Экологическая безопасность

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ (ПДВ) ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

1. Расчёт массы выбросов загрязняющих веществ

При сжигании топлива (твердого, жидкого и газообразного) в атмосферу выделяется большое количество веществ. Наиболее опасными являются твердые частицы, оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы.

Количество твердых частиц недогоревшего топлива определяется по формуле

Мтв = В Аr  (1-), т/год (г/с) (1)

где В – расход топлива, т/год (г/с);

Аr – зольность топлива, % (табл.2);

 – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (для углей  = 0.2; для мазута =0,02; для газа =0);

 – коэффициент, зависящий от типа топки (табл. 1).

Количество оксидов серы определяется по формуле

МSO2 = 0,02 B Sr (1-SO2)(1-SO2), т/год, (г/с) (2)

где В – расход топлива, т/год (г/с);

Sr – содержание серы в топливе, %, (табл.2);

SO2 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива (для углей SO2=0,1; мазута – SO2=0,02, газа – SO2=0);

SO2 – доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителях (для сухих золоуловителей SO2 = 0).

Количество оксида углерода определяется по формуле:

МСO = 0,001 B KCO Qri (1 - q4/100), т/год (г/с) (3)

где В – расход топлива, т/год (г/с);

КСО – выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/ГДж, (табл. 1);

q4 – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %, (табл. 3);

Qri – теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, (табл. 2).

Количество оксидов азота, выбрасываемых в единицу времени, рассчитывается по формуле:

МNO2 = 0,001 B Qri KNO2 (1-), т/год (г/с) (4)

где В – расход топлива, т/год (г/с);

Qri – теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг;

KNO2 – параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж; значение KNO2 определяется по графикам (рис.1) для различных видов топлива в зависимости от номинальной нагрузки котлоагрегатов;

 – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов в результате применения технических решений.

Таблица 1 Значения  и КСО в зависимости от типа топки и топлива

Тип топки Топливо  КСО, кг/ГДж

С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива Бурые и каменные угли 0,0023 1,9

Паровые и водогрейные котлы Мазут 0,010 0,32

Паровые и водогрейные котлы Природный газ - 0,25

Таблица 2 Характеристика топлив

Топливо Марка Аr, % Sr, % Qri, МДж/кг

Уголь кузнецкого бассейна ДР, ДСШ 13,2 0,4 22,93

ГР, ГМ, ГСШ 14,3 0,5 25,32

ССР 14,1 0,6 27,51

Мазут малосернистый 0,1 0,5 40,30

сернистый 0,1 1,9 39,85

высокосернистый 0,1 4,1 38,89

Дизельное топливо 0,025 0,3 42,75

Природный газ 38,50

Таблица 3 Характеристика котлов малой мощности

Тип топки Топливо q4

Топка с пневматическими забрасывателями и цепной решеткой прямого хода Угли типа кузнецких 5,5

Камерная топка Мазут 0

Камерная топка Газ 0

Рис.1. Зависимость КNO2 от тепловой мощности котлоагрегата

1 - природный газ, мазут;

2 - антрацит; 3 - бурый уголь;

4 - каменный уголь

2. Расчет выбросов загрязняющих веществ при сгорании газа на факеле

Масса выбросов вредных веществ рассчитывается по формулам:

диоксид серы:

МSO2 = 1,88  В  СS .10-2 , (т/год, г/с) (5)

где Сs – содержание сернистых соединений (Н2S, RSH), % вес;

В – расход газа на факел, т /год, г/с.

оксид углерода: МСО = 5,7В.10-2, (т/год, г/с) (6)

оксиды азота: МNOx = B.10 -3 , (т/год, г/с) (7)

метан: МСН4 = 1,5В.10-2, (т/год, г/с) (8)

3. Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ (расчет рассеивания)

Приземная концентрация – это концентрация загрязняющего вещества в приземном (двухметровом слое) над поверхностью земли. Расчет приземных концентраций обычно производят по программам для персональных компьютеров, основанным на “Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий”, которая является общероссийским нормативным документом (ОНД-86).

Максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества (См) для одиночного точечного источника с круглым устьем (труба котельной, стояк факела) при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х м от источника определяется по формуле

, мгм3 (9)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (для территории Сибири А = 200);

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, может определяться расчетным путем, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе: для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п.), скорость оседания которых практически равна нулю, F = 1; для мелкодисперсных аэрозолей при коэффициенте очистки выбросов  90% F= 2; при отсутствии очистки или ее эффективности  75% F=3;

 – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, для равнин  = 1;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из источника выброса;

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м (для наземных источников при расчете принимается Н = 2 м);

V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с, определяется расчетным путем или принимается в соответствии с существующими нормативами,

, (10)

где  - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с;

D - диаметр устья источника, м;

Т - разность температур отходящих газов и атмосферного воздуха, С.

Объем газовоздушной смеси, образующейся при сжигании газа, определяется по формуле

V1 =10 V , (11)

где V - расход газа, м3/сек.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f и m по графикам на рис. 2 и 3: