Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок

Назва: 
Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок

Download

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


II

 

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

III

 

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.

IV

 

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

x

СН

С

2

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

x

СН

C

2

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

x

СН

C

2

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
60-80

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 50

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:

G=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/g,                                                                     (А.4)

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

gor=g0or/(1+Toг/273),                                                            (А.5)

где:

g0- 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 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.)

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
(Ангидрид сернистый) /436/

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 С1219 (в пересчете на С) /497/

1

-

-

4



[1] Названия Министерств, ведомств и организаций приведены на момент утверждения документа

[2] нормировать по - углеводородам предельным С1219 (№ 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]

Download