РД 34.02.305-98

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС

РД 34.02.305-98

УДК 662.611:66.074.3

Срок действия установлен

с 1998-01-01

до 2003-01-01

РАЗРАБОТАН Всероссийским дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом (АООТ «ВТИ»)

ИСПОЛНИТЕЛИ В.П. Глебов, А.А. Иванова, В.Р. Котлер, Е.Н. Медик, А.Г. Тумановский, А.Н. Чугаева

УТВЕРЖДЕН Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 21.01.1998 г.

Первый заместитель начальника А.П. Берсенев

СОГЛАСОВАН Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды (письмо № 02-12/30-15 от 19.01.98 г.)

Первый заместитель Председателя А.Ф. Порядин

ВЗАМЕН РД 34.02.305-90

Периодичность проверки - 5 лет

Настоящий руководящий документ распространяется на паровые котлы паропроизводительностью от 30 т/ч и водогрейные котлы мощностью от 35 МВт (30 Гкал/ч), а также на стационарные газотурбинные установки. Документ устанавливает методы определения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ с дымовыми газами котлов и газотурбинных установок тепловых электростанций и котельных по данным периодических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлив.

Руководящий документ используется для:

- составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух);

- установления норм предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных (ВСВ) выбросов в соответствии с действующими указаниями по их определению;

- планирования работ по снижению выбросов;

- составления экологического паспорта электростанции;

- периодического контроля выбросов в порядке, установленном РД 34.02.306-96 "Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и в котельных".

При определении валовых выбросов загрязняющих веществ за отчетный период в тоннах значения исходных величин, входящих в расчетные формулы, следует принимать по отчетным данным ТЭС, усредняя их за этот период.

При определении максимальных выбросов загрязняющих веществ в г/с значение расхода топлива следует принимать, исходя из наибольшей электрической и тепловой нагрузок котельной установки за отчетный период.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ

1.1 Суммарное количество Мj загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год, т/квартал, т/мес), рассчитывается по уравнению

Mj = cj Vс.г Bp kп,                                                               (1)

где сj - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха α0 = 1,4 и нормальных условиях*, мг/м3; определяется по п. 1.2;

__________________

* Температура 273 К и давление 101,3 кПа.

Здесь и далее, за исключением специально оговоренных случаев (раздел 3), массовая концентрация газообразных загрязняющих веществ, объем сухих дымовых газов и расход газообразного топлива берутся при нормальных условиях.

Vc.г - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1 м3) топлива, при α0 = 1,4, м3/кг топлива (м3/м3 топлива);

Вр - расчетный расход топлива, определяется по п. 1.3; при определении выбросов в граммах в секунду берется в т/ч (тыс. м3/ч); в тоннах за отчетный период - берется в т/год, т/квартал, т/мес (тыс. м3/год, тыс. м3/квартал, тыс. м3/мес);

kп - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах в секунду kп = 0,278·10-3; в тоннах kп = 10-6.

1.2 Массовая концентрация cj загрязняющего вещества j рассчитывается по измеренной* концентрации , мг/нм3, по соотношению

,                                                                (2)

где α - коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.

__________________

* Измерение концентрации загрязняющих веществ регламентируется соответствующими положениями отраслевых методических документов по инвентаризации (нормированию, контролю) выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

При использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию Ij загрязняющего вещества j, массовая концентрация рассчитывается по соотношению

,                                                               (3)

где Ij - измеренная объемная концентрация при коэффициенте избытка воздуха α, ppm*;

ρj - удельная масса загрязняющего вещества, кг/нм3.

__________________

* 1 ppm = 1 см3/м3 = 0,0001 % об.

Для основных газообразных загрязняющих веществ, содержащихся в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах котельных установок (оксидов азота в пересчете на NO2, оксида углерода и диоксида серы), значения удельной массы составляют:

кг/м3,

кг/м3,                                                            (4)

кг/м3

Эти значения получены в предположении, что перечисленные газы являются идеальными; погрешность, вносимая этим предположением, значительно меньше погрешности измерений.

