Главная // Актуальные документы // МетодикаСПРАВКА
Источник публикации
М.: АООТ "ВТИ", 1998
Примечание к документу
Документ включен в Указатель действующих в электроэнергетике нормативных документов на 01.03.2010, составленный на основе Реестра действующих в электроэнергетике нормативно-технических документов, приложение N 1 к
Приказу РАО "ЕЭС России" от 14.08.2003 N 422 (М.: ООО "Тексус", 2010).
Документ
введен в действие с 1 января 1998 года.
Взамен РД 34.02.305-90.
Название документа
"РД 34.02.305-98. Руководящий документ. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС"
(утв. РАО "ЕЭС России" 21.01.1998)
"РД 34.02.305-98. Руководящий документ. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС"
(утв. РАО "ЕЭС России" 21.01.1998)
РАО "ЕЭС России"
21 января 1998 года
Согласовано
письмом
Государственного комитета
Российской Федерации
по охране окружающей среды
от 19 января 1998 г. N 02-12/30-15
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
В АТМОСФЕРУ ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС
РД 34.02.305-98
Срок действия установлен
с 1 января 1998 года
до 1 января 2003 года
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.
Первый заместитель начальника А.П. Берсенев.
Согласован Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды (письмо N 02-12/30-15 от 19.01.1998).
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 топлива.
Руководящий документ используется для:
- 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 М загрязняющего вещества j,
j
поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год, т/квартал,
т/мес.), рассчитывается по уравнению:
j j с.г р п
где:
с - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих
j
дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха альфа
0
= 1,4 и нормальных условиях
<1>, мг/куб. м; определяется по п.
V - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном
с.г
сгорании 1 кг (1 куб. м) топлива, при альфа = 1,4 куб. м/кг
0
топлива (куб. м/куб. м топлива);
В - расчетный расход топлива, определяется по
п. 1.3; при
р
определении выбросов в граммах в секунду берется в т/ч (тыс. куб.
м/ч), в тоннах за отчетный период - берется в т/год, т/квартал,
т/мес. (тыс. куб. м/год, тыс. куб. м/квартал, тыс. куб. м/мес.);
k - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах
п
-3 -6
в секунду k = 0,278 х 10 ; в тоннах - k = 10 .
п п
--------------------------------
<1> 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.
1.2. Массовая концентрация с загрязняющего вещества j
j
изм
рассчитывается по измеренной
<2> концентрации с , мг/куб. м, по
соотношению: j
изм альфа
с = с ------, (2)
j j альфа
0
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
I загрязняющего вещества j, массовая концентрация рассчитывается
j
по соотношению:
альфа
j j j альфа
0
где:
I - измеренная объемная концентрация при коэффициенте избытка
j
воздуха альфа, ррm <1>;
ро - удельная масса загрязняющего вещества, кг/куб. м.
j
--------------------------------
<1> 1 ррm = 1 куб. см/куб. м = 0,0001% об.
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 составляют:
ро = 2,05 кг/куб. м,
NО
2
СО
ро = 2,86 кг/куб. м.
SО
2
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:
21
21 - О
2
где О - измеренная концентрация кислорода в месте отбора
2
пробы дымовых газов, % <2>.
--------------------------------
следует подставить значение концентрации избыточного кислорода:
изб
О = О - 0,5 (СО + Н ) - 2СН - 3С Н .
2 2 2 4 n m
Однако если обеспечен нормальный топочный режим, то содержание
СО, Н , СН и С Н не превышает 0,01% по объему, и можно считать,
2 4 n m
что
изб
О ~= О .
2 2
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 <3>.
--------------------------------
<3> 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 В , т/ч (тыс. куб. м/ч) или
р
т/год, т/квартал, т/мес. (тыс. куб. м/год и т.д.), определяется
по соотношению:
q
4
В = (1 - ---) В, (6)
р 100
где:
В - расход топлива на котел, т/ч (тыс. куб. м/ч) или т/год
(тыс. куб. м/год) и т.д.;
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
с.г
нормативному методу <1> по химическому составу сжигаемого топлива
или табличным данным. Расчетные формулы приведены также в
--------------------------------
<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
с.г i
где:
r
Q - теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/куб. м);
i
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.
