Document 2110941

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра промышленной теплоэнергетики
Германова Т.В.
.
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Часть 1. Расчет выбросов загрязняющих веществ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»
очной формы обучения
Тюмень, 2012
УДК: 502
Г - 38
Германова Т.В. Охрана окружающей среды при эксплуатации
теплоэнергетических установок. Часть 1. Расчет выбросов загрязняющих
веществ: методические указания к практическим занятиям для студентов
специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» очной формы
обучения. - Тюмень: РИО ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ», 2012. – 26 с.
Методические указания к практическим занятиям разработаны на основании
рабочей программы ГОУ ФГБОУ «ТюмГАСУ» дисциплины «Охрана
окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетических установок» для
студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» очной
формы обучения.
Методические указания к практическим занятиям содержат задания,
направленные на закрепление изученного теоретического материала, в виде
расчетно-аналитических задач. При проведении занятий используются метод
мозгового штурма, дискуссия и метод проектов.
Рецензент: Михайлова Л.В.
Тираж 40 экз.
©ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет »
© Германова Т.В.
Редакционно-издательский отдел ФГБОУ
архитектурно-строительный университет »
2
ВПО
«Тюменский
государственный
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ....................................................................................................................... 4
1 Расчет выбросов загрязняющих веществ ............................................................... 5
Общие положения. Определение выбросов загрязняющих веществ ..................... 5
2 Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ расчетными
методами....................................................................................................................... 6
2.1 Оксиды азота ..................................................................................................... 6
2.2 Оксиды серы .................................................................................................... 10
2.3 Оксид углерода ................................................................................................ 11
3 Определение выбросов твердых загрязняющих веществ ................................ 12
3.1 Расчет выбросов твердых частиц .................................................................. 12
3.2 Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий ........................... 13
3.3 Расчетное определение выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми и
водогрейными котлами .......................................................................................... 14
3.3.1 Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах
промтеплоэнергетических котлов малой мощности........................................... 14
3.3.2 Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах водогрейных
котлов ....................................................................................................................... 15
Библиографический список ...................................................................................... 17
Приложение А (справочное) .................................................................................... 17
Приложение Б ............................................................................................................ 19
Приложение В ............................................................................................................ 20
Приложение Г (справочное) ..................................................................................... 21
Приложение Д ............................................................................................................ 22
Приложения Е ............................................................................................................ 23
Приложение Ж (справочное).................................................................................... 24
3
Введение
Методические указания для практических занятий разработаны для
приобретения навыков расчета по оценке воздействия объектов на
прилегающие территории при изучении дисциплины «Охрана окружающей
среды при эксплуатации теплоэнергетических установок». Решение
представленных задач позволит закрепить теоретический материал,
полученный на лекциях. При проведении занятий используются интерактивные
методы: мозгового штурма, кейс-метод и дискуссия.
Данная дисциплина призвана:
- научить видеть последствия влияния деятельности производственных
объектов на окружающую среду и здоровье человека;
- убедить в необходимости обосновывать природоохранные мероприятия;
- научить использованию различных методов борьбы с вредными
выбросами в атмосферу;
- научить находить пути компромисса между экономическими и
экологическими интересами людей.
При подготовке методических указаний автор ориентировалась:
- на содержание Федерального государственного образовательного
стандарта;
- содержание программы дисциплины;
- ограниченный объем учебных часов, отведенных на изучение этой
дисциплины в технических вузах учебными планами.
Настоящие методические указания нацелены на приобретение студентами
следующих компетенций:
-общекультурных:
ОК-1 - способность к обобщению, анализу, восприятию информации,
постановке цели и выбору путей ее достижения;
ОК-6 - способность в условиях развития науки и изменяющейся
социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих
возможностей, готовность приобретать новые знания, использовать различные
средства и технологии обучения;
-профессиональных:
ПК-6 - способность и готовность анализировать научно-техническую
информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике
исследования.
Цель работы заключается в выполнении расчета выбросов от высотных
точечных источников загрязнения, отражаются вопросы охраны окружающей
среды
при разработке технологической и
конструктивной частей
котлоагрегатов.
4
1 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Общие положения. Определение выбросов загрязняющих веществ
1.1. Суммарное количество Мj, загрязняющего вещества j, поступающего
в атмосферу с дымовыми газами (г/ с,. т/год), рассчитывается по уравнению
Mj
c jVcr B p k П ,
(1)
где сj, - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих
дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха O = 1,4 и
нормальных условиях (Температура 273 К и давление 101,3 кПа), мг/нм3
определяется по п. 1.2;
Vcr - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1
кг (1 нм3)* топлива, при O = 1,4, нм3/кг топлива (нм3/нм3 топлива).
Вр - расчетный расход топлива; определяется по п. 1.3;
при определении выбросов в граммах в секунду Вр берется в т/ч (тыс.
3
нм /ч); при определении выбросов в тоннах в год Вр берется в т/год (тыс.
нм3/год);
kп - коэффициент пересчета;
при определении выбросов в граммах в секунду kп= 0,278*10-3;
при определении выбросов в тоннах в год kп = 10-6.
1.2. Массовая концентрация загрязняющего вещества j рассчитывается по
3
измеренной концентрации c изм
j , мг/ нм , по соотношению
cизм
j
сj
(2)
,
0
где - коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.
1.3. Расчетный расход топлива Вр, т/ч (тыс. нм3/ч) или т/год (тыс.
нм3/год), определяется по соотношению
BP
1
q4
100
B,
(3)
где В - полный расход топлива на котел, т/ч (тыс. нм3/ч) или т/год (тыс.
нм3/год);
q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %.
Значение В определяется по показаниям прибора или по обратному
тепловому балансу (при проведении испытаний котла).
1.4. Объем сухих дымовых газов Vcr
(приложение А),
Vcr
*
Vr0
рассчитывается по формуле
1 V 0 VH02O
(4)
Примечание: 1 нм3 - 1 нормальный кубический метр - это единица измерения количества некоторого газа,
соответствующая одному кубическому метру этого газа, измеренному при нормальных условиях (при давлении
760 мм рт. ст. и температуре 0° С)
5
а при недостатке информации о составе сжигаемого топлива может быть
рассчитан по приближенной формуле
V cr KQir ,
(5)
где Qir - низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/нм3),
К - коэффициент, учитывающий характер топлива и равный:
для газа ...............…….. 0,345
для мазута .............….... 0,355
для каменных углей ..... 0,365
для бурых углей .......... 0,375
1.5. В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида
азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе
суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие (с учетом
различия в молекулярной массе этих веществ)
(6)
M NO2
0,8M NOx ,
M NO
(1 0,8) M NO x
NO
0,13M NO x ,
(7)
NO 2
где NO и NO - молекулярные массы N0 и NO2, равные 30 и 46
соответственно;
0,8 - коэффициент трансформации оксида азота в диоксид.
2
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ
2.1.
Оксиды азота
Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2 (в г/с,
т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по
формуле:
При сжигании природного газа
M NO x
r
BpQir K NO
2
K
t
1
r
1
kn ,
(8)
При сжигании мазута
M NO x
M
BpQir K NO
2
t
1
r
1
kn ,
(9)
При слоевом сжигании твердого топлива
M NO x
т
BpQir K NO
2
k,
r n
(10)
где
Вр - расчетный расход топлива, нм3/с (тыс. нм3/год) или кг /с (т/год)
при сжигании газа при работе котла в соответствии с режимной картой с
6
достаточной степенью точности может быть принято Вр = В - фактическому
расходу топлива на котел;
при сжигании мазута или твердого топлива определяется по формуле:
Bp
B1
q4
,
100
(11)
где В - фактический расход топлива на котел кг/с (т/год),
q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания, %;
Qir - низшая теплота сгорания топлива, МДж кг;
r
K NO
- удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж.
2
Для паровых котлов
r
K NO
2
0,01 D
0,03,
(12)
где D - фактическая паропроизводительность котла, т/ч.
Для водогрейных котлов
r
K NO
2
0,013 QT
0,03
(13)
M
K NO
- удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, г/МДж;
2
Для паровых котлов
M
K NO
2
0,01 D
0,1 ,
(14)
где D - фактическая паропроизводительность котла, т/ч.
Для водогрейных котлов:
M
K NO
2
0,0113 QT
0,1,
(15)
Т
Величина K NO
при сжигании твердого топлива рассчитывается по
формуле:
2
Т
K NO
2
0,35 10
3
Т
1 5,46
100 R6
100
4
Qir qr
(16)
где Т - коэффициент избытка воздуха в топке, может быть известный
или определяемый по формуле:
Т
21
,
21 О2
(17)
где O2 - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;
при отсутствии информации о концентрации кислорода в дымовых газах
за котлом можно принимать:
а) в зависимости от вида сжигаемого топлива:
для газообразного 1,05—1,2,
жидкого 1,15—1,25,
пылевидного 1,2—1,25
твердого кускового 1,3—2,0
7
б) в зависимости от вида используемой топки котла:
для факельных топок котлов при сжигании жидкого и газообразного
топлива - 1,02-1,15
для факельных топок котлов при сжигании угольной пыли - 1,25
в слоевых топках – 1,3-1,6
R6 - характеристика гранулометрического состава угля - остаток на сите с
размером ячеек 6 мм, %;принимается по сертификату на топливо;
qR - тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м2.
В формуле (16) для углей и сланцев при отсутствии характеристики
гранулометрического состава в сертификатах на топливо или по опытным
данным значение R6 следует принимать равным 40%. При сжигании дров или
торфа до уточнения расчетных формул R6=50%.
В формуле (17) при вычислении Т используется величина концентрации
О2 за котлом, что для котлов малой мощности является допустимым. При
отсутствии данных по содержанию О2 за котлом по результатам
инструментальных замеров следует принимать Т по режимной карте или (при
отсутствии карты) по справочным данным.
Величина qR определяется по формуле
qr QТ / F ,
(18)
где F - зеркало горения (определяется по паспортным данным котельной
установки), м2;
где QT - фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку
теплу, МВт, определяемая по формуле
QT
BP Qir
(19)
- безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную
конструкцию горелки.
Для всех дутьевых горелок напорного типа (т.е. при наличии дутьевого
вентилятора на котле) принимается K = 1,0.
Для горелок инжекционного типа принимается K = 1,6.
Для горелок двухступенчатого сжигания (ГДС) K = 0,7.
- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха,
t
подаваемого для горения
K
t
1 0,002(t ГВ
30)
(20)
где tгв - температура горячего воздуха, С .
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха
на образование оксидов азота.
При сжигании газа в общем случае значение
=1,225.
При работе котла в соответствии с режимной картой
= 1.
Для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС при
наличии результатов испытаний котла с измерением O2 и СО для более точного
8
учета избытка воздуха используется формула
н
1 0,1(O2
5 2
)
Q
0,3(O2
5
),
Q
(21)
где O2 - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;
При сжигании мазута в общем случае значение =1,113.
При работе котла в соответствии с режимной картой = 1.
При наличии результатов испытаний котла с измерением О2 и СО для
более точного учета избытка воздуха используют формулу
1 0,2 O2
2
6
Q
0,3 O2
6
,
Q
(22)
где О2 - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;
Q - относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению Q =Qф/Qн
или Q =Dф/Dн,
где Qф, Dф, Qн и Dн - соответственно фактические и номинальные
тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, МВт, т/ч.
r - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции
дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.
При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом
При сжигании газа
r
0,16 r ,
(23)
0,17 r ,
(24)
При сжигании мазута
r
При сжигании твердого топлива
r
1 0,075 r ,
(25)
где r - степень рециркуляции дымовых газов, %.
- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод
воздуха в топочную камеру:
При сжигании газа
0,022 ,
(26)
0,018 ,
(27)
При сжигании мазута
где
- доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в
процентах от общего количества организованного воздуха);
9
kп - коэффициент пересчета;
при определении выбросов в граммах в секунду kn = 1;
при определении выбросов в тоннах в год kn = 10-3.
При определении максимальных выбросов оксидов азота в граммах в
секунду по формуле (8) значения входящих в формулу величин определяются
при максимальной тепловой мощности котла.
При определении валовых выбросов оксидов азота за год значения
входящих в формулу (8) величин определяются по средней за рассматриваемый
промежуток времени нагрузке котла.
2.2. Оксиды серы
Суммарное количество оксидов серы M SO , выбрасываемых в атмосферу с
дымовыми газами (г/с, т/год), вычисляют по формуле
2
M SO2
0,02 BS r 1
'
SO2
1
''
SO2
(28)
,
где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с
(т/год);
Sr - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;
'
SO - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;
''
SO - доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно
с улавливанием твердых частиц.
Ориентировочные значения 'SO при сжигании различных видов топлива
составляют:
2
2
2
Топливо
мазут
газ
торф
березовские угли Канско-Ачинского бассейна
для топок с твердым шлакоудалением
для топок с жидким шлакоудалением
другие угли Канско-Ачинского бассейна
для топок с твердым шлакоудалением
для топок с жидким шлакоудалением
угли других месторождений
'
SO2
0,02
0
0,15
0,5
0,2
0,2
0,05
0,1
'
Доля оксидов серы ( 'SO
), улавливаемых в сухих золоуловителях,
принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях эта доля зависит от
общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива
Sпр.
2
S ПР
Sr
,
Qir
(29)
При характерных для эксплуатации удельных расходах воды на орошение
10
'
золоуловителей 0,1-0,15 дм3/нм3 'SO
определяется по рисунку Б1 Приложения
Б.
