Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВСтр 1 из 4Следующая ⇒ Утверждаю Директор АКХ им. К. Д. Памфилова В. Ф. Пивоваров Сентября 1990 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Сектор научно-технической информации АКХ Москва 1991 Настоящие методические указания содержат перечень ингредиентов, формулы для расчета выбросов, практические рекомендации и вспомогательные таблицы, необходимые для проведения расчетов. В указания введены методы определения содержания в дымовых газах количества таких вредных веществ, как пятиокись ванадия, формальдегид, 3,4-бензпирен, сажа; преобразованы и упрощены используемые ранее формулы расчетных количеств окиси углерода и окислов азота; изменены и введены новые расчетные графики и вспомогательные таблицы. Настоящие методические указания выпускаются взамен разработанных в 1986 г. «Методических указаний по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с дымовыми газами отопительных и отопительно-производственных котельных МЖКХ РСФСР (кандидаты техн. наук А.Л. Максимов, М.А. Плотников и Д.Я. Борщов), за основу которых ранее были приняты «Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч» (1985) и «Методика определения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу от котлов тепловых электростанций» (1984). Разработаны отделом коммунальной энергетики АКХ им. К.Д. Памфилова (канд. техн. наук В.З. Пономарева). Согласованы Всесоюзным НИИ охраны природы и заповедного дела (ВНИИприроды, С.-Петербург, письмо № 374/33 от 7.06.90 г.) и Госкомприроды СССР (письмо № 09-2-8/1206 от 31.08.90 г.).  Предназначены для использования в теплоэнергетических предприятиях местных Советов, а также служб Госкомприроды СССР при проведении инвентаризации источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Замечания и предложения по настоящим указаниям просьба направлять по адресу: 123371. Москва, Волоколамское шоссе, 116. АКХ им. К.Д. Памфилова, отдел коммунальной энергетики. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Основным техническим процессом является нагревание теплоносителя (воды или пара) в котельной установке за счет теплоты сгорания топлива в топке. Теплопроизводительность парогенераторов соответствует паропроизводительности по коэффициенту пересчета (прил. 1). Перечень вредных веществ, выбрасываемых с дымовыми газами включает следующие ингредиенты: твердые частицы, окислы серы, окись углерода, окислы азота, пятиокись ванадия и некоторые продукты неполного сгорания топлива. . Выбросы вредных веществ рассчитываются в массовых единицах за рассматриваемый период времени, например, т/год или г/с. Необходимо учитывать периодичность работы котельной установки в рассматриваемый период времени и различные виды применяемых топлив. Для этого рассматриваемый период времени (год) делится на промежутки времени, в течение каждого из которых производилась работа на одном виде топлива. Рассматриваются выбросы в каждом промежутке времени и суммируется количество выбросов за год. При использовании нескольких видов топлива в одной котельной установке одновременно, выбросы рассчитываются как сумма выбросов от раздельного использования этих топлив. Текущие выбросы в рассматриваемый момент времени, как правило, измеряются в г/с. Максимальные текущие выбросы соответствует режиму номинальной (установленной) мощности. Наиболее распространенный случай - работа котельной установки в режиме установленной мощности в течение отопительного периода в году на одном виде топлива. В этом случае выбросы за год равны выбросам за отопительный период года. Основные условные обозначения В - массовый расход натурального топлива за рассматриваемый период времени (т/год или г/с), масса - рабочая; РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА Расход топлива Вуст (кг/ч) в режиме номинальной (установленной) тепловой мощности определяется по формуле где h - КПД котельной установки, в долях; [Qном] = [Гкал/ч]; [ Расход топлива за рассматриваемый период определяется по действующим нормам расхода на выработку теплоты или по формуле где К - коэффициент нагрузки. В рассматриваемом распространенном частном случае для годового периода где tот - отопительный период, ч/год. Для определения весового расхода природного газа рекомендуется использовать формулы где V - расход природного газа, м3/год; r - плотность природного газа, кг/м3 (r = 0,76 - 0,85); Расчет приземных концентраций проводится на резервный вид топлива. Плата за годовые выбросы рассчитывается по фактическому расходу топлива Вфакт. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Расчет выбросов твердых частиц Состав выбрасываемых твердых частиц включает: SiO2 - 30 - 60 %, Al2O3 - 15 - 28 %, Fe2O3 - 2 - 10 %, СаО, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO2, P2O5, сажу, углеводороды. Количество летучей золы и несгоревшего топлива Мп (г/с, т/год, по размерности расхода топлива), выбрасываемое с дымовыми газами от каждой отдельной котельной установки в рассматриваемый период, определяется по формуле где h3 - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (КПД золоуловителя); аун - доля уноса золы, %; Гун - содержание горючих в уносе, %. Значения АР, Гун, аун, h3 принимаются по фактическим средним показателям, при отсутствии этих данных определяются по характеристикам сжигаемого топлива (прил. 2). Значение показателя f, равного можно принимать по табл. 1. При сухом золоулавливании блок-циклоны типа НИИОгаз имеют КПД h3 = 0,75 - 0,85, батарейные циклоны ЦКТИ имеют КПД h3 = 0,8 - 0,9. В случае возврата уноса, применяющегося в стальных котлах производительностью более 1,2 Гкал/ч (1,392 МВт), аун должна быть уменьшена на 10 % от первоначальной величины. Величина Гун может быть определена при отсутствии экспериментальных данных по формуле где Таблица 1 Значение коэффициентов f и КCO в зависимости от типа топки и вида топлива