Коэффициент избытка воздуха с достаточной степенью точности может быть найден по приближенной кислородной формуле

,                                                                (5)

где О2 - измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, %*.

__________________

* Для более точного определения α в уравнение (5) следует подставить значение концентрации избыточного кислорода

Однако если обеспечен нормальный топочный режим, то содержание СО, H2, СH4 и СnНm не превышает 0,01 % по объему, и можно считать, что

.

При расчете максимальных выбросов загрязняющего вещества в г/с берутся максимальные значения массовой концентрации этого вещества при наибольшей тепловой и электрической нагрузках за отчетный период.

При определении валовых выбросов в т за длительный промежуток времени необходимо использовать среднее значение массовой концентрации загрязняющего вещества за этот промежуток. Среднее значение массовой концентрации рассчитывается по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла. При этом пользуются заранее построенными зависимостями концентраций загрязняющих веществ от нагрузки котла. Построение указанных зависимостей проводится не менее чем по трем точкам - при минимальной, средней и максимальной нагрузках.*

__________________

* При определении валовых выбросов диоксида серы за длительный промежуток времени следует использовать расчетный метод (см. п. 2.2 раздела 2 данного руководящего документа).

1.3 Расчетный расход топлива Вр, т/ч (тыс. м3/ч) или т/год, т/квартал, т/мес (тыс. м3/год и т.д.), определяется по соотношению

,                                                           (6)

где В - расход топлива на котел, т/ч (тыс. м3/ч) или т/год (тыс. м3/год) и т.д.;

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 Расчет объема сухих дымовых газов Vс.г проводится по нормативному методу* по химическому составу сжигаемого топлива или табличным данным. Расчетные формулы приведены также в Приложении А.

__________________

* Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. - М.: Энергия, 1973.

При недостатке информации о составе сжигаемого топлива объем сухих дымовых газов может быть рассчитан по приближенной формуле

,                                                                 (7)

где - теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3);

K - 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 С учетом (3), (5) и (7) соотношение (1) для расчета суммарного количества загрязняющего вещества Mj (при использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию в ppm) записывается в виде

.                                                   (8)

С учетом (4) суммарное количество оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы рассчитывается по соотношениям

,                                                (9)

,                                               (10)

.                                             (11)

На рисунках Б1-Б3 (Приложение Б) приведены номограммы, которые позволяют графически оценить выбросы в г/с в атмосферу газообразных загрязняющих веществ. В формулах, соответствующих номограммам, вместо kn подставлено его значение, равное 0,278·10-3.

1.6 В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарное количество оксидов азота разделяется на составляющие (с учетом различия в молекулярной массе этих веществ)

,                                                         (12)

,                                        (13)

где μNO и - молекулярный вес NO и NO2, равный 30 и 46 соответственно;

0,8 - коэффициент трансформации оксида азота в диоксид.

Численное значение коэффициента трансформации может устанавливаться по методике Госкомэкологии России на основании данных наблюдений организаций Госкомгидромета, но не более 0,8.

Пример расчета газообразных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приведен в Приложении В.

1.7 При совместном сжигании различных видов топлива суммарное количество загрязняющего вещества Mj, поступающего в атмосферу (г/с, т/год и т.д.), определяется по экспериментальным зависимостям его массовой концентрации от нагрузки котла. Графики указанных зависимостей строятся для каждого вида сжигаемого топлива не менее чем по трем экспериментальным точкам - при минимальной, средней и максимальной нагрузках.

Расчет выполняется по формуле (1). При этом максимальные выбросы в г/с рассчитываются по п. 1.7.1 и валовые в т за отчетный период времени - по п. 1.7.2.

1.7.1 Для определения максимальных выбросов загрязняющего вещества j в г/с в формулу (1) необходимо подставить максимальное значение массовой концентрации сj.