При наличии в топливе сероводорода к значению содержания серы на
рабочую массу Sr в формуле (27) следует прибавить величину
2
Sr
(30)
0,94 H 2 S ,
где H2S - содержание на рабочую массу сероводорода в топливе, %.
2.3. Оксид углерода
Оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год),
может быть выполнена по соотношению
M CO
10 3 BCCO 1
q4
,
100
(31)
где В - расход топлива, г/с (т/год);
Ссо - выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг (г/нм3) или кг/т
(кг/тыс.нм3). Рассчитывается по формуле
CCO
q3 RQir ,
(32)
где q3 - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания
топлива, %
R - коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие
химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в
продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается для
твердого топлива …………...1,0
мазута...........................……...0,65
газа.................................…….0,5
Qir - низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/ кг, (МДж/
нм3);
q4 - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива,
%.
При отсутствии эксплуатационных данных значения q3, q4 принимаются
по таблице В1 Приложения В.
Ориентировочная оценка суммарного количества выбросов оксида
углерода MCO, (г/с, т/год) может проводиться по формуле
M CO
10 3 BQir K CO 1
q4
,
100
(33)
где Ксо - количество оксида углерода, образующееся на единицу тепла,
выделяющегося при горении топлива, кг/ТДж, принимается по таблице В2
Приложения В
11
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ
3.1. Расчет выбросов твердых частиц
3.1.1 Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и
несгоревшего топлива) Мтв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами
котлов (г/с, т/год), вычисляют по одной из двух формул
M ТВ
или
M ТВ
B
Ar
100
Г ун
a ун. 1
0,01B a ун A
r
3
(34)
,
Qir
q4
1
32,68
3
,
(35)
где В - расход натурального топлива, г/с (т/год),
Аr - зольность топлива на рабочую массу, %;
aун - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе);
при отсутствии данных замеров можно использовать ориентировочные
значения, приведенные в нормативном методе «Тепловой расчет котельных
агрегатов»;
3 - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (в расчете не
учитывается влияние сероулавливающих установок);
Гун - содержание горючих в уносе, %; при отсутствии данных замеров
расчет Мтв ведется по формуле (34);
q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %; при
отсутствии данных можно использовать ориентировочные значения,
приведенные в таблице В1 Приложения В.
Qir - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
32,68 - теплота сгорания углерода, МДж/кг.
3.1.2 Количество летучей золы (Мз) в г/с (т/год), входящее в суммарное
количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле
Mз
0,01Ва ун Ar 1
3
(36)
,
3.1.3 Количество сажи при сжигании мазута (Мс) в г/с (т/год),
образующихся в топке в результате механического недожога топлива и
выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле
Mс
M ТВ
(37)
MЗ,
Примечание. При определении максимальных выбросов в г/с
используются максимальные значения Аr фактически использовавшегося
топлива. При определении валовых выбросов в т/год используются
среднегодовые значения Аr.
12
3.2. Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий
Мазутная зола представляет собой сложную смесь, состоящую в
основном из оксидов металлов. Биологическое ее воздействие на окружающую
среду рассматривается как воздействие единого целого. В качестве
контролирующего показателя принят ванадий, по содержанию которого в золе
установлен санитарно-гигиенический норматив (ПДК).
Суммарное количество мазутной золы (Ммз) в пересчете на ванадий, в г с
или т/год, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании
мазута, вычисляют по формуле
M мз
Gv B 1
ос
1
v
зу
100
kп ,
(38)
где Gv - количество ванадия, находящегося в 1 т мазута, г/т.
Рассчитывается по приближенной формуле (при отсутствии данных
химического анализа):
GV
2222 Ar ,
(39)
где 2222 - эмпирический коэффициент;
Аr - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.
Примечание. - При отсутствии данных химического анализа значения Аr
принимаются по данным, опубликованным в справочнике "Энергетическое
топливо СССР", М.: Энергоатомиздат, 1991 или по таблице Г1 Приложения Г.
В - расход натурального топлива;
при определений-выбросов в г/ с В берется в т/ ч;
при определении выбросов в т/год В берется в т/ год.
ос - доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхности
нагрева мазутных котлов, которую принимают равной:
0,07 - для котлов с промпароперегревателями, очистка поверхностей
которых производится в остановленном состоянии;
0,05 - для котлов без промпароперегревателей при тех же условиях
очистки.
v
степень очистки дымовых газов от мазутной золы в
зу золоулавливающих установках, % (см. Приложение Д);
kп - коэффициент пересчета;
при определении выбросов в г/с kп = 0,278 10-3;
при определении выбросов в т/год kп = 10-6.