суммарного количества загрязняющего вещества М (при использовании
j
приборов, измеряющих объемную концентрацию в ррm) записывается в
виде:
15 r
М = I ро ------- K Q В k . (8)
j j j 21 - О i р п
2
С учетом
(4) суммарное количество оксидов азота, оксида
углерода и диоксида серы рассчитывается по соотношениям:
I
NО
х r
М = 30,75 ------- K Q В k ; (9)
NО 21 - О i р п
х 2
I
СО r
М = 18,75 ------- K Q В k ; (10)
СО 21 - О i р п
2
I
SO
2 r
М = 42,90 ------- K Q В k . (11)
SО 21 - О i р п
2 2
На рисунках Б.1 - Б.3 (приложение Б - не приводится)
приведены номограммы, которые позволяют графически оценить выбросы
в г/с в атмосферу газообразных загрязняющих веществ. В формулах,
соответствующих номограммам, вместо k подставлено его значение,
п
-3
Равное 0,278 х 10 .
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):
М = 0,8М , (12)
NО NО
2 х
мю
NО
М = (1 - 0,8) М ----- = 0,13М , (13)
NО NО мю NО
х NО х
2
где:
мю и мю - молекулярный вес NО и NО , равный 30 и 46
NО NО 2
2
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 М , поступающего в атмосферу
j
(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, 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 с .
j
Максимальное значение с в мг/куб. м определяется по формуле:
j
с = с дельта + с (1 - дельта ), (14)
j jmax1 max jmax2 max
где:
с и с - максимальные значения массовой концентрации
jmax1 jmax2
загрязняющего вещества j при сжигании топлива первого и второго
видов соответственно, мг/куб. м; определяются по
экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки
котла;
дельта - максимальная доля топлива (по теплу), создающего
max
наибольшую (из с и с ) концентрацию загрязняющего
jmax1 jmax2
вещества j; определяется на основании топливного баланса в период
работы котла на максимальной нагрузке.
Объем сухих газов V рассчитывается по формуле:
с.г
V = V дельта + V (1 - дельта ), (15)
с.г с.г1 max с.г2 max
где V и V - объемы сухих дымовых газов, образующихся
с.г1 с.г2
при сжигании топлива первого и второго видов соответственно, куб.
м/кг усл. топл.; определяются по нормативному методу или согласно
п. 1.4 данной Методики и пересчитываются на условное топливо.
Расчетный расход топлива В определяется по формуле:
р
В = В + В , (16)
р р1 р2
где В и В - расчетные расходы топлива первого и второго
р1 р2
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 с .
jср
Среднее значение массовой концентрации с в мг/куб. м
jср
определяется по формуле:
с = с дельта + с (1 - дельта), (17)
jср jср1 jср2
где:
с и с - средние значения массовых концентраций
jср1 jср2
загрязняющего вещества j при сжигании топлива первого и второго
видов при средней за отчетный период нагрузке, мг/куб. м;
определяются по экспериментальным зависимостям массовых
концентраций от нагрузки котла;
дельта - доля топлива (по теплу) первого вида за отчетный
период.
Объем сухих газов V рассчитывается по формуле:
с.г
V = V дельта + V (1 - дельта), (18)
с.г с.г1 с.г2
где V и V - объемы сухих дымовых газов, образующихся
с.г1 с.г2
при сжигании топлива первого и второго видов соответственно, куб.
м/кг усл. топл.; определяются по нормативному методу или согласно
п. 1.4 данной Методики и пересчитываются на условное топливо.