Максимальное значение сj в мг/м3 определяется по формуле

cj = cjmax1 δmax + cjmax2 (1 - δmax),                                               (14)

где сjmax1 и сjmax2 - максимальные значения массовой концентрации загрязняющего вещества j при сжигании топлив первого и второго видов, соответственно, мг/м3; определяются по экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки котла;

δmax - максимальная доля топлива (по теплу), создающего наибольшую (из cjmax1 и сjmах2) концентрацию загрязняющего вещества j; определяется на основании топливного баланса в период работы котла на максимальной нагрузке.

Объем сухих газов Vс.г рассчитывается по формуле

Vс.г = Vс.г1 · δmax + Vс.г2 (1 - δmax),                                            (15)

где Vc.г1 и Vc.г2 - объемы сухих дымовых газов, образующихся при сжигании топлива первого и второго видов соответственно, м3/кг усл. топл., определяются по нормативному методу или согласно п. 1.4 данной методики и пересчитываются на условное топливо.

Расчетный расход топлива Вр определяется по формуле

Bp = Bp1 + Bp2,                                                              (16)

где Вр1 и Вр2 - расчетные расходы топлива первого и второго видов, т усл. топл./ч, определяются при максимальной нагрузке и максимальной доле топлива (по теплу), создающего наибольшую концентрацию загрязняющего вещества j.

1.7.2 Для определения валовых выбросов загрязняющего вещества j в т/год и т.д. в формулу (1) необходимо подставить среднее за отчетный период значение массовой концентрации cjср.

Среднее значение массовой концентрации cjср в мг/м3 определяется по формуле

cjср = cjср1 δ + cjср2 (1 - δ),                                                     (17)

где cjср1 и cjср2 - средние значения массовых концентраций загрязняющего вещества j при сжигании топлив первого и второго видов при средней за отчетный период нагрузке, мг/м3; определяются по экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки котла;

δ - доля топлива (по теплу) первого вида за отчетный период.

Объем сухих газов Vc.г рассчитывается по формуле

Vс.г = Vс.г1 δ + Vс.г2 (1 - δ),                                                   (18)

где Vс.г1 и Vc.г2 - объемы сухих дымовых газов, образующихся при сжигании топлив первого и второго видов соответственно, м3/кг усл. топл.; определяются по нормативному методу или согласно п. 1.4 данной методики и пересчитываются на условное топливо.

Расчетный расход топлива Вр определяется по формуле

Bp = Bp1 + Bp2,                                                              (19)

где Вр1 и Вр2 - расчетные расходы топлив первого и второго видов за отчетный период соответственно, т усл. топл.

Пример расчета максимальных и валовых выбросов оксидов азота при совместном сжигании газа и угля приведен в Приложении Г.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ

2.1 Оксиды азота

2.1.1 Расчет выбросов оксидов азота для котельных установок с факельным методом сжигания топлива

В исключительных случаях при отсутствии возможности измерить концентрацию оксидов азота в дымовых газах действующих котлов допускается по согласованию с местным органом Госкомэкологии РФ определять выбросы оксидов азота расчетным методом. Для этого рекомендуется использовать РД 34.02.304-95 "Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций". Эти методические указания распространяются на паровые котлы паропроизводительностью от 75 т/ч и водогрейные котлы тепловой производительностью от 58 МВт (50 Гкал/ч), сжигающие твердое, жидкое и газообразное топливо в топочных устройствах с факельным методом сжигания.

Для паровых котлов паропроизводительностью 30-75 т/ч и водогрейных котлов тепловой мощностью 35-58 МВт (30-50 Гкал/ч) используется следующий расчетный метод.

