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

(утв. Госкомэкологией России 09.07.1999)

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

Методика разработана научно-исследовательским институтом охраны атмосферного воздуха (НИИАтмосфера) при участии Госкомэкологии Пермской области, Всероссийского научно-исследовательского теплотехнического института (ВТИ), энергетического института им. Г.М. Кржижановского (ЭНИН) и ООО «Импульс-Холдинг».

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящая Методика (далее — Методика) предназначена для определения выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ с дымовыми газами котлоагрегатов паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлов мощностью до 25 МВт (20 Гкал/ч) по данным периодических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива.

Методика применяется с начала отчетного периода — 1 января 2000 года для:

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

установления предельно допустимых и временно согласованных выбросов;

планирования работ по снижению выбросов;

контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Периодичность проверки Методики — 5 лет.

При определении валовых выбросов загрязняющих веществ в тоннах в год значения исходных величин, входящих в расчетные формулы, принимаются по отчетным данным предприятия, с усреднением их за этот период.

При определении максимальных выбросов загрязняющих веществ в граммах в секунду значения расхода топлива принимаются исходя из наибольшей нагрузки котельной установки за отчетный период.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ

1.1. Суммарное количество М загрязняющего вещества j, j поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), определяется по уравнению:

                       М  = c  V   B  k ,                      (1)
                        j    j  сг  p  п

    где c  - массовая  концентрация  загрязняющего  вещества  j  в

     j

сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте  избытка  воздуха
альфа   =  1,4  и  нормальных условиях  <1>, мг/нм3;  определяется

 о

по п. 1.2; --------------------------------

<1> Температура 273 К и давление 101,3 кПа.

V   - объем  сухих  дымовых  газов,  образующихся  при  полном
 сг

сгорании 1 кг (1 нм3) топлива, при альфа = 1,4, нм3/кг топлива о (нм3/нм3 топлива); B — расчетный расход топлива; определяется по п. 1.3; p при определении выбросов в граммах в секунду B берется в т/ч p (тыс. нм3/ч); при определении выбросов в тоннах в год B берется p в т/год (тыс. нм3/год); k — коэффициент пересчета; п при определении выбросов в граммах в секунду k = 0,278 х п -3 x 10 ; -6 при определении выбросов в тоннах в год k = 10 . п

1.2 Массовая концентрация загрязняющего вещества j

                                                           изм

определяется по измеренной <2> концентрации c , мг/нм3, j по соотношению:

                            изм  альфа
                      c  = c    -------,                       (2)
                       j    j    альфа

                                  о

где альфа — коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.

<2> 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 загрязняющего вещества j, массовая концентрация определяется по соотношению:

                               альфа

                      c  = I  ро  -------,                     (3)
                       j    j   j  альфа

                                    о

где: I  - измеренная  объемная  концентрация  при коэффициенте
      j

избытка воздуха альфа, ppm <1>;

<1> 1 ppm = 1 см3/м3 = 1 нсм3/нм3 = 0,0001% об.

ро  - удельная масса загрязняющего вещества, кг/нм3.
  j

Для основных газообразных загрязняющих веществ, содержащихся в

выбрасываемых в  атмосферу   дымовых   газах  котельных  установок
(оксидов азота в пересчете на NО , оксида  углерода   и   диоксида

                            2

серы), значения удельной массы ро составляют: j

ро = 2,05 кг/нм3 NO2

ро = 1,25 кг/нм3 (4) CO

ро = 2,86 кг/нм3. SO2

Формулы (4) получены в предположении, что перечисленные газы являются идеальными <2>.

<2> Погрешность, вносимая этим предположением, значительно меньше погрешности измерений.

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

                                21

альфа = -------, (5) 21 — О2

где: О2 — измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, % <1>.

<1> Для более точного определения альфа в уравнение (5) применяется значение концентрации избыточного кислорода:

            изб

О2 = О2 — 0,5 (СО + Н2) — 2СН4 — 3СnHm.

Однако, если обеспечен нормальный топочный режим, содержание СО, Н2, СН4 и CnHm не превышает 0,01% по объему и можно считать, что:

                            изб

О2 ~= О2.

При расчете максимальных выбросов загрязняющего вещества в граммах в секунду берутся максимальные значения массовой концентрации этого вещества при наибольшей нагрузке за отчетный период.

При определении валовых выбросов в тоннах в год используется среднее значение массовой концентрации загрязняющего вещества за год. Среднее значение массовой концентрации определяется 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 <2>.

<2> При определении валовых выбросов диоксида серы за длительный промежуток времени следует использовать расчетный метод (см. п. 2.2 раздела 2 данной Методики).

1.3 Расчетный расход топлива В , т/ч (тыс. нм3/ч) или т/год

                                 р

(тыс. нм3/год), определяется по соотношению:

                               q
                                4

                        В  = (1 - ---) x B,                    (6)
                         р        100

где В — полный расход топлива на котел, т/ч (тыс. нм3/ч) или т/год (тыс. нм3/год);

q — потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, 4 %.