Расчетный расход топлива В определяется по формуле:
р
В = В + В , (19)
р р1 р2
где В и В - расчетные расходы топлива первого и второго
р1 р2
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
2.1.1. 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 М в пересчете на NО в
NО 2
х
г/с (т/год и т.д.), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами
котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива,
рассчитывается по соотношению:
q n
4 о
М = В K (1 - ---) бета (1 - эпсилон r) бета бета эпсилон (1 - эта --) k , (20)
NО NО 100 1 1 2 3 2 аз n п
х 2 к
где:
В - расход топлива, т усл. топл./ч (т усл. топл./год и т.д.);
K - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота,
NО
2
определяется по
п. 2.1.1.1 данной Методики, кг/т усл. топл.;
q - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива,
4
%;
бета - коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов
1
азота качества сжигаемого топлива; определяется по
п. 2.1.1.2данной Методики;
бета - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, он
2
составляет для горелок:
вихревых - 1,0,
прямоточных - 0,85;
бета - коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления и равный
3
при твердом шлакоудалении - 1,0,
при жидком шлакоудалении - 1,6;
эпсилон - коэффициент, характеризующий эффективность
1
воздействия рециркулирующих газов на выход оксидов азота в
зависимости от условий подачи их в топку; определяется по п.
эпсилон - коэффициент, характеризующий уменьшение выбросов
2
оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части
воздуха дельта помимо основных горелок при условии сохранения
в
общего избытка воздуха за котлом; определяется по рисунку Д.1
приложения Д (не приводится);
r - степень рециркуляции дымовых газов, %;
эта - доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной
аз
установке;
n и n - длительность работы азотоочистной установки и котла,
о к
ч/год;
k - коэффициент пересчета, при расчете валовых выбросов в
п
-3
граммах в секунду k = 0,278, в тоннах - k = 10 .
п п
2.1.1.1. Коэффициент K вычисляется по эмпирическим
NО
2
формулам:
- для паровых котлов паропроизводительностью от 30 до 75 т/ч:
D
ф
NО 50 + D
2 н
где D и D - номинальная и фактическая паропроизводительность
н ф
котла соответственно, т/ч;
- для водогрейных котлов производительностью от 125 - 210
ГДж/ч (30 - 50 Гкал/ч):
Q
ф
NО 84 + Q
2 н
где Q и Q - номинальная и фактическая тепловая
н ф
производительность котла соответственно, ГДж/ч.
(22) вместо D и Q подставляются D и Q .
ф ф н н
2.1.1.2. Значения бета при сжигании твердого топлива
1
вычисляют по формулам:
r
при альфа <= 1,25 бета = 0,178 + 0,47N , (23)
т 1
r
при альфа > 1,25 бета = (0,178 + 0,47N ) альфа / 1,25, (24)
т 1 т
r
где N - содержание азота в топливе, % на горючую массу.
При сжигании жидкого и газообразного топлива значения
коэффициента бета принимаются по таблице 1.
1
Таблица 1
┌────────────────────────────────────────────┬───────────────────┐
│ Коэффициент избытка воздуха в топочной │ бета │
│ камере альфа │ 1 │
│ т │ │
├────────────────────────────────────────────┼───────────────────┤
│> 1,05 │1,0 │
│1,05 - 1,03 │0,9 │
│< 1,03 │0,75 │
└────────────────────────────────────────────┴───────────────────┘
При одновременном сжигании топлива двух видов и расходе одного
из них более 90% значение коэффициента бета следует принимать по
1
основному виду топлива. В остальных случаях коэффициент бета
1
определяют как средневзвешенное значение по топливу. Для топлива
двух видов:
бета' В' + бета" В"
1 1
бета = -------------------, (25)
1 В' + В"
где бета', бета" и В', В" - соответственно коэффициенты и
1 1
расходы топлива каждого вида на котел.
2.1.1.3. Значения коэффициента эпсилон при номинальной
1
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 сжигании <1> твердого топлива и вводе
газов рециркуляции
в первичную аэросмесь 0,010,
во вторичный воздух 0,005;
- при низкотемпературном сжигании <2> твердого топлива эпсилон = 0.
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.
При нагрузке меньше номинальной коэффициент эпсилон умножают
1
на коэффициент f, определяемый по соотношению:
D
ф
f = 0,6 -- + 0,4. (26)
D
н
Формула (26) справедлива при 0,5 <= D / D <= 1.