Суммарное количество оксидов азота , в пересчете на NO2 в г/с (т/год и т.д.), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, рассчитывается по соотношению

,                          (20)

где В - расход топлива, т усл. топл./ч (т усл. топл./год и т.д.);

- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, определяется по п. 2.1.1.1 данной методики, кг/т усл. топл.;

q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

β1 - коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива, определяется по п. 2.1.1.2 данной методики;

β2 - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, он составляет для горелок:

вихревых - 1,0,

прямоточных - 0,85;

β3 - коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления и равный:

при твердом шлакоудалении - 1,0,

при жидком шлакоудалении - 1,6;

ε1 - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов на выход оксидов азота в зависимости от условий подачи их в топку, определяется по п. 2.1.1.3 данной методики;

ε2 - коэффициент, характеризующий уменьшение выбросов оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части воздуха δв помимо основных горелок при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом, определяется по рисунку Д1 Приложения Д;

r - степень рециркуляции дымовых газов, %;

ηаз - доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке;

no и nк - длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год;

kn - коэффициент пересчета, при расчете валовых выбросов в граммах в секунду kn = 0,278, в тоннах - kn = 10-3.

2.1.1.1 Коэффициент вычисляется по эмпирическим формулам:

- для паровых котлов паропроизводительностью от 30 до 75 т/ч

,                                                       (21)

где Dн и Dф - номинальная и фактическая паропроизводительность котла соответственно, т/ч;

- для водогрейных котлов производительностью от 125-210 ГДж/ч (30-50 Гкал/ч)

,                                                        (22)

где Qн и Qф - номинальная и фактическая тепловая производительность котла соответственно, ГДж/ч;

Примечание – При сжигании твердого топлива в формулы (21) и (22) вместо Dф и Qф подставляются Dн и Qн.

2.1.1.2 Значения β1 при сжигании твердого топлива вычисляют по формулам:

где Nr - содержание азота в топливе, % на горючую массу.

При сжигании жидкого и газообразного топлива значения коэффициента β1 принимаются по таблице 1.

Таблица 1

При одновременном сжигании топлива двух видов и расходе одного из них более 90 % значение коэффициента β1 следует принимать по основному виду топлива. В остальных случаях коэффициент β1 определяют как средневзвешенное значение по топливу. Для топлива двух видов

,                                                          (25)

где , и В', В" - соответственно коэффициенты и расходы топлива каждого вида на котел.

2.1.1.3 Значения коэффициента ε1 при номинальной нагрузке и степени рециркуляции дымовых газов r менее 20 % принимают равными:

- при сжигании газа и мазута и вводе газов рециркуляции

в подтопки (при расположении горелок на вертикальных экранах)         0,0025,

через шлицы под горелками         0,015,

по наружному каналу горелок         0,025,

в воздушное дутье и рассечку двух воздушных потоков         0,035;

- при высокотемпературном сжигании1) твердого топлива и вводе газов рециркуляции

в первичную аэросмесь         0,010,

во вторичный воздух         0,005;

- при низкотемпературном сжигании2) твердого топлива ε1 = 0.

При нагрузке меньше номинальной коэффициент ε1 умножают на коэффициент f, определяемый по соотношению

.                                                          (26)

Формула (26) справедлива при 0,5 ≤ Dф/Dн ≤ 1.

_____________________

1) Под высокотемпературным сжиганием понимают сжигание всех углей в топках с жидким шлакоудалением, с низшей теплотой сгорания, равной или более 23,05 МДж/кг, а также в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела, равной или более 1500 °С.

2) Под низкотемпературным сжиганием понимают сжигание твердого топлива с низшей теплотой сгорания менее 23,05 МДж/кг в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела менее 1500 °С.