Значение В определяется по показаниям прибора или по обратному тепловому балансу (при проведении испытаний котла).

1.4. Расчет объема сухих дымовых газов V проводится по сг нормативному методу <1> по химическому составу сжигаемого топлива или табличным данным. Расчетные формулы приведены в Приложении А.

<1> 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:

                                r

                           V   = K Q ,                         (7)
                            сг      i

      r
где: Q   - низшая  рабочая  теплота  сгорания  топлива, МДж/кг
      i

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

                                    15       r
                      М  = I  ро  ------- K Q  B  k .          (8)
                       j    j   j 21 - O2    i  p  п

С учетом (4) выбросы оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы определяются по соотношениям:

                              I

                                   NOx      r
                    М    = 30,75 ------- K Q  B  k ,           (9)
                     NOx         21 - O2    i  p  п

                              I

                                   CO      r
                    М   = 18,75 ------- K Q  B  k ,           (10)
                     СO         21 - O2    i  p  п

                              I

                                   SO2      r
                    М    = 42,90 ------- K Q  B  k .          (11)
                     SO2         21 - O2    i  p  п

1.6. 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):

                         М    = 0,8 М   ,                     (12)
                          NO2        NOx

                                мю
                                  NO

               M   = (1 - 0,8) M    ----- = 0,13 М   ,        (13)
                NO              NOx мю            NOx

                                  NO2

    где: мю   и мю    -  молекулярные массы  NO и NO , равные 30 и
           NO     NO2                               2

46 соответственно;

0,8 — коэффициент трансформации оксида азота в диоксид <1>.

<1> Численное значение коэффициента трансформации может устанавливаться расчетно-экспериментальным методом, утверждаемым Госкомэкологией России.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ

2.1. Оксиды азота

2.1.1. Расчет выбросов оксидов азота при сжигании природного газа

Суммарное количество оксидов азота NOx  в пересчете на NO2 (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

                  r  r
       М    = B  Q  K    бета  бета  бета      (1 - бета ) x
        NOx    p  i  NO2     к     t     альфа          r

                   x (1 - бета      ) k ,                     (14)
                              дельта   п

    где: В  - расчетный расход топлива, нм3/с (тыс. нм3/год);

      р

    при  работе  котла  в  соответствии  с   режимной   картой   с
достаточной   степенью   точности   может   быть  принято В  = В -

                                                       р

фактическому расходу топлива на котел; r Q — низшая теплота сгорания топлива, МДж/нм3; i r K — удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж. NO2

Для паровых котлов:

                      r            _
                     К    = 0,01 \/D + 0,03,                  (15)

                  NO2

где: D — фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

Для водогрейных котлов:

                      r              __
                     К    = 0,0113 \/Q  + 0,03,               (16)
                      NO2             т

    где: Q  - фактическая  тепловая  мощность котла  по введенному

      т

в топку теплу, МВт, определяемая по формуле:

                                r

                           Q  = В  Q ,                        (17)
                            т    р  i

    бета  - безразмерный коэффициент,  учитывающий  принципиальную

    к

конструкцию горелки.

    Для всех дутьевых горелок напорного  типа  (т.е.  при  наличии
дутьевого вентилятора на котле) принимается бета  = 1,0.

                                            к

Для горелок инжекционного типа принимается бета = 1,6. к

Для горелок двухступенчатого сжигания (ГДС) бета = 0,7. к

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий температуру t воздуха, подаваемого для горения:

                 бета  = 1 + 0,002 (t   - 30),                (18)
                     t               гв

    где: t   - температура горячего воздуха, °C.

      гв

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние альфа избытка воздуха на образование оксидов азота.

В общем случае значение бета = 1,225. альфа

При работе котла в соответствии с режимной картой бета = альфа

Для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС при наличии результатов испытаний котла с измерением О2 и СО для более точного учета избытка воздуха используется формула <*>:

<*> Снижение коэффициента бета (т.е. уменьшение выбросов альфа

NOx) за счет снижения  концентрации  кислорода  О2  ограничивается
ростом концентрации  СО   сверх  0,01%.  Увеличивать  концентрацию
кислорода О2 для снижения бета      не  рекомендуется  по  причине

                          альфа

роста потерь с уходящими газами q . 2

                                      2

                 и                     5                5
 бета      = бета      = 1 - 0,1 (О2 - --)  - 0,3 (О2 - --), (19)
     альфа       альфа                 _                _
                                       Q                Q

где: О2 - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;
_
Q - относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению

                 _               _
                 Q = Q  / Q  или Q = D  / D ,
                      ф    н          ф    н
    где: Q , D , Q  и D  -     соответственно     фактические    и
          ф   ф   н    н

номинальные тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, МВт, т/ч.