13
3.3. Расчетное определение выбросов бенз(а)пирена в
атмосферу паровыми и водогрейными котлами
Выброс бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами
(г/с, т/ год), рассчитывается по уравнению (1).
3.3.1. Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых
газах промтеплоэнергетических котлов малой мощности
3.3.1.1 Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания
мазута на выходе из топочной камеры определяется по формулам:
- для T'' = 1,08-1,25:
cбпм
для
''
T
R 0,34 0,42 10 3 qV
3
10
''
T
e 3,8
1
К Д К Р К СТ ,
(40)
> 1,25:
cбпм
10
3
R 0,172 0,23 10 3 qV
e1,14
''
T
1
К Д К Р К СТ ,
(41)
3.3.1.2 Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания
природного газа на выходе из топочной зоны промтеплоэнергетических котлов
малой мощности определяется по формулам:
- при T'' = 1,08 - 1,25:
c
при
''
T
Г
бп
10
0,059 0,079 10 3 qV
3
e 3,8
''
T
1
К Д К Р К СТ ,
(42)
К Д К Р К СТ ,
(43)
> 1,25:
cбпГ
10
3
0,032 0,043 10 3 qV
e1,14
''
T
1
В формулах (40) - (43):
R - коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута
для паромеханических форсунок R = 0,75;
для остальных случаев R = 1;
''
T - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из
топки,
qv - теплонапряжение топочного объема, кВт/м3;
при сжигании проектного топлива величина qv берется из технической
документации на котельное оборудование;
при сжигании непроектного топлива величина qv рассчитывается по
соотношению
qV
B p Qir / VT ,
(44)
14
где Вр = В(1 – q4/100) - расчетный расход топлива на номинальной
нагрузке, кг/с (м3/с);
В - фактический расход топлива на номинальной нагрузке, кг/с (м3/с);
3
Qir - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м );
VT - объем топочной камеры, м3; берется из техдокументации на котел.
КР - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на
концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания, (определяется по графику
рис. Е1 Приложения Е);
КД - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов
на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания, (определяется по
графику рис. Е2 Приложения Е);
КСТ - коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на
концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания, (определяется по графику
рис. ЕЗ Приложения Е).
Для расчета максимальных и валовых выбросов по формуле (1)
концентрации бенз(а)пирена, рассчитанные по формулам (40) - (43) приводятся
к избыткам воздуха =1,4 по формуле (2) настоящей методики.
Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых
газах водогрейных котлов
3.3.2.
3.3.2.1 Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания
мазута на выходе из топочной камеры водогрейных котлов определяется по
формулам:
- для T'' = 1,05 - 1,25 и qv = 250-500 кВт/м3:
cбпм
- для
''
T
10
6
R 0,445qV
e 3,5
28,0
''
T
К Д К Р К СТ K O ,
1
(45)
> 1,25 и qv = 250-500 кВт/м3:
cбпм
10
6
R 0,52qV
32,5
1,16 e 3,5
''
T
1
К Д К Р К СТ K O ,
(46)
3.3.2.2 Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм1, в сухих продуктах сгорания
природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов малой
мощности определяется по формулам:
- для T'' = 1,05 - 1,25 и qv = 250-500 кВт/м3:
cбпГ
- для
''
T
10
6
R 0,11qV
e
3, 5
''
T
7,0
1
К Д К Р К СТ ,
(47)
> 1,25 и qv = 250-500 кВт/м3:
cбпГ
10
6
R 0,13qV
1,3 e
3, 5
5,0
''
T
1
К Д К Р К СТ ,
(48)
В формулах (45) - (48) обозначения те же, что и в формулах (41)-(43);
15
коэффициенты КД, КР, КСТ принимаются по графикам рисунков El -ЕЗ
Приложения Е.
Коэффициент КО, учитывающий влияние дробевой очистки конвективных
поверхностей нагрева на работающем котле, принимается:
при периоде между очистками 12 ч ............. 1,5
при периоде между очистками 24 ч ............. 2,0
при периоде между очистками 48 ч ............. 2,5
Для расчета максимальных и валовых выбросов по формуле (1)
концентрации бенз(а)пирена, рассчитанные по формулам (45) - (48) приводятся
к избыткам воздуха = 1,4 по формуле (2) настоящей методики.
16
Библиографический список
Дополнительная литература:
1. Рекомендации по основным вопросам воздухоохранной деятельности
(нормирование выбросов, установление нормативов ПДВ, контроль за
соблюдением нормативов выбросов, выдача разрешения на выброс). - М.:
НИИ Атмосферы, Минприроды, 1995.