2.1.2 Расчет выбросов оксидов азота для газотурбинных установок

Суммарное количество оксидов азота в пересчете на NO2, поступающих в атмосферу с отработавшими газами газотурбинных установок, г/с, т/год и т.д., вычисляют по соотношению

,                                                       (27)

где - концентрация оксидов азота в отработавших газах в пересчете на NO2, мг/м3;

Vc.г - объем сухих дымовых газов за турбиной, м3/кг топлива (м3/м3 топлива), вычисляемый по формуле

,                                               (28)

где - теоретический объем газов, м3/кг топл. (м3/м3 топл.);

V0 - теоретически необходимый объем воздуха, м3/кг топл. (м3/м3 топл.);

αот - коэффициент избытка воздуха в отработавших газах за турбиной;

- теоретический объем водяных паров, м3/кг топл. (м3/м3 топл.);

Вк.с - расход топлива в камере сгорания; при определении выбросов в граммах в секунду Bк.с берется в т/ч (тыс. м3/ч); в тоннах за отчетный период – в т/год, т/квартал, т/мес (тыс. м3/год, тыс. м3/квартал и т.д.);

kn - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах в секунду kn = 0,278·10-3; в тоннах - kn = 10-6.

В таблице 2 приведены концентрации оксидов азота (в пересчете на NO2) в уходящих газах ГТУ при работе на номинальных режимах для некоторых действующих установок.

Таблица 2

При использовании в энергетических ГТУ высокофорсированных камер сгорания с последовательным вводом воздуха в зону горения и микрофакельных камер сгорания с подачей всего воздуха через фронтовое устройство концентрация оксидов азота в мг/м3 приближенно вычисляется по формуле

,                                                          (29)

где а - коэффициент, зависящий от вида топлива и равный:

- для высокофорсированных камер сгорания при сжигании:

природного газа         1,8

газотурбинного и дизельного топлива         2,4

- для микрофакельных камер сгорания при сжигании:

природного газа         6,2

газотурбинного и дизельного топлива         7,7

kт - коэффициент, отражающий влияние температуры газов перед турбиной Тг.т на образование NOx. Зависимости kт от Тг.т для камер сгорания обоих типов представлены на рисунках Д.2 и Д.3 (Приложение Д).

kp - коэффициент, отражающий зависимость концентрации оксидов азота от давления в камере сгорания,

,                                                         (30)

где pв - давление воздуха в камере сгорания, МПа.

Для высокофорсированных камер сгорания формула (29) применима для режимов, близких к рабочему, а для микрофакельных - в широком диапазоне изменения режимных параметров:

αот = 3÷8;

Тв = 200÷350 °С.

Эффективным способом снижения концентрации оксидов азота в уходящих газах энергетических ГТУ без коренного изменения конструкции камеры сгорания является впрыск воды или пара в зону горения.

Снижение концентрации оксидов азота при подаче влаги в зону горения можно оценить по формуле

,                                                             (31)

где и - концентрация оксидов азота соответственно при подаче влаги и без нее, мг/м3;

kвл - коэффициент, учитывающий влияние расхода влаги; определяется по рисунку Д.4 (Приложение Д) в зависимости от отношения количества вводимой влаги Gвл к расходу топлива Вк.с.

Для сравнения с действующими отечественными и зарубежными нормативами значение концентрации NОx в продуктах сгорания различных ГТУ приводят к значению содержания кислорода O2 = 15 % по формуле

,                                                        (32)

где и - приведенная и действительная концентрации оксидов азота, мг/м3;

О2 - фактическое значение концентрации кислорода в продуктах сгорания ГТУ, %.

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные их выбросы разделяются на составляющие, расчет которых проводится согласно п. 1.6 данной методики.

2.2 Оксиды серы

Суммарное количество оксидов серы (т/с, т/год, т/мес и т.д.), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, вычисляют по формуле

,                                (33)

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год и т.д.);

Sr - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с твердыми частицами;

- доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей установке;

nо и nк - длительность работы сероулавливающей установки и котла соответственно, ч/год.

Ориентировочные значения при факельном сжигании различных видов топлива приведены ниже.

Доля оксидов серы , улавливаемых в сухих золоуловителях (электрофильтрах, батарейных циклонах), принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях МС и MB эта доля зависит от общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива Sпр.

.                                                                (34)

При принятых на тепловых электростанциях удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1-0,15 дм3/м3 определяется по графику рисунка Д.5 Приложения Д.

