Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок

МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Охрана атмосферного воздуха

МЕТОДИКА

расчета выбросов

загрязняющих веществ в атмосферу

от стационарных дизельных установок

РНД 211.2.02.04-2004

Издание официальное

Астана, 2004

Предисловие

1 ПЕРЕРАБОТАН И ВНЕСЕН Республиканским научно-исследовательским Центром охраны атмосферного воздуха

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан от 20.12.2004 г. № 328 п

3 ОДОБРЕН на заседании рабочей группы Министерства охраны окружающей среды Республики Казахстан, протокол №1 от 20 декабря 2002 года

4 РЕГИСТРАЦИЯ не требуется согласно письма Министерства юстиции Республики Казахстан №4-01-10-6/7082 от 17.10.2001г.

5 ВЗАМЕН Орлов Н.И., Смайлис В.И. Временные рекомендации по расчету выбросов от стационарных дизельных установок. Л., 1988

6 ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ 1 РАЗ В 5 ЛЕТ

Документ оформлен с учетом требований РНД 211.1.01.02-1994 «Правила изложения и оформления нормативных документов», Алматы, 1994 и СТ РК 1.5-2000 «Требования к построению, изложению, оформлению и содержанию государственных и фирменных стандартов, стандартов научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений и изменений к ним»

Настоящий документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения разработчика.

Содержание

1 Область применения................................................................ 19

2 Нормативные ссылки............................................................... 19

3 Определения............................................................................. 20

4 Общие положения.................................................................... 20

5 Оценка выбросов от стационарных дизельных установок... 22

6 Расчет выбросов с использованием усредненных показателей            23

7 Оценка выбросов по данным технической документации завода-изготовителя и инструментального контроля .................................................................................. 26

Литература.................................................................................... 28

Приложение А Оценка расхода и температуры отработавших газов      29

Приложение Б Санитарно-гигиенические нормативы загрязняющих веществ             30

Введение

Настоящая методика переработана на основе новейших нормативно-методических документов и предназначена для определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при эксплуатации стационарных дизельных установок.

Устанавливает порядок расчета выбросов от стационарных дизельных установок на основе удельных показателей.

Распространяется на все типы стационарных дизельных установок: дизель-генераторы, буровые агрегаты, мотопомпы, мотокомпрессоры, мотовентиляторы и т.п.

Приложением к РНД являются также разрабатываемые программы для различных ЭВМ, согласованные в установленном порядке с разработчиками методики и утвержденные Министерством охраны окружающей среды Республики Казахстан [1].

Дата введения 1.01.2004 г.

1 Область применения

1.1 Настоящий документ:

-          разработан с целью создания единой методологической основы по определению выбросов загрязняющих веществ от стационарных дизельных установок;

-          применяется предприятиями и территориальными управлениями по охране окружающей среды, специализированными организациями, проводящими работы по нормированию выбросов и контролю за соблюдением установленных нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ).

1.2 Полученные по настоящему документу результаты используются в качестве исходных данных при учете и нормировании выбросов на действующих предприятиях и объектах, а также при разработке предпроектной и проектной документации на новое строительство.

1.3 Любая деятельность по нормированию выбросов от стационарных дизельных установок, проводимая в Республике Казахстан, должна осуществляться в соответствии с настоящим документом и удовлетворять рекомендациям, приведенным в нем.

2 Нормативные ссылки

Методика разработана в соответствии со следующими нормативными документами:

1         ГОСТ 17.2.2.01-84. Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерения. М., Издательство стандартов, 1984

2         ГОСТ 17.2.2.02-86. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения дымности отработавших газов тракторных и комбайновых дизелей. М., Издательство стандартов, 1986

3         ГОСТ Р 51249-99 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. М., Изд-во стандартов, 1999

4         ГОСТ Р 51250-99 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы определения. М., Изд-во стандартов, 1999

3 Определения, обозначения и сокращения

В настоящем документе применяются термины и определения в соответствии с Законом Республики Казахстан «Об охране окружающей среды», Законом Республики Казахстан «Об охране атмосферного воздуха», ГОСТ 17.2.1.04-77, ГОСТ 17.2.1.03-84.