ф н
2.1.2. Расчет выбросов оксидов азота
для газотурбинных установок
Суммарное количество оксидов азота М в пересчете на NО ,
NО 2
х
поступающих в атмосферу с отработавшими газами газотурбинных
установок, г/с, т/год и т.д., вычисляют по соотношению:
М = с V В k , (27)
NО NО с.г к.с п
х х
где:
с - концентрация оксидов азота в отработавших газах в
NО
х
пересчете на NО , мг/куб. м;
2
V - объем сухих дымовых газов за турбиной, куб. м/кг
с.г
топлива (куб. м /куб. м топлива), вычисляемый по формуле:
0 0 0
V = (V - V ) + (альфа - 1) V , (28)
с.г г Н О от
2
где:
0
V - теоретический объем газов, куб. м/кг топл. (куб. м/куб. м
г
топл.);
0
V - теоретически необходимый объем воздуха, куб. м/кг топл.
(куб. м/куб. м топл.);
альфа - коэффициент избытка воздуха в отработавших газах за
от
турбиной;
0
V - теоретический объем водяных паров, куб. м/кг топл.
Н О
2
(куб. м /куб. м топл.);
В - расход топлива в камере сгорания; при определении
к.с
выбросов в граммах в секунду В берется в т/ч (тыс. куб. м/ч), в
к.с
тоннах за отчетный период - в т/год, т/квартал, т/мес. (тыс. куб.
м/год, тыс. куб. м/квартал и т.д.);
k - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах
п
-3 -6
в секунду k = 0,278 х 10 ; в тоннах - k = 10 .
п п
н
В таблице 2 приведены концентрации оксидов азота с (в
NО
х
пересчете на NО ) в уходящих газах ГТУ при работе на номинальных
2
режимах для некоторых действующих установок.
Таблица 2
┌───────────────┬────────────┬─────────┬───────┬──────┬──────────────────────┐
│ Тип ГТУ │ Тип камеры │ Вид │Коэффи-│Содер-│ Концентрация оксидов │
│ │ сгорания │ топлива │циент │жание │ н │
│ │ │ │ н │кисло-│азота, с , мг/куб. м│
│ │ │ │альфа │рода │ NО │
│ │ │ │ от│в про-│ х │
│ │ │ │ │дуктах├──────────────┬───────┤
│ │ │ │ │сгора-│без совершен- │с изме-│
│ │ │ │ │ния, %│ствования │нением │
│ │ │ │ │ │конструкций │конст- │
│ │ │ │ │ │камер сгорания│рукции │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТ-100-750 ЛМЗ │Регистровая,│Газотур- │4,1 │15,9 │275 │- │
│ │блочная │бинное │ │ │ │ │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТ-35-770 ХТЗ │Регистровая,│Газ, │4,6 │16,4 │225 │- │
│ │выносная │газотур- │4,7 │16,5 │200 │- │
│ │ │бинное │ │ │ │ │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТ-25-770-П ЛМЗ│Регистровая,│Газ │5,5 │17,0 │135 │- │
│ │выносная │ │ │ │ │ │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТГ-12 │Высокофорси-│Дизельное│5,1 │16,9 │190 │- │
│ │рованная, │ │ │ │ │ │
│ │блочная │ │ │ │ │ │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТН-25 НЗЛ │Микрофакель-│Газ │4,1 │15,9 │85 │- │
│ │ная, │ │ │ │ │ │
│ │кольцевая │ │ │ │ │ │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТЭ-150 ЛМЗ │Высокофорси-│Газ, │3,5 │15,0 │220 │150 │
│ │рованная, │газотур- │3,5 │15,0 │270 │210 │
│ │блочная │бинное │ │ │ │ │
├───────────────┼────────────┼─────────┼───────┼──────┼──────────────┼───────┤
│ГТЭ-45 ХТЗ │Регистровая,│Газ, │4,0 │15,8 │220 │100 │
│ │кольцевая │дизельное│4,0 │15,8 │240 │150 │
│ │ │и газо- │ │ │ │ │
│ │ │турбинное│ │ │ │ │
└───────────────┴────────────┴─────────┴───────┴──────┴──────────────┴───────┘
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 с в мг/куб. м
NО
х
приближенно вычисляется по формуле:
3
NО т р
х
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;
k - коэффициент, отражающий влияние температуры газов перед
т
турбиной Т на образование NО . Зависимости k от Т для
г.т х т г.т
камер сгорания обоих типов представлены на рисунках Д.2 и Д.3
(приложение Д);
k - коэффициент, отражающий зависимость концентрации оксидов
р
азота от давления в камере сгорания:
16р - 0,23
в
k = -----------, (30)
р 6р - 0,77
в
где р - давление воздуха в камере сгорания, МПа.