При совместном сжигании топлива различных видов выбросы оксидов серы рассчитываются отдельно для топлива каждого вида и результаты суммируются.

Примечание - При разработке нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) следует применять балансово-расчетный метод, позволяющий более точно учесть выбросы диоксида серы. Это связано с тем, что сера распределена в топливе неравномерно. При определении максимальных выбросов в г/с используются максимальные значения содержания серы в топливе Sr за прошедший год, валовых выбросов в т/год - среднегодовые значения Sr.

2.3 Оксид углерода

Концентрацию оксида углерода в дымовых газах расчетным путем определить невозможно. Расчет выбросов СО следует выполнять по данным инструментальных замеров в соответствии с п. 1 данного руководящего документа.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

3.1 Определение выбросов твердых частиц по данным инструментальных замеров

Максимальный выброс твердых частиц Мтв (г/с), поступающих в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

,                                                            (35)

где сэксп - замеренная массовая концентрация твердых частиц в дымовых газах при работе котла на максимальной нагрузке, г/м3;

- реальный объем дымовых газов, замеренный в том же сечении газохода или рассчитанный по составу топлива при рабочих условиях и работе котла на максимальной нагрузке, м3/с.

При совместном сжигании топлив разных видов расчет максимальные выбросы твердых частиц (г/с) рассчитывают по данным инструментальных замеров, сделанных при работе котла на максимальной нагрузке и максимальной доле (по теплу) наиболее зольного вида топлива.

Валовые выбросы твердых частиц (т за отчетный период) следует определять расчетным методом.

3.2 Расчет выбросов твердых частиц

3.2.1 Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) Мтв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов (г/с, т/год, т/квартал, т/мес), вычисляют по одной из двух формул:

                                                (36)

или

,                                       (37)

где В - расход топлива, г/с (т/год, т/квартал, т/мес);

Ar - зольность топлива на рабочую массу, %;

Гун - содержание горючих в уносе, %;

аун - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе);

ηз - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях, с учетом залповых выбросов*;

q4 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

32,68 - теплота сгорания углерода, МДж/кг.

__________________

* В расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок.

3.2.2 Количество летучей золы Мз, г/с (т/год, т/квартал, т/мес), входящее в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле

Мз = 0,01 В аун Ar (1 - ηз).                                                   (38)

3.2.3 Количество твердых частиц Мк, г/с (т/год, т/квартал, т/мес), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу в виде коксовых остатков, при сжигании твердого топлива определяют по формуле

Мк = Мтв - Мз.                                                             (39)

Примечание - При определении максимальных выбросов в г/с используются максимальные значения Ar за прошедший год, валовых выбросов в т - средние за отчетный период значения Ar.

3.3 Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий

Мазутная зола представляет собой сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов. Биологическое воздействие ее 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 Мм.з, г/с (т/год, т/квартал, т/мес) в пересчете на ванадий, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют по формуле

,                                             (40)

где Gv - количество ванадия, содержащегося в 1 т мазута, г/т, может быть определено одним из двух способов:

- по результатам химического анализа мазута:

Gv = av104,                                                                 (41)

где av - фактическое содержание элемента ванадия в мазуте, %;

104 - коэффициент пересчета;

- по приближенной формуле (при отсутствии данных химического анализа):

Gv = 2222 Ar,                                                               (42)

где 2222 - эмпирический коэффициент;

Ar - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

Примечание - При отсутствии данных химического анализа значения Ar принимаются по данным, опубликованным в справочнике "Энергетическое топливо СССР". - М.: Энергоатомиздат, 1991 (см. таблицу Приложения Е данной методики).