2. Проектирование аппаратов пылегазоочистки./ Зиганшин М. Г., Колесник
А.А., Посохин В. Н. / М.: "Экопресс – 3М", 1998 – 505 с.
3. Котлер В. Р., Беликов С. Е. Промышленно-отопительные котельные:
сжигание топлив и защиты атмосферы. – СПб.: Энерготех, 2001. – 272 с.
4. Сидельковский Л. Н., Юренев В. Н. Котельные установки промышленных
предприятий: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 528 с.
5. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов
загрязняющих веществ в атмосферный воздух.– С.-П.: Изд-во Интеграл,
2002.
Справочная и нормативная литература:
1. Закон РФ "Об охране окружающей среды", М., 2002.
2. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при
сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час
или менее 20 Гкал в час». – М: 1999.
3. Учебный справочник к выполнению курсового проекта по дисциплине
«Охрана оценка воздействия на окружающую среду и экологическая
экспертиза» для студентов очной и заочной форм обучения специальности
280201 «Охрана окружающей среды и рациональное использование
природных ресурсов» - Тюмень, 2009.
17
Приложение А
(справочное)
Расчет объема сухих дымовых газов
А1 Объем сухих дымовых
рассчитывается по уравнению:
Vcr
Vr0
газов
при
нормальных
1 V 0 VH02O
условиях
(A.1)
где V o ,Vro и VHo O - соответственно объемы воздуха, дымовых газов и
водяных паров при стехиометрическом сжигании одного килограмма (1 нм3)
топлива, нм3/кг (нм3/нм3).
А2 Для твердого и жидкого топлива расчет выполняют по химическому
составу сжигаемого топлива по формулам
2
V0
0,0889(C r
VH02O
Vr0
0,111H r
VRO2
VN02
0,375S орr к ) 0,265 H r
0,0124W r
VH02O
0,0333O r
(A.2)
0,0161V 0
1,866
Cr
(A.3)
0,375S орr
к
100
0,79V 0
0,8
Nr
VH02O
100
(À.4)
где C r , S орr к , H r , O r , N r - соответственно содержание углерода, серы
(органической и колчеданной), водорода, кислорода И азота в рабочей массе
топлива, %;
W r - влажность рабочей массы топлива, %.
A3 Для газообразного топлива расчет выполняется по формулам
V0
VH02O
Vr0
0,0476 0,5CO 0,5H 2
0,01 H 2
0,01 CO 2
H 2 S 0,5
CO
H2S
m
nC m H n
n
Cm H n
4
O2 ,
(А.5)
0,124d Г .ТЛ ,
0,0161V O ,
(А.6)
0,79V O
N2
VHO2O ,
100
(А.7)
mC m H n
где CO, CO2, H2, H2S, СmНn, N2, О2 - соответственно, содержание оксида
углерода, диоксида углерода, водорода, сероводорода, углеводородов, азота и
кислорода в исходном топливе, %;
m и n- число атомов углерода и водорода соответственно;
dг.тл. - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 нм3 сухого
газа, г/нм3.
Химический состав твердого, жидкого и газообразного топлива может
быть определен по справочнику "Энергетическое топливо СССР", М.;
Энергоатомиздат, 1991 или по аналогичным справочникам.