Для котлов с инжекционными горелками влияние избытка воздуха и учитывается коэффициентом бета : альфа

                                              _

                                 и               /n
                 бета      = бета      = 0,577 \/S ,         (20)
                     альфа       альфа            т

      n
где: S  - разрежение в топке, кгс/м2 (мм вод. ст.).
      т

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние r рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом:

                                    _

бета = 0,16 /r, (21) r

где: r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый дельта ввод воздуха в топочную камеру:

бета = 0,022 дельта, (22) дельта

где: дельта - доля воздуха, подаваемого  в  промежуточную зону

факела (в процентах от общего количества организованного воздуха); k — коэффициент пересчета; п при определении выбросов в граммах в секунду k = 1; п -3 при определении выбросов в тоннах в год k = 10 . п

При определении максимальных выбросов оксидов азота в граммах в секунду по формуле (14) значения входящих в формулу величин определяются при максимальной тепловой мощности котла.

При определении валовых выбросов оксидов азота за год значения входящих в формулу (14) величин определяются по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла.

2.1.2. Расчет выбросов оксидов азота при сжигании мазута

Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2 (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

                     r  м
          М    = B  Q  K    бета  бета      (1 - бета ) x
           NOx    p  i  NO2     t     альфа          r

                 x (1 - бета      ) k ,                       (23)
                            дельта   п

    где: В  - расчетный расход топлива, кг/с (т/год), определяемый

      р

по формуле:

                                   q
                                    4

                          В  = В (1 - ---),                   (24)
                           р          100

где: В - фактический расход топлива на котел кг/с (т/год);
q  - потери тепла от механической неполноты сгорания, %;
 4
 r
Q  - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
 i
 м
К    - удельный выброс  оксидов  азота  при  сжигании  мазута,
 NO2

г/МДж.

Для паровых котлов:

                       м            _
                      К    = 0,01 \/D + 0,1,                  (25)

                   NO2

где: D — фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

Для водогрейных котлов:

                       м              __
                      К    = 0,0113 \/Q  + 0,1,               (26)
                       NO2             т

    где: Q  - фактическая  тепловая мощность  котла по  введенному

      т

в топку теплу, определяемая по формуле (17). м

    Приведенные   зависимости   К     от  D и  Q  справедливы  для
                                 NO2            т

мазутов, поставляемых отечественными НПЗ.

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий температуру t воздуха, подаваемого для горения; определяется по формуле (18); бета — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние альфа избытка воздуха на образование оксидов азота при сжигании мазута.

В общем случае значение бета = 1,113. альфа

При работе котла в соответствии с режимной картой бета = альфа = 1.

При наличии результатов испытаний котла с измерением О2 и СО для более точного учета избытка воздуха используют формулу <*>: --------------------------------

<*> Снижение коэффициента бета (т.е. уменьшение выбросов альфа

NOx) за счет снижения  концентрации  кислорода  О2  ограничивается
ростом  концентрации  СО  сверх  0,01%.  Увеличивать  концентрацию
кислорода О2 для снижения бета      не  рекомендуется  по  причине

                          альфа

роста потерь с уходящими газами q . 2

                                6 2             6
      бета      = 1 - 0,2 (О2 - -)  - 0,3 (О2 - -),           (27)
          альфа                 _               -
                                Q               Q

где: О2 - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;

_
Q - относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению

                  _               _
                  Q = Q  / Q  или Q = D  / D ,
                       ф    н          ф    н
    где: Q , D , Q  и D  -     соответственно     фактические    и
          ф   ф   н    н

номинальные тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, МВт, т/ч.

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние r рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом:

                                    _

бета = 0,17 /r, (28) r

где: r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

Бета — безразмерный коэффициент, учитывающий дельта ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру:

бета = 0,018 дельта, (29) дельта

где: дельта - доля воздуха, подаваемого  в  промежуточную зону

факела (в процентах от общего количества организованного воздуха); k — коэффициент пересчета; п при определении выбросов в граммах в секунду k = 1; п -3 при определении выбросов в тоннах в год k = 10 . п

2.1.3. Расчет выбросов оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива

Для котлов, оборудованных топками с неподвижной, цепной решеткой, с пневмомеханическим забрасывателем и для шахтных топок с наклонной решеткой суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2 (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

                                   r  т
                        М    = B  Q  K    бета  k ,           (30)
                         NOx    p  i  NO2     r  п

    где: В  - расчетный расход  топлива,  определяемый по  формуле

      р

(24), кг/с (т/год); r Q — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; i т К — удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании NO2 твердого топлива, г/МДж. т

Величина К определяется по формуле: NO2

                                        100 - R      ____
     т              -3                         6  4 /r
    К    = 0,35 х 10   альфа  (1 + 5,46 --------) \/Q  q ,    (31)
     NO2                    т              100       i  R

    где: альфа  -   коэффициент   избытка    воздуха    в   топке,

          т

определяемый по формуле:

                                21

                         альфа  = -------,                    (32)
                              т   21 - О2

где: О2 - концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %;

    при  отсутствии  информации о концентрации кислорода в дымовых
газах за котлом можно принимать альфа  = 2,5;

                                 т
R  - характеристика гранулометрического состава угля - остаток
 6

на сите с размером ячеек 6 мм, %; принимается по сертификату на топливо; q — тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м2. R

Величина q определяется по формуле: R

                             q  = Q  / F,                     (33)
                              R    т

    где: F - зеркало  горения (определяется  по  паспортным данным

котельной установки), м2; бета — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние r рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота;

                                       _

бета = 1 — 0,075 /r, (34) r

где: r - степень рециркуляции дымовых газов, %;

k  - коэффициент пересчета;
 п
при определении выбросов в граммах в секунду k  = 1;
                                              п
                                               -3
при определении выбросов в тоннах в год k  = 10  .
                                         п

В связи с установленными раздельными ПДК на оксид и диоксид азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие, расчет которых проводится согласно п. 1.6 данной Методики.

2.2. Оксиды серы

Суммарное количество оксидов серы М , выбрасываемых в SO2 атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), вычисляют по формуле:

                             r         '            ''
               М    = 0,02 ВS  (1 - эта   ) (1 - эта   ),     (35)
                SO2                    SO2          SO2

    где: В - расход   натурального   топлива   за  рассматриваемый

период, г/с (т/год); r S — содержание серы в топливе на рабочую массу, %; ' эта — доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; SO2

   ''
эта    -   доля   оксидов    серы,    улавливаемых  в   мокром
   SO2

золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц. '

Ориентировочные значения эта при сжигании различных видов SO2 топлива составляют:

                                                           '

Топливо эта SO2

    торф                                                     0,15
    сланцы эстонские и ленинградские                         0,8
    сланцы других месторождений                              0,5
    экибастузский уголь                                      0,02

березовские угли Канско-Ачинского бассейна

        для топок с твердым шлакоудалением                   0,5
        для топок с жидким шлакоудалением                    0,2

другие угли Канско-Ачинского бассейна

        для топок с твердым шлакоудалением                   0,2
        для топок с жидким шлакоудалением                    0,05
    угли других месторождений                                0,1
    мазут                                                    0,02
    газ                                                      0.

                            ''

Доля оксидов серы (эта ), улавливаемых в сухих SO2

золоуловителях, принимается равной нулю. В  мокрых  золоуловителях
эта доля зависит от  общей  щелочности   орошающей   воды   и   от

                             пр

приведенной сернистости топлива S .

                            r

                          пр   S
                         S   = --.                            (36)

                            r
                           Q
                            i

При характерных для эксплуатации удельных расходах воды на '' орошение золоуловителей 0,1 — 0,15 дм3/нм3 эта определяется SO2 по рисунку Б1 Приложения Б.

При наличии в топливе сероводорода к значению содержания серы r на рабочую массу S в формуле (35) прибавляется величина:

                        r

ДЕЛЬТА S = 0,94 х Н2S, (37)

где: Н2S - содержание на рабочую массу сероводорода в топливе,

%.

Примечание. При разработке нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ, ВСВ) рекомендуется 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   граммах

                                                  r

в  секунду  используются   максимальные   значения   S  фактически
использовавшегося топлива.  При  определении  валовых  выбросов  в

                                              r

тоннах в год используются среднегодовые значения S .

2.3. Оксид углерода

Расчет количества выбросов СО выполняется по данным инструментальных замеров в соответствии с разделом 1 данной Методики.

При отсутствии данных инструментальных замеров оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может быть выполнена по соотношению:

                                      q

                             -3            4
                     М   = 10   ВС   (1 - ---),               (38)
                      СО          СО      100

где: В - расход топлива, г/с (т/год);
С   - выход  оксида  углерода  при   сжигании   топлива,  г/кг
 СО

(г/нм3) или кг/т (кг/тыс. нм3). Определяется по формуле:

                                 r

                         С   = q  R Q ,                       (39)
                          СО    3    i

    где: q  -  потери   тепла   вследствие   химической  неполноты

      3

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;

 r
Q  -  низшая  теплота  сгорания  натурального  топлива, МДж/кг
 i

(МДж/нм3); q — потери тепла вследствие механической неполноты сгорания 4 топлива, %.

    При   отсутствии   эксплуатационных   данных  значения  q , q
                                                             3   4

принимаются по таблице В1 Приложения В.