В - расход топлива; при определении выбросов в г/с берется в т/ч; в т за отчетный период - в т/год, т/квартал, т/мес;

ηос - 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;

0 - для остальных случаев;

- степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках, % (см. Приложение Ж);

kn - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/с kn = 0,278·10-3; в т - kn = 10-6.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Расчет объема сухих дымовых газов

А.1 Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях рассчитывается по уравнению

,                                                  (A.1)

где V0, и - соответственно объем воздуха, дымовых газов и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного килограмма (1 м3) топлива, м3/кг (м3/м3).

А.2 Для твердого и жидкого топлива расчет выполняют по химическому составу сжигаемого топлива по формулам:

,                          (А.2)

;                                      (А.3)

,            (А.4)

где Cr, , Hr, Or и Nr - соответственно содержание углерода, серы (органической и колчеданной), водорода, кислорода и азота в рабочей массе топлива, %;

Wr - влажность рабочей массы топлива, %.

А.3 Для газообразного топлива расчет выполняется по формулам

,                  (А.5)

,                   (А.6)

,                   (A.7)

где СО, СО2, Н2, H2S, CmHn, N2 и 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 м3 сухого газа, г/м3.

Химический состав твердого, жидкого и газообразного топлива может быть определен по справочнику "Энергетическое топливо СССР" (М.: Энергоатомиздат, 1991) или по аналогичным справочникам.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(рекомендуемое)

Рисунок Б.1 - Оценка выбросов NОx (номограмма)

Рисунок Б.2 - Оценка выбросов SO2 (номограмма)

Рисунок Б.3 - Оценка выбросов СО (номограмма)

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(рекомендуемое)

Пример расчета выбросов вредных веществ для котла БКЗ-320-140ГМ при сжигании сернистого мазута

Расход мазута В, т/ч         21

Объем сухих дымовых газов (расчет по нормативному методу

"Тепловой расчет котельных агрегатов") Vc.г, м3/кг         13,91

Теплота сгорания мазута , МДж/кг         39,0

Измеренный состав дымовых газов за дымососом:

кислород O2, %         7,6

оксиды азота , ррm         196

оксид углерода ICO, ppm         57

диоксид серы , ррm         1125

Массовые концентрации, мг/м3

оксиды азота         450

оксид углерода СCO         80

диоксид серы         3600

Суммарное количество загрязняющих веществ, г/с:

оксиды азота , в том числе:         36,5

диоксид азота         29,2

оксид азота MNO         4,75

оксид углерода МCO         6,5

диоксид серы         292,3

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(рекомендуемое)

Пример расчета максимальных (г/с) и валовых (т) выбросов оксидов азота при совместном сжигании газа и угля

Исходные данные:

Тип котла         ТП-87

Максимальная нагрузка, т/ч         420

Средняя нагрузка в течение года, т/ч         370

Сжигаемое топливо         Природный газ, уголь

Сорт угля         Кузнецкий тощий

Максимальная доля угля по теплу при максимальной нагрузке         0,2

Средняя в течение года доля угля (по теплу)         0,08

Расход топлива при максимальной нагрузке, т усл. топл./ч         40

Расход топлива при средней нагрузке, т усл. топл./ч         35,5

Годовой расход топлива на котел, т усл. топл.         213000

Расчет ведется по формуле (1), при этом расход топлива Вр берется в т усл. топл./ч (для определения максимальных выбросов) и в т усл. топл. за отчетный период (для определения валовых выбросов).

Экспериментальные зависимости концентрации NOx от нагрузки котла для случаев раздельного сжигания угля и газа представлены на рисунках Г.1 и Г.2.

По этим рисункам определяются концентрации NOx при максимальной и средней нагрузках (пунктирные линии) и раздельном сжигании угля (топливо первого вида) и газа (топливо второго вида):

cmax1 = 1430 мг/м3; ccp1 = 1190 мг/м3;

сmах2 = 290 мг/м3; сср2 = 208 мг/м3.

Максимальная концентрация NOx при сжигании смеси топлива рассчитывается по формуле (14):

cmax = 0,2 · 1430 + 0,8 · 290 = 518 мг/м3.

