксидов азота

 

Максимальная мощность выброса NOx (по формуле 6.1.1)

 

=146100´0,6/3600, г/с

24.35

Выброс диоксида азота (по 6.1.3) =0,8´24,35

19.48

Выброс оксида азота (по 6.1.3) =0,13´24,35

3.17

Годовой выброс NOx при розжигах (по 8.4.1)

 

=3,6´24,35´280´0,75´0,7/1000, т/год

12.89

Выброс диоксида азота (по 6.1.4) =0,8´12,89

10.31

Выброс оксида азота (по 6.1.4) =0,13´12,89

1.68

Выбросы оксидов серы

 

Максимальная мощность выброса (по формуле 8.5.1)

 

 =0,02´ 1638,89´1´(1-0,02), г/с

32.12

Годовой выброс при розжигах (по 8.5.2)

 

 =3,6´32,12´30´0,55/1000, т/год

1.91

Выбросы оксида углерода

 

Максимальная мощность выброса (по формуле 8.6.1)

 

=146100´0,25/3600, г/с

10.15

Годовой выброс при розжигах (по 8.6.2)

 

=3,6´10,15´280´0,75´0,4/1000, т/год

3.07

Download