в
Для высокофорсированных камер сгорания
формула (29) применима
для режимов, близких к рабочему, а для микрофакельных - в широком
диапазоне изменения режимных параметров:
альфа = от 3 до 8;
от
Т = от 200 до 350 °С.
в
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:
сух
с
NО
х
с = ----, (31)
NО k
х вл
где:
сух
с и с - концентрация оксидов азота соответственно при
NО NО
х х
подаче влаги и без нее, мг/куб. м;
k - коэффициент, учитывающий влияние расхода влаги;
вл
определяется по рисунку Д.4 (приложение Д) в зависимости от
отношения количества вводимой влаги G к расходу топлива В .
вл к.с
Для сравнения с действующими отечественными и зарубежными
нормативами значение концентрации NО в продуктах сгорания
х
различных ГТУ приводят к значению содержания кислорода О = 15% по
2
формуле:
* 21 - 15
с = с -------, (32)
NО NО 21 - О
х х 2
где:
*
с и с - приведенная и действительная концентрации
NО NО
х х
оксидов азота, мг/куб. м;
О - фактическое значение концентрации кислорода в продуктах
2
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.
Суммарное количество оксидов серы М (т/с, т/год, т/мес. и
SО
2
т.д.), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, вычисляют по
формуле:
n
r с о
М = 0,02 В S (1 - эта' ) (1 - эта" ) (1 - эта --), (33)
SО SО SО SО n
2 2 2 2 к
где:
В - расход топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год и
т.д.);
r
S - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;
эта' - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;
SО
2
эта" - доля оксидов серы, улавливаемых в мокром
SО
2
золоуловителе попутно с твердыми частицами;
эта - доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей
SО
2
установке;
n и n - длительность работы сероулавливающей установки и
о к
котла соответственно, ч/год.
Ориентировочные значения эта' при факельном сжигании
SО
2
различных видов топлива приведены ниже.
Топливо эта'
SО
2
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
с жидким шлакоудалением 0,2
Другие угли Канско-Ачинского бассейна для топок:
с твердым шлакоудалением 0,2
с жидким шлакоудалением 0,05
Угли других месторождений 0,1
Мазут 0,02
Газ 0
Доля оксидов серы эта" , улавливаемых в сухих золоуловителях
SО
2
(электрофильтрах, батарейных циклонах), принимается равной нулю. В
мокрых золоуловителях МС и МВ эта доля зависит от общей щелочности
пр
орошающей воды и от приведенной сернистости топлива S :
пр r r
S = S / Q . (34)
i
При принятых на тепловых электростанциях удельных расходах
воды на орошение золоуловителей 0,1 - 0,15 куб. дм/куб. м эта"
SО
2
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
r
используются максимальные значения содержания серы в топливе S за
прошедший год, валовых выбросов в т/год - среднегодовые значения
r
S .
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 М (г/с), поступающих в
тв
атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:
р
М = с V , (35)
тв эксп г
где:
с - замеренная массовая концентрация твердых частиц в
эксп
дымовых газах при работе котла на максимальной нагрузке, г/куб. м;
р
V - реальный объем дымовых газов, замеренный в том же сечении
г
газохода или рассчитанный по составу топлива при рабочих условиях
и работе котла на максимальной нагрузке, куб. м/с.