    Ориентировочная оценка суммарного количества  выбросов  оксида
углерода М   (г/с, т/год) может проводиться по формуле:

      СО

                                       q

                          -3    r           4
                  М   = 10   В Q  K   (1 - ---),              (40)
                   СО           i  CO      100

    где: К   - количество оксида углерода, образующееся на единицу

      СО

тепла, выделяющегося при горении топлива, кг/ГДж; принимается по таблице В2 Приложения В.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

3.1. Определение выбросов твердых частиц по данным инструментальных замеров

Максимальный (г/с) выброс твердых частиц М , поступающих тв в атмосферу с дымовыми газами, определяется по соотношению:

                                   p

                          М   = с     V ,                     (41)
                           тв    эксп  r

    где: с     -  замеренная  массовая концентрация твердых частиц

      эксп

в дымовых газах при работе котла на максимальной нагрузке, г/м3; p V — реальный объем дымовых газов, замеренный в том же сечении r газохода, где замерялась запыленность, или рассчитанный по составу топлива (ориентировочные данные приведены в Приложении З) <1> при рабочих условиях и работе котла на максимальной нагрузке, м3/с. --------------------------------

<1> Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод, М., Энергия, 1973.

                             p

В том случае, если замерить V не представляется возможным, r

а также при отсутствии  данных  по  химическому  составу  топлива,
для  определения  реального  объема  газов  можно  воспользоваться

приближенным соотношением:

                                              273 + t

    p               r                         r          p
   V  = B [k  + k  Q  + (альфа - 1) (k  + k  Q )] --------,   (42)
    r       1    2  i                 3    4  i     273

    где:  В -   секундный   расход   натурального   топлива,  кг/с

(нм3/с); альфа — коэффициент избытка воздуха, замеренный в том же сечении; t — температура дымовых газов в том же сечении, °C; p k — численные коэффициенты, подобранные для каждого вида i топлива методом наименьших квадратов:

При совместном сжигании топлива разных видов расчет максимальных выбросов твердых частиц (г/с) проводится 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/год) за отчетный период определяются расчетным методом.

3.2. Расчет выбросов твердых частиц

3.2.1 Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и

несгоревшего топлива) М , поступающих в атмосферу с дымовыми тв газами котлов (г/с, т/год), вычисляют по одной из двух формул:

                          r
                         А

                  М   = В --------- а   (1 - эта ),           (43)
                   тв     100 - Г    ун         з

                             ун

или

                                    r
                                   Q

                               r        i
             М   = 0,01В (а   А  + q  -----) (1 - эта ),      (44)
              тв           ун       4 32,68          з

где: В - расход натурального топлива, г/с (т/год);
 r

    А  - зольность топлива на рабочую массу, %;

    а   - доля золы, уносимой газами из котла (доля  золы  топлива

 ун

в уносе); при отсутствии   данных   замеров   можно   использовать
ориентировочные   значения,   приведенные  в   нормативном  методе

«Тепловой расчет котельных агрегатов»; эта — доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях <1>; з --------------------------------

<1> В расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок.

Г   - содержание горючих в  уносе, %;  при  отсутствии  данных
 ун

замеров расчет М ведется по формуле (44); тв q — потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, 4 %; при отсутствии данных можно использовать ориентировочные значения, приведенные в таблице В1 Приложения В; r Q — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; i 32,68 — теплота сгорания углерода, МДж/кг.

3.2.2 Количество летучей золы (М ) в г/с (т/год), входящее

                                   з

в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле:

                               r

                    М  = 0,01Ва   А  (1 - эта ).              (45)
                     з         ун            з

3.2.3 Количество коксовых остатков при сжигании твердого

топлива и сажи при сжигании мазута (М ) в г/с (т/год), к образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле:

                          М  = М   - М .                      (46)
                           к    тв    з

    Примечание.  При  определении  максимальных   выбросов  в  г/с
используются максимальные значения А  фактически использовавшегося

                                r

топлива. При определении валовых выбросов в т/год используются среднегодовые значения А . r

3.3. 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 (М ) в пересчете на мз ванадий, в г/с или т/год, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют по формуле:

                                         v
                                      эта
                                         зу

              М   = G  B (1 - эта  ) (1 - ------) k ,         (47)
               мз    v           ос        100     п

    где: G  - количество ванадия, находящегося в 1 т мазута, г/т.

      v
G  в г/т может быть определено одним из двух способов:
 v
- по результатам химического анализа мазута:

                                  4

                            G  = a  10 ,                      (48)
                             v    v

    где: а  - фактическое содержание элемента ванадия в мазуте, %;

      v
  4
10  - коэффициент пересчета;

- по  приближенной формуле (при отсутствии данных  химического

анализа):

                                   r

G = 2222 A , (49) v

где: 2222 - эмпирический коэффициент;
 r
А  - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

Примечание. При отсутствии данных химического анализа значения r

А  принимаются  по    данным,    опубликованным    в   справочнике
"Энергетическое топливо СССР", М.: Энергоатомиздат,  1991, или  по

таблице Г1 Приложения Г.

