Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок
МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Республиканский нормативный документ
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].
РЕСПУБЛИКАНСКИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИКА расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок |
РНД 211.2.02.04-2004 |
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:
- оксид углерода (СО); |
- формальдегид (СН2О); |
- сажа (С); |
- диоксид серы (SO2); |
- углеводороды (СН) [2]; |
- бенз(a)пирен (БП); |
- оксиды азота (NОх) в пересчете на NO2 иNO [3]. |
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 (Ne - номинальная мощность, n - число оборотов, i - число цилиндров):
А - маломощные, быстроходные и повышенной быстроходности (Nе<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 (Nе=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 (Nе=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 (Nе=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:
еi - 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;
Рэ - 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 Рэ, принимается значение номинальной мощности стационарной дизельной установки (Ne);
1/3600 - коэффициент пересчета «час» в «сек».
Таблица 1
Значения выбросов еi для различных групп
стационарных дизельных установок до капитального ремонта
Группа |
Выброс, г/кВт×ч |
||||||
СО |
NОx |
СН |
С |
SО2 |
СН2О |
БП |
|
А |
7.2 |
10.3 |
3.6 |
0.7 |
1.1 |
0.15 |
1.3´10-5 |
Б |
6.2 |
9.6 |
2.9 |
0.5 |
1.2 |
0.12 |
1.2´10-5 |
В |
5.3 |
8.4 |
2.4 |
0.35 |
1.4 |
0.1 |
1.1´10-5 |
Г |
7.2 |
10.8 |
3.6 |
0.6 |
1.2 |
0.15 |
1.3´10-5 |
Таблица 2
Значения выбросов еi для различных групп
стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт
Группа |
Выброс, г/кВт×ч |
||||||
CO |
NOx |
СН |
С |
SO2 |
CH2O |
БП |
|
А |
8.6 |
9.8 |
4.5 |
0.9 |
1.2 |
0.2 |
1.6´10-5 |
Б |
7.4 |
9.1 |
3.6 |
0.65 |
1.3 |
0.15 |
1.5´10-5 |
В |
6.4 |
8.0 |
3.0 |
0.45 |
1.5 |
0.12 |
1.4´10-5 |
Г |
8.6 |
10.3 |
4.5 |
0.75 |
1.3 |
0.2 |
1.6´10-5 |
6.2 Валовый выброс i-ого вещества за год стационарной дизельной установкой определяется по формуле:
, т/год (2)
где:
qi - 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;
Bгод - 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 qi для различных групп
стационарных дизельных установок до капитального ремонта
Группа |
Выброс, г/кг топлива |
||||||
CO |
NОx |
СН |
C |
SО2 |
СН2О |
БП |
|
А |
30 |
43 |
15 |
3.0 |
4.5 |
0.6 |
5.5´10-5 |
Б |
26 |
40 |
12 |
2.0 |
5.0 |
0.5 |
5.5´10-5 |
В |
22 |
35 |
10 |
1.5 |
6.0 |
0.4 |
4.5´10-5 |
Г |
30 |
45 |
15 |
2.5 |
5.0 |
0.6 |
5.5´10-5 |
Таблица 4
Значения выбросов qi для различных групп
стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт
Группа |
Выброс, г/кг топлива |
||||||
CO |
NОx |
СН |
C |
SО2 |
СН2О |
БП |
|
А |
36 |
41 |
18.8 |
3.75 |
4.6 |
0.7 |
6.9´10-5 |
Б |
31 |
38 |
15.0 |
2.5 |
5.1 |
0.6 |
6.3´10-5 |
В |
26 |
33 |
12.5 |
1.9 |
6.1 |
0.5 |
5.6´10-5 |
Г |
36 |
43 |
18.8 |
3.15 |
5.1 |
0.7 |
6.9´10-5 |
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
Наименование технологий |
Вещество |
% очистки |
Окисление в каталитическом нейтрализаторе (активная фаза платина Рt) |
СО СН C СH2О |
90-95 70-80 30-50 50-60 |
Окисление в каталитическом нейтрализаторе с принудительным разогревом реактора (активная фаза платина Рt) |
CO СH С СН2О |
98-100 98-100 50-60 90-95 |
Окисление и фильтрация в регенерируемых каталитических фильтроэлементах (активная фаза платина Рt) |
СО СН С СН2О |
98-100 98-100 90-95 90-95 |
Применение вододиспергированного топлива |
NOx С |
до 50 |
Применение топлива с пониженным содержанием серы |
SO2 |
До 95 |
Восстановление NО2 аммиаком в сотово-блочных катализаторах (активная фаза V2О5 (WO3)/(ТiO2)) |
NOx |
до 80 |
Промывка в водных растворах (жидкостная нейтрализация) |
NOx C CH2O |
до 40 до 80 |
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:
GOГ=GВ´{1+1/(j´a´L0)}, (А.1)
где GB - расход воздуха, определяемый по соотношению:
GB=(1/1000)´(1/3600) (bэ´Pэ´j´a´L0), (А.2)
где:
bэ - 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:
GОГ»8.72´10-6´bэ´Рэ, (А.З)
Объемный расход отработавших газов (м3/с) определяется по ф-ле:
QОГ=GОГ/goг, (А.4)
где gor - удельный вес отработавших газов (кг/м3) рассчитываемый по формуле:
gor=g0or/(1+Toг/273), (А.5)
где:
g0oг - удельный вес отработавших газов при температуре, равной 0°С, значение которого согласно [1], [6] можно принимать 1.31 кг/м3;
Tor - температура отработавших газов, К.
При организованном выбросе отработавших газов в атмосферу, на удалении от стационарной дизельной установки (высоте) до
Приложение Б
(справочное)
Санитарно-гигиенические нормативы
некоторых загрязняющих веществ
(по состоянию на 1 сентября
Код ЗВ [4] |
Наименование вещества |
ПДКмр, мг/м3 |
ПДКсс, мг/м3 |
ОБУВ, мг/м3 |
Кл. опасности |
0301 |
Азота диоксид /5/ [5] |
0.085 |
0.04 |
- |
2 |
0304 |
Азота оксид /4/ |
0.4 |
0.06 |
- |
3 |
0328 |
Углерод черный (Сажа) /499/ |
0.15 |
0.05 |
- |
3 |
0330 |
Серы диоксид |
0.5 |
0.05 |
- |
3 |
0337 |
Углерода оксид /498/ |
5 |
3 |
- |
4 |
0703 |
Бенз/a/пирен (3,4-бензпирен) /48/ |
- |
0.000001 |
- |
1 |
1325 |
Формальдегид /522/ |
0.035 |
0.003 |
2 |
|
2754 |
Углеводороды предельные С12-С19 (в пересчете на С) /497/ |
1 |
- |
- |
4 |
[1] Названия Министерств, ведомств и организаций приведены на момент утверждения документа
[2] нормировать по - углеводородам предельным С12-С19 (№ п/п 497 [3], код 2754 [4])
[3] коэффициенты трансформации следует принимать на уровне максимально установленных значений, т.е. 0.8 - для NO2 и 0.13 - для NO. Коэффициенты трансформации могут корректироваться расчётно-экспериментальным методом, утверждаемым МООС РК
[4] Код загрязняющего вещества согласно [4]
[5] Порядковый номер согласно [2, 3]