При совместном сжигании топлива разных видов 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) М , поступающих в атмосферу с дымовыми
тв
газами котлов (г/с, т/год, т/квартал, т/мес.), вычисляют по одной
из двух формул:
r
А
М = В --------- а (1 - эта ) (36)
тв 100 - Г ун з
ун
или
r
Q
r i
М = 0,01В (а А + q -----) (1 - эта ), (37)
тв ун 4 32,68 з
где:
В - расход топлива, г/с (т/год, т/квартал, т/мес.);
r
А - зольность топлива на рабочую массу, %;
Г - содержание горючих в уносе, %;
ун
а - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в
ун
уносе);
эта - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях, с
з
учетом залповых выбросов
<1>;
q - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива,
4
%;
r
Q - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
i
32,68 - теплота сгорания углерода, МДж/кг.
--------------------------------
<1> В расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок.
3.2.2. Количество летучей золы М , г/с (т/год, т/квартал,
з
т/мес.), входящее в суммарное количество твердых частиц, уносимых
в атмосферу, вычисляют по формуле:
r
М = 0,01В а А (1 - эта ). (38)
з ун з
3.2.3. Количество твердых частиц М , г/с (т/год, т/квартал,
з
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:
М = М - М . (39)
к тв з
Примечание. При определении максимальных выбросов в г/с
r
используются максимальные значения А за прошедший год, валовых
r
выбросов в т - средние за отчетный период значения А .
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 М , г/с (т/год,
м.з
т/квартал, т/мес.), в пересчете на ванадий, поступающей в
атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют
по формуле:
(v)
эта
зу
М = G В (1 - эта ) (1 - ------) k , (40)
м.з v ос 100 п
где:
G - количество ванадия, содержащегося в 1 т мазута, г/т,
v
может быть определено одним из двух способов:
- по результатам химического анализа мазута:
4
G = а 10 , (41)
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 = 2222А , (42)
v
где:
2222 - эмпирический коэффициент;
r
А - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.
Примечание. При отсутствии результатов химического анализа
r
значения А принимаются по данным, опубликованным в справочнике
"Энергетическое топливо СССР". М.: Энергоатомиздат, 1991 (см.
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.;
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,
0 - для остальных случаев;
(v)
эта - степень очистки дымовых газов от мазутной золы в
зу
k - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/с
п
-3 -6
k = 0,278 х 10 ; в т - k = 10 .
п п
(справочное)
РАСЧЕТ ОБЪЕМА СУХИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
А.1. Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях рассчитывается по уравнению:
0 0 0
V = V + (альфа - 1) V - V , (А.1)
с.г г Н О
2
0 0 0
где V , V и V - соответственно объем воздуха, дымовых
г Н О
2
газов и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного
килограмма (1 куб. м) топлива, куб. м/кг (куб. м/куб. м).
А.2. 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 ; (А.2)
ор+к
0 r r 0
V = 0,111H + 0,0124W + 0,0161V ; (А.3)
Н О
2
r r
С + 0,375S r
0 0 0 ор+к 0 N 0
V = V + V + V = 1,866 -------------- + 0,79V + 0,8 ---- + V , (А.4)
г RО N Н О 100 100 Н О
2 2 2 2
где:
r r r r r
С , S , Н , О и N - соответственно содержание углерода,
ор+к
серы (органической и колчеданной), водорода, кислорода и азота в
рабочей массе топлива, %;
r
W - влажность рабочей массы топлива, %.
А.3. Для газообразного топлива расчет выполняется по формулам:
0 n
V = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н + 1,5Н S + SUM (m + -) С Н - О ], (А.5)
2 2 4 m n 2
0 0
V = 0,01 [Н + Н S + 0,5 SUM n С Н + 0,124d ] + 0,0161V , (А.6)
Н О 2 2 m n г.тл.
2
N
0 0 2 0
V = 0,01 [СО + СО + Н S + SUM m С Н ] + 0,79V + --- + V , (А.7)
г 2 2 m n 100 Н О
2
где:
СО, СО , Н , Н S, С Н , N и О - соответственно содержание
2 2 2 m n 2 2
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 куб. м сухого газа, г/куб. м.
Химический состав твердого, жидкого и газообразного топлива может быть определен по справочнику "Энергетическое топливо СССР" (М.: Энергоатомиздат, 1991) или по аналогичным справочникам.
Не приводится.