4 Общие положения

4.1 Настоящая методика предназначена для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при эксплуатации стационарных дизельных установок.

4.2 В соответствии с Методикой производится расчет максимальных разовых за 20-ти минутный период времени и валовых за год выбросов в атмосферу стационарной дизельной установкой. В качестве исходных данных для расчета максимальных разовых выбросов используются сведения из технической документации завода-изготовителя дизельной установки об эксплуатационной мощности (если сведения об эксплуатационной мощности не приводятся, - по номинальной мощности), а для расчета валовых выбросов в атмосферу, - результаты учетных сведений о годовом расходе топлива дизельного двигателя.

4.3 Методика позволяет, в зависимости от наличия или отсутствия, а также полноты имеющейся информации по выбросам вредных веществ, приводимых в сопровождаемой технической документации на стационарную дизельную установку, или располагаемых возможностей на выполнение соответствующего инструментального контроля выбросов, осуществлять расчет выбросов:

-          с использованием усредненных значений удельных выбросов в зависимости от мощности и частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя;

-          по данным инструментального контроля выбросов в условиях эксплуатации.

В случаях, когда в исходных данных отсутствует информация о мощности установки, расчет максимального разового выброса (г/с) выполняется по данным о расходе топлива (формула 2, табл. 3 и 4).

4.4 Приведенные в документе усредненные удельные значения показателей выбросов отражают основные закономерности изменения параметров токсичности дизелей в зависимости от нагрузочно-скоростного режима работы силовой установки, а также мощности и быстроходности дизельного двигателя [1, 5, 6]. При этом учитывается, что в реальной эксплуатации в течение года в соответствии с изменением характера внешних условий стационарная дизельная установка работает на некоторой совокупности установившихся дискретных режимов, для которой значения удельных выбросов усредняются [5]. Принимаются во внимание также особенности организации рабочего процесса многоцилиндровых мощных дизельных установок.

4.5 Расчеты выбросов выполняются для следующих вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами стационарных дизельных установок:

5 Оценка выбросов от
стационарных дизельных установок

В соответствии с основными классификационными признаками мощности, быстроходности, числа цилиндров дизельных двигателей [1], которые определяют способ организации рабочего процесса и, следовательно, токсикологические свойства выделяемых веществ, стационарные дизельные установки условно подразделяются на четыре группы (N_e - номинальная мощность, n - число оборотов, i - число цилиндров):

А - маломощные, быстроходные и повышенной быстроходности (N_е<73.6 кВт, n=1000-3000 мин^-1). Например, дизельгенераторы 0801-08011 (2Ч9,5/10), 1601-1612 (4Ч9,5/10), 3001-3012 (8Ч9,5/10); дизель-электрический агрегат 2Э-16А (4Ч8,5/11), А-01М и т.д.;

Б - средней мощности, средней быстроходности и быстроходные (N_е=73.6-736 кВт, n=500-1500 мин^-1). Например, газомотокомпрессор КС-550/4-64 (8Д22/22,5), автоматизированный дизель-электрический агрегат АСДА-200 (дизель 1Д12В-300), дизельгенератор ДГР 300/500-4 (6ЧН 25/34), дизель-насосная установка ДНУ 120/70 (6ЧН12/14), энергетические установки на базе дизеля ЯМЗ-238, дизельгенераторы ДГА-315,320 (6ЧН25/34), Г-72 (6ЧН36/45), КАС 315 (12ЧН18/20), КАС 630Р (12ЧН18/20), АС 630М (12ЧН18/20) и т.д.:

В - мощные, средней быстроходности (N_е=736-7360 кВт, n=500-1000 мин^-1). Например, буровой агрегат 1А-6Д49 (8ЧН26/26), 1-9ДГ (16ЧН26/26), 14ДГ (дизель14Д40), Г-99 (6ЧН12А36/45), ПЭ-6 (12ЧН26/26), дизельгенератор ДГ-4000 (дизель 64Г базовой модели 61В-3) и т.д.,

Г - мощные, повышенной быстроходности, многоцилиндровые (N_е=736-7360 кВт, n=1500-3000 мин^-1, i>30). Например, АСДГ-800 (42ЧСПН16/17), ДГ-2000 (56ЧСПН16/17) и т.д.