Расчет выбросов пятиоксида ванадия При использовании жидкого топлива (мазута) количество окислов ванадия или в пересчете на пятиоксид ванадия (аэрозоль) где GV - содержание ванадия (или По эмпирической формуле ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского где SP - содержание серы в мазуте на рабочую массу, % (SP > 0,4 %). Расчет выбросов окислов серы Количество окислов серы где Ориентировочные значения Торф........................................................................................................................ 0,15 Сланцы эстонские и ленинградские.................................................................. 0,8 Остальные сланцы................................................................................................ 0,5 Экибастузский уголь............................................................................................ 0,02 Березовские угли Канско-Ачинского (КА) бассейна для топок с твердым шлакоудалением.................................................................................... 0,5 Остальные угли КА бассейна для топок с твердым шлакоудалением........... 0,2 Прочие угли.......................................................................................................... 0,1 Мазут............................................................................................ 0,02 Газ................................................................................................. 0
Рис. 1. Степень улавливания окислов серы в мокрых золоуловителях Расчет выбросов окиси углерода Количество окиси углерода МСО, г/с (т/год) (по размерности расхода топлива), вычисляется по формуле где ССО - выход окиси углерода при сжигании 1 т топлива (кг/т), определяется по формуле где размерность Формула для расчета выражения (12) может быть упрощена с учетом выражений (1), (13) и численных значений q3, q4 и R. При размерности Qном в Гкал/ч в том числе для газа МСО, г/с, равно без системы автоматики при отлаженной работе системы (q3 = 0,15 %). для мазута для каменного угля для бурого угля Валовое количество выбросов МСО (т/год) при работе котельной tcm (ч/год) с учетом (2) и (3) равно Расчет выбросов окислов азота Количество окислов азота где В - расход топлива, г/с (т/год); где При нагрузке, отличающейся по номинальной, на значение
Рис. 2. Зависимость 1 - природный газ, мазут; 2 - антрацит; 3 - бурый уголь; 4 - каменный уголь При размерности где [М] = [В], [4,187 ´ 10-6] = [ГДж/ккал]. Если размерность Qном в [Гкал/ч], то формула для расчета где С учетом изложенного расчетное количество выбросов диоксида азота газа и мазута (q4 = 0,5 %) каменного угля (q4 = 7 %) бурого угля (q4 = 9 %) Валовое количество выбросов окислов азота Ориентировочное определение выбросов некоторых продуктов неполного сгорания топлива Вместе с окисью углерода от котельных агрегатов в атмосферу поступают формальдегид НСНО, сажа и 3,4-бензпирен [2, 3, 8]. Диапазон изменения содержания формальдегида может отличаться на порядок в зависимости от режимных и конструктивных особенностей топок. Содержание его колеблется от 0 до 70 мг/м3. При коэффициенте избытка воздуха a = 1,1 - 1,7 (прил. 4) в котлах ДКВР-10-13 с горелками ГМГ наблюдалось количество формальдегида, равное 0,2 - 0,5 мг/м3, с горелками ГА-110 - 0,7 - 1 мг/м3 [8]. Рекомендуемая для ориентировочных расчетов концентрация (в уходящих газах) для котлов Q < 10 т/ч - 17,35 мг/м3. По данным литературы [8], наиболее вероятные значения количества формальдегида за котлами производительностью менее 10 т/ч составляют 3,7 - 31 мг/м3 продуктов сгорания. Сажеобразование в газоходах котла до 90 мг/м3 наблюдается в осенний и весенний период, особенно за малогабаритными топками секционных отопительных котлов МГ-2, МГ-2Г, «Универсал» при диффузионных подовых горелках (рис. 3 - 5) [3] и отсутствии автоматики горения. При отлаженной работе системы автоматики горения концентрация как сажи, так и других продуктов неполного сгорания меньше в 3,33 раза (q3 = 0,15). В саже и дымовых газах содержатся канцерогенные вещества - полициклические углеводороды, такие, например, как 3,4-бензпирен (С20Н12). Максимальное содержание характерно для топок с неподвижной решеткой. Количественные характеристики приведены в табл. 2 [2]. При сжигании природного газа 3,4-бензпирен содержится в единичных случаях. При сжигании донецких углей в котлах ТП-230 и львовско-волинских в ТП-100 количество бенз(а)пирена без очистки газов составляло 0,8 - 16,5 Мкг/м3.