18
Приложение Б
Щелочность орошающей воды, мг-экв./дм3: -
1 - 10
2-5
3-0
Рисунок Б.1 - Степень улавливания оксидов серы в мокрых
золоуловителях в зависимости от приведенной сернистости топлива и
щелочности орошающей
19
Приложение В
Таблица В.1 - Характеристика топок котлов малой мощности /4/
q4,
Примечание
%
Топки
с Угли типа кузнецких 0,5-1,0 5,5/3
Большие значения q4 пневмомеханическим
Бурые угли
0,5-1,0 5,5/4
при отсутствии средств
забрасывателем и цепной
уменьшения уноса;
решеткой прямого хода
меньшие значения q4 при остром дутье и
Топки
с Каменные угли
0,5-1,0 5,5/3
пневмомеханическими
Бурые угли
0,5-1,0 6,5/4,5 наличии возврата уноса,
а также для котлов
забрасывателями и цепной
производительностью
решеткой обратного хода
25-35 т/ч
Топки
с Бурые угли типа 0,5-1,0 9/7,5
пневмомеханическими
Подмосковных,
забрасывателями
и Бородинских
0,5-1,0 6/3
неподвижной решеткой
Угли типа кузнецких 0,5-1,0 5,5/3
Вид топок и котлов
Камерные тонки
Топливо
q3, %
Бурые угли
0,5
Фрезерный торф
0,5
Мазут
0,2
Газ
(природный, 0,2
попутный)
Доменный газ
1,0
3/1,5
3/1,5
0,1
0
0
Таблица В.2 - Значения коэффициента Ксо в зависимости от типа топки и
вида топлива /4/
Тип топки
Вид топлива
Камерные топки
Мазут
Паровые и водогрейные котлы Газ природный, попутный и
коксовый
Бытовые теплогенераторы
Газ природный
Легкое
жидкое
(печное)
топливо
20
Ксо, кг/ ГДж
0,13
0,1
0,05
0,08
Приложение Г
(справочное)
Таблица Г.1 - Зольность и общая влага мазутов /4/
Завод-изготовитель
Пермьнефтеоргсинтез
Ухтинский
Рязанский
Гурьевский
Марка мазута
40
100
40
40В
40
40В
40
100
100В
100В
Зольность
Аr, %
0,02
0,03
0,02
0,03
0,04
0,06
0,04
0,04
0,028
0,039
21
Содержание
влаги,
Wr, %
отсутствует
отсутствует
0,02
следы
0,09
отсутствует
0,06
0,12
следы
0,21
Приложение Д
Определение степени улавливания мазутной золы в пересчете на
ванадий в золоулавливающих установках
Д1 Степень очистки газов от мазутной золы (в пересчете на ванадий), vзу ,
%, в специально применяемых для этого батарейных циклонах определяют по
формуле
v
зу
0,076(
зу .общ
)1,85
2,32
зу .общ
(Д.1)
,
где 0,076 и 2,32 - эмпирические коэффициенты;
1,85 - эмпирический показатель степени;
v
зу .общ . - общая степень улавливания твердых частиц, образующихся при
сжигании мазута в котлах ТЭС и котельных, %.
Зависимость (Д1) действительна при выполнении условия
65% <
v
зу .общ .
< 85%.
Д2 При совместном сжигании мазута и твердого топлива в пылеугольных
котлах степень улавливания мазутной золы в пересчете на ванадий, vзу , %, в
золоулавливающих установках определяется по формуле
v
зу
где
у
у
(Д.2)
С,
- общая степень улавливания твердых частиц при сжигании угля,
%;
С - коэффициент, равный
0,6 - для электрофильтров;
0,5 - для мокрых аппаратов;
0,3 - для батарейных циклонов.
22
Приложения Е
Коэффициенты, учитывающие влияние различных факторов на
концентрацию 6енз(a)пирена в продуктах сгорания
Относительная нагрузка котла. D/Dн
Рисунок E.l - Зависимость Кд от относительной нагрузки котла
Степень рециркуляции
Рисунок Е.2 - Зависимость Кр от степени рециркуляции
1 - в дутьевой воздух или кольцевой канал вокруг горелок
2 - в шлицы под горелками
Доля воздуха, подаваемого помимо горелок (над ними)
Рисунок Е.З - Зависимость Кст от доли воздуха, подаваемого помимо горелок
23
Приложение Ж