(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") V , куб. м/кг 13,91
с.г
r
Теплота сгорания мазута Q , МДж/кг 39,0
i
Измеренный состав дымовых газов за дымососом:
кислород О , % 7,6
2
оксиды азота I , ррm 196
NО
х
оксид углерода I , ррm 57
СО
диоксид серы I , ррm 1125
SО
2
Массовые концентрации, мг/куб. м:
оксиды азота с 450
NО
х
оксид углерода с 80
СО
диоксид серы с 3600
SО
2
Суммарное количество загрязняющих веществ, г/с:
оксиды азота М , в том числе: 36,5
NО
х
диоксид азота М 29,2
NО
2
оксид азота М 4,75
NО
оксид углерода М 6,5
СО
диоксид серы М 292,3
SО
2
(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 В
р
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 NО от нагрузки
х
котла с = f(D) для случаев раздельного сжигания угля и газа
NО
х
представлены на рисунках Г.1 и Г.2 (не приводятся).
По этим рисункам определяются концентрации NО при
х
максимальной и средней нагрузках (пунктирные линии) и раздельном
сжигании угля (топливо первого вида) и газа (топливо второго
вида):
c = 1430 мг/куб. м, с = 1190 мг/куб. м;
max1 ср1
с = 290 мг/куб. м, с = 208 мг/куб. м.
max2 ср2
Максимальная концентрация NО при сжигании смеси топлива
х
с = 0,2 х 1430 + 0,8 х 290 = 518 мг/куб. м.
max
Средняя концентрация NО при сжигании смеси топлива
х
с = 0,08 х 1190 + 0,92 х 208 = 287 мг/куб. м.
ср
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:
V = 0,365 х 29,33 = 10,705 куб. м/кг усл. топл.;
с.г1
V = 0,345 х 29,33 = 10,119 куб. м/кг усл. топл.;
с.г2
V = 0,2 х 10,705 + 0,8 х 10,119 = 10,236 куб. м/кг усл. топл.
с.г
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:
V = 0,08 х 10,705 + 0,92 х 10,119 = 10,166 куб. м/кг усл. топл.
с.г
Максимальные выбросы М определяются по соотношению:
NО
х
-3
М = 518 х 10,236 х 40 х 0,278 х 10 = 58,96 г/с.
NО
х
Валовые выбросы М определяются по соотношению:
NО
х
-6
М = 287 х 10,166 х 213000 х 10 = 621,5 т.
NО
х
Не приводится.
(справочное)
Таблица Е.1
ЗОЛЬНОСТЬ И ОБЩАЯ ВЛАГА МАЗУТОВ
┌──────────────────────┬───────────────────┬─────────┬───────────┐
│Нефтеперерабатывающий │ Марка мазута │Зольность│Содержание │
│ завод │ │ r │ r │
│ │ │ А , % │влаги W , %│
├──────────────────────┼───────────────────┼─────────┼───────────┤
│Московский │40 │0,054 │0,27 │
│ │40 │0,031 │0,13 │
│ │100 │0,033 │0,12 │
│ │ │ │ │
│Ангарский │40 │0,022 │0,01 │
│ │40 │0,027 │0,02 │
│ │100 │0,020 │0,01 │
│ │100 │0,020 │0,02 │
│ │ │ │ │
│Салаватнефтеоргсинтез │40 │0,06 │Следы │
│ │40 │0,05 │-"- │
│ │100 │0,05 │-"- │
│ │ │ │ │
│Сызранский │100 │0,09 │0,50 │
│ │100 │0,11 │0,50 │
│ │ │ │ │
│Горькнефтеоргсинтез │40В │0,023 │0,05 │
│ │40 высокосернистый │0,023 │0,06 │
│ │100В │0,027 │0,05 │
│ │100 высокосернистый│0,033 │0,07 │
│ │ │ │ │
│Саратовский │40В │0,04 │0,19 │
│ │40В │0,04 │0,12 │