Рис. 3. Изменение концентрации сажи Сс по высоте факела Lф/а подовой диффузионной горелки при сжигании природного газа в котле «Тула-3» (без автоматики горения) При камерном сжигании пылевидного топлива бензпирен отсутствует. При сжигании твердого топлива в слое на ручной и механической топках бензпирен содержится в большом количестве - 2,2 - 379 г/т сжигаемого угля [13]. При сжигании мазута в котлах ТГПМ-314А и ПК-19, оборудованных горелками ХФ ЦКБ-ВТИ, был обнаружен бензпирен в концентрации 0,02 - 0,5 мкг/м3 [12]. Количество выбросов рассмотренных продуктов неполного сгорания топлива М (г/с) определяется по формуле М = С Vг г/с, где С - концентрация вредного вещества в уходящих газах, г/м3; Vг - объем уходящих газов, м3/с. Валовое количество выбросов М (т/год) равно
Рис. 4. Изменение концентрации сажи Сс в зависимости от коэффициента избытка воздуха на выходе из топки aт: а - при сжигании газа в чугунных секционных котлах "Энергия-3"; б - НРч с однощелевыми горелками; в - МГ-2Т с двухщелевой горелкой; 1 - 3 - нагрузка горелки соответственно 60, 80 и 90 % (без автоматики горения)
Рис. 5. Зависимость концентрации сажи Сс: а - от коэффициента избытка воздуха на выходе из топки aт (при сжигании газа с помощью подовой диффузионной однощелевой горелки в котле "Универсал-6" при разной нагрузке Q; б - от теплового напряжения огневого сечения щели qF при сжигании газа с помощью однощелевой горелки котла "Универсал-6" (1) и двухщелевой горелки котла МГ-2Т (2) (без автоматики горения) Таблица 2 Образование токсичных веществ в процессе выгорания топлив в отопительных котлах мощностью до 85 кВт [2]
|
- низшая теплота сгорания натурального топлива (в пересчете на рабочую массу), МДж/кг или ккал/кг; Ар - зольность топлива на рабочую массу, %; Sр - сернистость топлива на рабочую массу, %; q3 - потери теплоты от химической неполноты сгорания, %; q4 - потери теплоты от механической неполноты сгорания, %; Мi - массовое количество выбросов за рассматриваемый период времени ингредиента i; a - коэффициент избытка воздуха; Q - теплопроизводительность котельной установки (тепловая мощность), МВт или Гкал/ч или т пара/ч.
(1)
] = [ккал/кг].
(2)
(3)
(4)
(5)
- то же, что и 
(6)
(7)
(8)
- потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в уносе, %. Для приближенного расчета 
, г/с (т/год) (по размерности расхода топлива), рассчитывают по формуле
г/с (т/год). (9)
г/с (т/год).
- в пересчете на пятиокись ванадия) в жидком топливе, г/т; В - массовый расход натурального топлива за рассматриваемый промежуток времени, (г/с) т/год.
(10)
, г/с (т/год) (по размерности расхода топлива), в пересчете на SO2 вычисляется по формуле
г/с (т/год), (11)
- доля окислов серы, связываемых летучей золой топлива (см. ниже); 
- доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителях попутно с улавливанием твердых частиц. Для сухих золоуловителей принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях она зависит от приведенной сернистости топлива 
, (% кг) / МДж, и от расхода и общей щелочности орошаемой воды (рис. 1).
г/с (т/год), (12)
(13)
= 10,13 МДж/кг; q3 - для мазута и газа при отсутствии системы автоматического регулирования горения равно 0,5 (q3 = 0,5 %), при отлаженной системе q3 равно 0,15 (q3 = 0,15 %); R - безразмерная доля q3, обусловленная наличием продукта неполного сгорания окиси углерода. Для твердого топлива R = 1; газа R = 0,5; для мазута R = 0,65. Величина q4 равна для мазута и газа 0,5 (q4 = 0,5 %). Значения q3 и q4 для угля см. в прил. 2. ССО можно определить также по данным табл. 1, используя формулу ССО = КСО 
(г/с) равно
(14)
г/с;
г/с, (15)
- без системы автоматики МСО = 0,37 
г/с, с автоматикой -
= 0,111 
(17)
(18)
(19)
, г/с (т/год) (по размерности расхода топлива), в пересчете на NO2 вычисляется по формуле
(20)
- количество окислов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж, в зависимости от вида сжигаемого топлива и номинальной производительности котельной установки, определяется по графику на рис. 2.
(21)
(г/с) с учетом выражения (1) и b = 0 приобретает вид
(22)
(23)
(24)
(25)
(26)
т/год.
, мг/м3