В - расход натурального топлива;
при определении выбросов в г/с В берется в т/ч;
при определении выбросов в т/год В берется в т/год;
эта   - доля  ванадия,  оседающего  с  твердыми  частицами  на
   ос

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 эта — степень очистки дымовых газов от мазутной золы в зу золоулавливающих установках, % (см. Приложение Д); k — коэффициент пересчета; п -3

при определении выбросов в г/с k = 0,278 х 10 ; п -6

при определении выбросов в т/год k = 10 . п

3.4. 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).

3.4.1. Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах промтеплоэнергетических котлов малой мощности

3.4.1.1. Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топочной камеры определяется по формулам:

           ''
- для альфа   = 1,08 - 1,25:
           т

                                     -3

                      R (0,34 + 0,42 х 10  q )
          м      -3                         v
         с   = 10   х ----------------------- К  К   К  ,     (50)
          бп                       ''          д  р   ст
                          3,8(альфа   - 1)

                               т
                     е

           ''
- для альфа   > 1,25:
           т

                                     -3

                     R (0,172 + 0,23 х 10   q )
         м      -3                           v
        с   = 10   х ------------------------- К  К  К  .     (51)
         бп                         ''          д  р  ст
                          1,14(альфа   - 1)

                                т
                     е

3.4.1.2. Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны промтеплоэнергетических котлов малой мощности определяется по формулам:

           ''
- <a id="p100189"></a>при альфа   = 1,08 - 1,25:
           т

                                      -3

                        0,059 + 0,079 х 10   q
            г      -3                         v
           с   = 10   х ----------------------- К  К  К  ,    (52)
            бп                       ''          д  р  ст
                            3,8(альфа   - 1)

                                 т
                       е

           ''
- <a id="p100191"></a>при альфа   > 1,25:
           т

                                      -3

                        0,032 + 0,043 х 10   q
            г      -3                         v
           с   = 10   х ----------------------- К  К  К  .    (53)
            бп                        ''         д  р  ст
                            1,14(альфа   - 1)

                                  т
                       е

В формулах (50) - (53):

R — коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута:

для паромеханических форсунок R = 0,75;

для остальных случаев R = 1; '' альфа — коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания т на выходе из топки; q — теплонапряжение топочного объема, кВт/м3; v при сжигании проектного топлива величина q берется из v технической документации на котельное оборудование; при сжигании непроектного топлива величина q рассчитывается v по соотношению:

                               r

                          q  = B  Q  / V ,
                           v    p  i    т

    где: В  = В (1 - q  / 100) - расчетный   расход   топлива   на
          р           4

номинальной нагрузке, кг/с (м3/с); В — фактический расход топлива на номинальной нагрузке, кг/с (м3/с); r Q — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м3); i V — объем топочной камеры, м3; берется из техдокументации т на котел; К — коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на р концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания (определяется по графику рис. Е1 Приложения Е); К — коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых д газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания (определяется по графику рис. Е2 Приложения Е); К — коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания ст на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания (определяется по графику рис. Е3 Приложения Е).

Для расчета максимальных и валовых выбросов по формуле (1) концентрации бенз(а)пирена, рассчитанные по формулам (50) - (53), приводятся к избыткам воздуха альфа = 1,4 по формуле (2) настоящей Методики.

3.4.2. Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах водогрейных котлов

3.4.2.1. Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топочной камеры водогрейных котлов определяется по формулам:

           ''
- <a id="p100201"></a>для альфа   = 1,05 - 1,25 и q  = 250 - 500 кВт/м3:

               т                   v

                      R (0,445 q  - 28,0)
          м      -6             v
         с   = 10   х ------------------- К  К  К   K ,       (54)
          бп                      ''       д  р  ст  o
                         3,5(альфа   - 1)

                              т
                    е

           ''
- <a id="p100203"></a>для альфа   > 1,25 и q  = 250 - 500 кВт/м3:

               т            v

                        R (0,52q  - 32,5)
        м      -6               v
       с   = 10   х ------------------------ К  К  К   К .    (55)
        бп                           ''       д  р  ст  о
                            3,5(альфа   - 1)

                                 т
                1,16 x e

3.4.2.2. Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов малой мощности определяется по формулам:

           ''
- <a id="p100206"></a>для альфа   = 1,05 - 1,25 и q  = 250 - 500 кВт/м3:

               т                   v

                          0,11q  - 7,0
            г      -6           v
           с   = 10   х ---------------- К  К  К  ,           (56)
            бп                    ''      д  р  ст
                         3,5(альфа   - 1)

                              т
                    е

           ''
- <a id="p100208"></a>для альфа   > 1,25 и q  = 250 - 500 кВт/м3:

               т            v

                            0,13q  - 5,0
           г      -6             v
          с   = 10   х ---------------------- К  К  К  .      (57)
           бп                          ''      д  р  ст
                              3,5(альфа  - 1)

                                   т
                   1,3 х е

В формулах (54) - (57) обозначения те же, что и в формулах (50) - (53); коэффициенты К , К , К принимаются по графикам д р ст рисунков Е1 - Е3 Приложения Е.