Современные требования стандартов зарубежных стран к выбросам стационарных дизельных установок существенно отличаются от требований стандартов Республики Казахстан. Кроме того, после капитального ремонта, происходит изменение количества выбросов дизельными двигателями. В связи с тем, что в ряде организаций Республики Казахстан находятся в эксплуатации как зарубежные стационарные дизельные установки, так и установки капитально отремонтированные, данные по выбросам корректируются в соответствии с указанными обстоятельствами.

6 Расчет выбросов
с использованием усредненных показателей

6.1 Максимальный выброс i-ого вещества стационарной дизельной установкой определяется по формуле:

, г/с                                                                                    (1)

где:

е_i -  выброс i-го вредного вещества на единицу полезной работы стационарной дизельной установки на режиме номинальной мощности, г/кВт×ч, определяемый по таблице 1 или 2;

Р_э - эксплуатационная мощность стационарной дизельной установки, кВт. Значение берется из технической документации завода-изготовителя. Если в технической документации не указывается значение эксплуатационной мощности, то в качестве Р_э, принимается значение номинальной мощности стационарной дизельной установки (Ne);

1/3600 - коэффициент пересчета «час» в «сек».

Таблица 1

Значения выбросов е_i для различных групп

стационарных дизельных установок до капитального ремонта

Таблица 2

Значения выбросов е_i для различных групп

стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт

6.2 Валовый выброс i-ого вещества за год стационарной дизельной установкой определяется по формуле:

, т/год                                                          (2)

где:

q_i -         выброс i-го вредного вещества, г/кг топлива, приходящегося на один кг дизельного топлива, при работе стационарной дизельной установки с учетом совокупности режимов, составляющих эксплуатационный цикл, определяемый по таблице 3 или 4;

B_год -      расход топлива стационарной дизельной установкой за год, т. (берется по отчетным данным об эксплуатации установки);

1/1000 - коэффициент пересчета «кг» в «т».

Таблица 3

Значения выбросов q_i для различных групп

стационарных дизельных установок до капитального ремонта

Таблица 4

Значения выбросов q_i для различных групп

стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт

6.3 Для стационарных дизельных установок зарубежного производства, отвечающих требованиям природоохранного законодательства стран Европейского Экономического Сообщества, США, Японии (необходимо подтверждение сертификатом с экологическими показателями фирм-изготовителей) значения выбросов по табл. 1, 2, 3, 4 могут быть соответственно уменьшены по СО в 2 раза; NO₂ и NOв 2.5 раза; СН, С, СH₂О и БП в 3.5 раза. При этом необходимо предусмотреть инструментальную проверку соблюдения нормативов выбросов для таких установок.

6.4 Для дизельных установок работающих на природном газе значения выбросов, по сравнению с показателями, приведенными в табл. 1, 2, 3, 4, могут быть уменьшены для:

-          оксида углерода на 20%;

-          сажи в 15 раз;

-          диоксида азота в 2 раза;

-          альдегидов в 15 раз;

-          бенз(a)пирена в 20 раз;

-          диоксида серы в зависимости от содержания серы в топливе.

6.5 При внедрении различных природоохранных технологий (см. табл. 5), эффективность очистки отработавших газов должна быть подтверждена соответствующими сертификатами на газоочистное оборудование, либо данными инструментального контроля выбросов в условиях эксплуатации стационарной дизельной установки.

Таблица 5

Сведения об эффективности природоохранных технологии

6.6 В соответствии с технологическим регламентом производства дизельные электростанции (ДЭС) могут классифицироваться как резервные (т.е. используемые периодически при нехватке мощности) или аварийные (т.е. используемые при аварийных ситуациях, например, в электроснабжении).

Если ДЭС - резервная, то ее выбросы подлежат нормированию и для них устанавливаются нормативы ПДВ (ВСВ).

Если ДЭС - аварийная, то ее выбросы в работах по нормированию не учитываются, а описание ситуаций ее применения, профилактики и предотвращения таких ситуаций дается в соответствующем разделе проектной документации.

7 Оценка выбросов
по данным технической документации
завода-изготовителя и инструментального контроля

7.1 При наличии в сопровождаемой стационарную дизельную установку документации сведений о выбросах вредных веществ в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала дизеля, расчеты выбросов выполняются с использованием этих данных на основе учета в течение года режимов и времени работы на них установки. При этом значения расходов отработавших газов на стационарных режимах работы установки берутся из технической документации или рассчитываются в соответствии с нормативными документами, а для расчетов загрязнения атмосферы принимаются максимальные значения выбросов.

7.2 Инструментальные замеры выбросов должны выполняться на характерных, для условий реальной эксплуатации в течение года, режимах работы стационарной дизельной установки и использоваться в дальнейшем для расчета максимальных и валовых показателей выбросов аналогично п.6.2 на основе учета в течение года данных по загрузке установки.

7.3 Допускается использовать комбинированные методы оценки выбросов стационарными дизельными установками на основе расчетов выбросов с использованием усредненных показателей и оценки выбросов по данным технической документации завода-изготовителя и инструментального контроля.

Литература

1         Теория двигателей внутреннего сгорания / Под. ред. проф. д-ра техн. наук Н.Х-Дьяченко. Л., Машиностроение (Ленингр. отделение), 1974.

2         РК 3.02.036.99. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ГН 2.1.6.695-98. -М.: 1998 - 69 с.

3         РК 3.02.037.99. Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ГН 2.1.6.696-98.-М.: 1998 - 132 с.

4         Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. СПб, 2000.

5         Экспериментально-расчетная оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах работы О.И. Демочка, В.Н. Ложкин и др. Технический отчет по НИР. СПб, НПО ЦНИТА, 1990.

6         Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М., Транспорт, 1985.

7         Орлов Н.И., Смайлис В.И. Временные рекомендации по расчету выбросов от стационарных дизельных установок. Л., 1988.

8         Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок, НИИ Атмосфера, СПб, 2001

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Оценка расхода и температуры отработавших газов

Расход отработавших газов от стационарной дизельной установки в соответствии с [1] определяется по выражению:

G_OГ=G_В´{1+1/(j´a´L₀)},                                                  (А.1)

где G_B - расход воздуха, определяемый по соотношению:

G_B=(1/1000)´(1/3600) (b_э´P_э´j´a´L₀),                              (А.2)

где:

b_э -  удельный расход топлива на эксплуатационном (или номинальном) режиме работы двигателя, г/кВт×ч (берется из паспортных данных на дизельную установку);

j  -      коэффициент продувки, j»1.18;

a  -      коэффициент избытка воздуха, a»1.8;

L₀ -      теоретически необходимое количество кг воздуха для сжигания одного кг топлива, L₀»14.3 кг воздуха/кг топлива.

Значения остальных коэффициентов и параметров такое же, как и в (1) и (2).

После подстановки (А2) в (А1) окончательная формула для расчета расхода отработавших газов (кг/с) от стационарной дизельной установки приобретает вид:

G_ОГ»8.72´10^-6´b_э´Р_э,                                                          (А.З)

Объемный расход отработавших газов (м³/с) определяется по ф-ле:

Q_ОГ=G_ОГ/g_oг,                                                                     (А.4)

где g_or - удельный вес отработавших газов (кг/м³) рассчитываемый по формуле:

g_or=g0_or/(1+T_oг/273),                                                            (А.5)

где:

g0_oг - удельный вес отработавших газов при температуре, равной 0°С, значение которого согласно [1], [6] можно принимать 1.31 кг/м³;

T_or - температура отработавших газов, К.

При организованном выбросе отработавших газов в атмосферу, на удалении от стационарной дизельной установки (высоте) до 5 м, значение их температуры можно принимать равным 450°С (723К), на удалении от 5 до 10 м - 400°С (673К).

Приложение Б

(справочное)

Санитарно-гигиенические нормативы

некоторых загрязняющих веществ

(по состоянию на 1 сентября 2000 г.)