Средняя концентрация NOх при сжигании смеси топлива рассчитывается по формуле (17):

сср = 0,08 · 1190 + 0,92 · 208 = 287 мг/м3.

Объем сухих дымовых газов при совместном сжигании и максимальной нагрузке котла рассчитывается по формуле (15) в пересчете на условное топливо, при этом объемы сухих дымовых газов для угля и природного газа (также на условное топливо) могут быть определены по п. 1.4 данной методики:

Vc.г1 = 0,365 · 29,33 = 10,705 м3/кг усл. топл.;

Vc.г2 = 0,345 · 29,33 = 10,119 м3/кг усл. топл.;

Vc.г = 0,2 · 10,705 + 0,8 · 10,119 = 10,236 м3/кг усл. топл.

Объем сухих дымовых газов при совместном сжигании и средней нагрузке котла рассчитывается по формуле (18) в пересчете на условное топливо, при этом объемы сухих дымовых газов для угля и природного газа остаются теми же, что и в предыдущем случае. Поэтому

Vc.г = 0,08 · 10,705 + 0,92 · 10,119 = 10,166 м3/кг усл. топл.

Максимальные выбросы определяются по соотношению

= 518 · 10,236 · 40 · 0,278 · 10-3 = 58,96 г/с.

Валовые выбросы определяются по соотношению

= 287 · 10,166 · 213000 · 10-6 = 621,5 т.

Рисунок Г.1 - Зависимость концентрации оксидов азота от нагрузки котла при сжигании угля

Рисунок Г.2 - Зависимость концентрации оксидов азота от нагрузки котла при сжигании газа

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(обязательное)

Рисунок Д.1 - Значение коэффициента ε2 в зависимости от доли воздуха, подаваемого помимо основных горелок

Рисунок Д.2 - Зависимость коэффициента kт от температуры газов перед турбиной для высокофорсированных камер сгорания

Рисунок Д.3 - Зависимость коэффициента kт от температуры газов перед турбиной для микрофакельных камер сгорания

Рисунок Д.4 - Зависимость коэффициента kвл от относительного расхода влаги (пара или воды) в камере сгорания

Рисунок Д.5 - Степень улавливания оксидов серы в мокрых золоуловителях в зависимости от приведенной сернистости топлива и щелочности орошающей воды

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(справочное)

Таблица Е.1 - Зольность и общая влага мазутов

Примечание - Данные за 1985 - 1986 гг. опубликованы в справочнике "Энергетическое топливо СССР" (М.: Энергоатомиздат, 1991).

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

(обязательное)

Определение степени улавливания мазутной золы в пересчете на ванадий в золоулавливающих установках

Ж.1 Степень очистки газов от мазутной золы (в пересчете на ванадий) , %, в специально применяемых для этого батарейных циклонах определяют по формуле

,                                        (Ж.1)

где 0,076 и 2,32 - эмпирические коэффициенты;

1,85 - эмпирический показатель степени;

ηзу.общ - общая степень улавливания твердых частиц, образующихся при сжигании мазута в котлах ТЭС и котельных, %.

Зависимость (Ж.1) действительна при выполнении условия

65 % < ηзу.общ < 85%.

Ж.2 При совместном сжигании мазута и твердого топлива в пылеугольных котлах степень улавливания мазутной золы в пересчете на ванадий , %, в золоулавливающих установках вычисляется по формуле

,                                                             (Ж.2)

где ηу - 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.

Ключевые слова: энергетика, тепловые электростанции, охрана атмосферы, выбросы загрязняющих веществ, оксиды азота, диоксид серы, мазутная зола, оксид углерода, твердые частицы

СОДЕРЖАНИЕ

1 Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ по данным инструментальных замеров

2 Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ расчетными методами

3 Определение выбросов твердых загрязняющих веществ

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое)

ПРИЛОЖЕНИЕ В (рекомендуемое)

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (рекомендуемое)

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (обязательное)

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (обязательное)