│ │ │ │ │
│Уфимский │40 │0,07 │Отсутствует│
│ │100 │0,08 │-"- │
│ │ │ │ │
│Новоуфимский │100 │0,05 │Следы │
│ │100 │0,04 │-"- │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
│Ишимбайский │40 │0,05 │0,25 │
│ │40 │0,06 │0,39 │
│ │100 │0,06 │0,13 │
│ │100 │0,07 │0,12 │
│ │ │ │ │
│Ярославнефтеоргсинтез │40 │0,02 │0,16 │
│ │100 │0,02 │0,10 │
│ │40В │0,02 │Следы │
│ │ │ │ │
│Орский │40 сернистый │0,05 │0,34 │
│ │40 высокосернистый │0,05 │0,33 │
│ │100 сернистый │0,05 │0,30 │
│ │100 высокосернистый│0,05 │0,33 │
│ │ │ │ │
│Новополоцкнефте- │40В │0,018 │Отсутствует│
│оргсинтез │100В │0,017 │Следы │
│ │100В │0,02 │0,01 │
│ │100 высокосернистый│0,03 │0,02 │
│ │100 │0,02 │0,01 │
│ │100 высокосернистый│0,03 │0,05 │
│ │ │ │ │
│Новокуйбышевский │40В │0,03 │Отсутствует│
│ │40 сернистый │0,03 │-"- │
│ │100 │0,04 │-"- │
│ │ │ │ │
│Куйбышевский │40 │0,12 │Следы │
│ │100 │0,13 │-"- │
│ │100 │0,13 │0,20 │
│ │ │ │ │
│Пермьнефтеоргсинтез │40 │0,02 │Отсутствует│
│ │100 │0,03 │-"- │
│ │100 │0,02 │-"- │
│ │ │ │ │
│Ухтинский │40 │0,02 │0,02 │
│ │ │ │ │
│Рязанский │40В │0,03 │Следы │
│ │40 │0,04 │0,09 │
│ │40В │0,06 │Отсутствует│
│ │40 │0,04 │0,06 │
│ │100 │0,04 │0,12 │
│ │ │ │ │
│Гурьевский │100В │0,028 │Следы │
│ │100В │0,039 │0,21 │
│ │ │ │ │
│Красноводский │100В │0,036 │0,17 │
│ │100В │0,035 │0,23 │
│ │ │ │ │
│Комсомольский │40 │0,019 │0,28 │
│ │40В │0,014 │0,25 │
│ │100 │0,019 │0,41 │
│ │100В │0,015 │0,23 │
│ │ │ │ │
│Кременчугский │100В │0,031 │0,06 │
│ │100В │0,029 │0,09 │
│ │ │ │ │
│Заводы Баку │40МС │0,085 │0,64 │
│ │40МС │0,095 │0,46 │
│ │40В │0,038 │0,20 │
│ │40В │0,037 │0,17 │
│ │100 │0,059 │0,60 │
│ │100 │0,070 │0,43 │
│ │ │ │ │
│Заводы Грозного │40В │0,030 │Следы │
│ │40В │0,034 │-"- │
├──────────────────────┴───────────────────┴─────────┴───────────┤
│ Примечание. Данные за 1985 - 1986 гг. опубликованы в│
│справочнике "Энергетическое топливо СССР" (М.: Энергоатомиздат,│
│1991). │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
(обязательное)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ УЛАВЛИВАНИЯ МАЗУТНОЙ ЗОЛЫ В ПЕРЕСЧЕТЕ
НА ВАНАДИЙ В ЗОЛОУЛАВЛИВАЮЩИХ УСТАНОВКАХ
Ж.1. 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 , (Ж.1)
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
(Ж.1) действительна при выполнении условия:
65% < эта < 85%.
зу.общ.
Ж.2. При совместном сжигании мазута и твердого топлива в
пылеугольных котлах степень улавливания мазутной золы в пересчете
(v)
на ванадий эта , %, в золоулавливающих установках вычисляется
зу
по формуле:
(v)
эта = эта С, (Ж.2)
зу у
где:
эта - общая степень улавливания твердых частиц при сжигании
у
угля, %;
С - коэффициент, равный:
0,6 - для электрофильтров,
0,5 - для мокрых аппаратов,
0,3 - для батарейных циклонов.