Коэффициент К , учитывающий влияние дробевой очистки о 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 (54) - (57), приводятся к избыткам воздуха альфа = 1,4 по формуле (2) настоящей Методики.

3.4.3. Расчет концентраций бенз(а)пирена в уходящих газах котлов малой мощности при сжигании твердых топлив

    Концентрацию бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов  малой
мощности при слоевом сжигании твердых топлив с   (мг/нм3),

                                          бп

приведенную к избытку воздуха в газах альфа = 1,4, рассчитывают по формуле:

                             r
                          A Q

                    -3           i        R
            с   = 10   х (------------ + ---) К  К  ,         (58)
             бп                     ''    t    д  зу
                           2,5 альфа       н

                                т
                      е

где: А - коэффициент, характеризующий тип колосниковой решетки

и вид топлива. Коэффициент А принимают равным:

    для углей и сланцев                            2,5
    для древесины и торфа                          1,5;

 r
Q  - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
 i
R -   коэффициент,   характеризующий   температурный   уровень

экранов;

для t  >= 150 °C                   R = 350
     н
для t  < 150 °C                    R = 290,
     н

где: t  -  температура  насыщения  при  давлении  в   барабане
      н

паровых котлов или на выходе из котла для водогрейных котлов (см. нормативный метод «Тепловой расчет котельных агрегатов»); К — коэффициент, учитывающий нагрузку котла: д

                           D   1,2
                            н

                         К  = (---)   ,                       (59)
                          д    D

                            ф

где: D  - номинальная нагрузка котла, кг/с;
      н
D  - фактическая нагрузка котла, кг/с;
 ф
К   -    коэффициент,    учитывающий    степень    улавливания
 зу

бенз(а)пирена золоуловителем и определяемый по соотношению:

                       К   = 1 - эта   z,                     (60)
                        зу          зу

    где: эта   - степень очистки газов в золоуловителе по золе, %;

        зу
z - коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности

золоуловителем бенз(а)пирена: ' при температуре газов перед золоуловителем t >= 185 °C: зу

z = 0,8 - для сухих золоуловителей
z = 0,9 - для мокрых золоуловителей;

                                            '
при температуре газов перед золоуловителем t   < 185 °C:
                                            зу

z = 0,7 - для сухих золоуловителей
z = 0,8 - для мокрых золоуловителей.

Методика разработана по материалам экспериментов на котлах типа ДКВР-10, КЕ-10, ДКВР-4, КВТС-20, КС и КЧМ-3.

Примеры расчета концентрации бенз(а)пирена в продуктах сгорания различных видов топлива приведены в Приложении Ж.

Приложение А (справочное)

РАСЧЕТ ОБЪЕМА СУХИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

А1. Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях определяется по уравнению:

                      0               0    0
               V   = V  + (альфа - 1)V  - V   ,               (А1)
                сг    r                    H2O

         0   0    0
    где V , V  и V    - соответственно   объемы  воздуха,  дымовых
             r    H2O
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

       0            r         r               r         r
      V  = 0,0889 (С  + 0,375S      ) + 0,265Н - 0,0333О ,    (A2)

                          op + к

                0           r         r         0
               V    = 0,111Н + 0,0124W + 0,0161V ,            (A3)

            H2O

                                          r         r
                                         С  + 0,375S
          0           0     0                       op + к
         V  = V    + V   + V    = 1,866 ------------------ +
          r    RO2    N2    H2O                100

                                   r

                             0        N     0
                      + 0,79V  + 0,8 --- + V   ,              (А4)
                                     100    H2O

         r   r        r   r   r
    где С , S      , H , O , N  -    соответственно     содержание

         op + к

углерода, серы (органической и колчеданной), водорода, кислорода и азота в рабочей массе топлива, %; r W — влажность рабочей массы топлива, %.

А3. Для газообразного топлива расчет выполняется по формулам:

 0                                             n
V  = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н2 + 1,5Н2S + SUM (m + -) CmHn - O2], (A5)

                                           4

    0

       V    = 0,01 [H2 + H2S + 0,5 SUM n CmHn + 0,124d    ] +
        H2O                                           г тл

                                 0

+ 0,0161V , (A6)

                                                    N

     0                                             0     2
    V  = 0,01 [CO2 + CO + H2S + SUM m CmHn] + 0,79V  + ---- +
     r                                                 100

                         0

+ V , (A7) H2O

    где: СО, СО2, Н2,  Н2S,  CmHn,  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; d — влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к г. тл. 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.