(справочное)
Таблица Ж.1 Расчетные характеристики мазута различных классов /4/
Класс мазута
Wpa6 Араб
%%
Малосернистый 3,0 0,05
Сернистый
3,0 0,10
Высокосернист 3,0 0,10
ый
Spa6
%
0,3
1,4
2,8
Сраб Нраб Npa6
% % %
84,6511,7
83,8011,2
83,0010,4
Ораб
%
0,3
0,5
0,7
Qраб
Qpa6
ккал/кг МДж/кг
9620 40,28
9490 39,73
9260 38,77
Vo
VR02 VoN2 VoH2O Vor
нмЗ/кг нмЗ/кг нмЗ/кг нмЗ/кг нмЗ/кг
10,63 1,58 8,39 1,51 11,48
10,45 1,57 8,25 1,45 11,28
10,20 1,57 8,06 1,36 10,99
Таблица Ж.2 - Расчетные характеристики природного газа различных
месторождений /4/
Газопровод
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Гоголево-Полтава
Дашава-Киев
Рудки-МинскВильнюс
Рудки-Самбор
Угерско-Стрый
Угерско-ГнездичиКиев
Угерско-Львов
Брянск-Москва
ШебелинкаОстрогожск
ШебелинкаДнепропетровск
Шебелинка-Харьков
Шебелинка-БрянскМосква
Кумертау-ИшимбайМагнитогорск
ПромысловкаАстрахань
Газли-Коган
СН4,
%
85,8
98,9
95,6
С2Н6,
%
0,2
0,3
0,7
СЗН8,
%
0,1
0,1
0,4
С4Н10,
%
0,1
0,1
0,2
С5Н12,
%
0,0
0,0
0,2
N2,
%
13,7
0,4
2,8
С02,
%
0,1
0,2
0,1
98,5
0,2
0,1
0,0
0,0
1,0
0,2
92,8
92,8
3,9
3,9
1,1
1,0
0,4
0,4
0,1
0,3
1,6
1,5
0,1
0,1
94,1
3,1
0,6
0,2
0,8
1,2
81,7
5,3
2,9
0,9
0,3
8,8
0,1
97,1
0,3
0,1
0,0
0,0
2,4
0,1
95,4
2,6
0,3
0,2
0,2
1,1
0,2
24
H2,
%
Газопровод
Гоголево-Полтава
Дашава-Киев
Рудки-МинскВильнюс
Рудки-Самбор
4 Угерско-Стрый
Угерско-ГнездичиКиев
Угерско-Львов
5 Брянск-Москва
6 ШебелинкаОстрогожск
ШебелинкаДнепропетровск
Шебелинка-Харьков
7 Шебелинка-БрянскМосква
8 Кумертау-ИшимбайМагнитогорск
9 ПромысловкаАстрахань
10 Газли-Коган
1
2
3
Qpa6,
Vo
МДж/нм3 нм3/нм3
VR02
VoN2
VoH20
нм3/нм3 нм3/нм3 нм3/нм3
30,98
35,88
35,51
8,26
9,52
9,45
0,87
1,00
1,00
6,66
7,52
7,49
1,86
2,15
2,12
Vor
Плотность
нм3/нм3 сухого
газа кг/м3
9,39
0,793
10,68
0,724
10,62
0,749
8480 35,51
9,43
0,99
7,46
2,13
10,59
0,725
8910 37,31
8910 37,31
9,91
9,96
1,06
1,07
7,84
7,88
2,20
2,21
11,11
11,16
0,772
0,775
9045 37,87
9,98
1,07
7,90
2,22
11,19
0,771
8790 36,80
9,74
1,06
7,79
2,13
10,98
0,856
8370 35,05
9,32
0,98
7,38
2,11
10,47
0,731
8740 36,59
9,72
1,04
7,69
2,18
10,91
0,751
Qpa6,
ккал/
нм3
7400
8570
8480
25
Таблица Ж.3 - Расчетные характеристики углей различных месторождений /4/
№ Уголь
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
10 ЮжноСахалинский
Wраб
%
Р
13,0
Отсев
14,0
Р
8,0
Отсев
11,0
Промпродукт 9,0
Р
5,0
Ш, СШ
8,5
Р, отсев
5,0
К, Промпродукт 9,0
Марка Класс
Д
Д
Г
Г
Г
Т
А
ПА
Ж,
ОС
Б3
Р
Араб
%
21,8
25,8
23,0
26,7
34,6
23,8
22,9
20,9
35,5
20,0 20,0
Sколч
%
1,5
2,5
2,0
1,9
3,2
2,0
1,0
1,7
1,9
0,2
Sорг
%
1,5
1,4
1,2
1,2
0,8
0,7
0,7
0,6
Sраб
%
3,0
3,9
3,2
3,1
3,2
2,8
1,7
2,4
2,5
Сраб
%
49,3
44,8
55,2
49,2
44,0
62,7
63,8
66,6
45,5
0,2
43,4 3,4
26
Нраб
%
3,6
3,4
3,8
3,4
3,1
3,1
1,2
2,6
2,9
Nраб
%
1,0
1,0
1,0
1,0
0,8
0,9
0,6
1,0
0,9
Ораб
%
8,3
7,1
5,8
5,6
5,3
1,7
1,3
1,5
3,7
0,8
12,2 3920
Qраб
кал/кг
4680
4240
5260
4730
4190
5780
5390
6030
4300
VRO2
V0N 2
V0H 2O
3
3
3
Qраб
МДж/кг
19,60
17,75
22,02
19,80
17,54
24,20
22,57
25,25
18,00
V0
нм3/кг
5,16
4,78
5,83
5,19
4,66
6,43
6,00
6,64
4,77
нм /кг
0,94
0,86
1,05
0,94
0,84
1,19
1,20
1,26
0,87
нм /кг
4,08
3,78
4,61
4,11
3,69
5,09
4,75
5,25
3,78
нм /кг
0,64
0,63
0,61
0,60
0,53
0,51
0,34
0,46
0,51
Vог
нм3/кг
5,67
5,27
6,28
5,65
5,06
6,79
6,28
6,97
5,16
16,41
4,36
0,81
3,45
0,70
4,96