Приложение Б

Щелочность орошающей воды, мг-экв./дм3: — 1 - 10 2 — 5 3 — 0

Рисунок Б1. Степень улавливания оксидов серы в мокрых золоуловителях в зависимости от приведенной сернистости топлива и щелочности орошающей воды

Приложение В

Таблица В1

ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПОК КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Таблица В2

                             СО

                   ТОПКИ И ВИДА ТОПЛИВА

Приложение Г (справочное)

Таблица Г1

ЗОЛЬНОСТЬ И ОБЩАЯ ВЛАГА МАЗУТОВ

Приложение Д

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ УЛАВЛИВАНИЯ МАЗУТНОЙ ЗОЛЫ

Д1. Степень очистки газов от мазутной золы (в пересчете на v ванадий), эта , %, в специально применяемых для этого батарейных зу циклонах определяют по формуле:

         v                       1,85
      эта   = 0,076 (эта        )     - 2,32 эта        ,     (Д1)
         зу             зу. общ.                зу. общ.

где:
0,076 и 2,32 - эмпирические коэффициенты;
1,85 - эмпирический показатель степени;
эта         - общая  степень   улавливания   твердых   частиц,
   зу. общ.

образующихся при сжигании мазута в котлах ТЭС и котельных, %.

Зависимость (Д1) действительна при выполнении условия:

65% < эта < 85%. зу. общ.

    Д2. При  совместном  сжигании  мазута  и  твердого  топлива  в
пылеугольных котлах степень улавливания мазутной золы в  пересчете

           v

на ванадий, эта , %, в золоулавливающих установках определяется зу по формуле:

                         v

                          эта   = эта  С,                     (Д2)
                             зу      у

    где: эта  - общая  степень   улавливания  твердых   частиц при

        у

сжигании угля, %;

С — коэффициент, равный:

0,6 — для электрофильтров;

0,5 — для мокрых аппаратов;

0,3 — для батарейных циклонов.

Приложение Е

Рисунок Е.1. Зависимость К от относительной д нагрузки котла

Рисунок Е.2. Зависимость К от степени рециркуляции р

1 — в дутьевой воздух или кольцевой канал вокруг горелок;

2 — в шлицы под горелками

Рисунок Е.3. Зависимость К от доли воздуха, ст подаваемого помимо горелок

Приложение Ж

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ БЕНЗ(А)ПИРЕНА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ, РАБОТАЮЩИХ НА МАЗУТЕ И ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

Ж1. Промтеплоэнергетические котлы малой мощности

Ж1.1. Топливо — мазут

Исходные данные:

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры определяется по формуле (50):

                                    -3

     м      -3    0,75 (0,34 + 0,42 х 10   х 440,7)
    с   = 10   х ---------------------------------- К  К  =
     бп                    3,8 (1,15 - 1)            д  р

                      е

                          -3

                   = 0,59 х 10   мг/нм3,

    где: К  = 1,5 - определяется по графику рис. Е1;

      д
К  = 1,78 - определяется по графику рис. Е2.
 р

Ж1.2. Топливо — природный газ

Исходные данные:

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры определяется по формуле (52):

                               -3

     г      -3   0,059 + 0,079 х 10   х 637,2
    с   = 10   х ---------------------------- К  К  К   =

 бп                  3,8 (1,1 - 1)         д  р  ст<br>
                    е

                           -3

                    = 0,17 х 10   мг/нм3,

    где: К  = 1,0 - определяется по графику рис. Е1;

      д
К  = 1,35 - определяется по графику рис. Е2;
 р
К   = 1,35 - определяется по графику рис. Е3.
 ст

Ж2. Водогрейные котлы

Ж2.1. Топливо — мазут

Исходные данные:

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры определяется по формуле (54):

                                           -3

     м      -3   0,75 (0,445 х 0,432,6 - 28) 10
    с   = 10   х -------------------------------- К  К  =
     бп                    3,5 (1,20 - 1)          д  р

                      е

                           -3<br>
               = 0,169 х 10   мг/нм3,

где: К  = 1,85 - определяется по графику рис. Е1;
      д
К  = 1,5 -  при    периоде    между   очистками   конвективных

 р

поверхностей нагрева на работающем котле, равном 12 ч.

Ж2.2. Топливо — природный газ

Исходные данные:

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры определяется по формуле (56):

                                           -3

              г      -3   (0,11 х 322,5 - 7) 10
             с   = 10   х ----------------------- К  К  К   =
              бп                3,5 (1,05 - 1)     д  р  ст

                           е

                              -3

                      = 0,164 х 10   мг/нм3,

    где: К  = 1,85 - определяется по графику рис. Е1;

      д
К  = 1,8 - определяется по графику рис. Е2;
 р
К   = 2,1 - определяется по графику рис. Е3.
 ст

Приложение З

(справочное)

Таблица З1

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Продолжение таблицы З1

Продолжение таблицы З1

Продолжение таблицы З1

Продолжение таблицы З1

Продолжение таблицы З1

Продолжение таблицы З1

Продолжение таблицы З1

Таблица З2

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Продолжение таблицы З2

Продолжение таблицы З2

Продолжение таблицы З2

Таблица З3

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЗУТА РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