8.3 Расчет выбросов вредных веществ в атмосферный воздух от энергетических установок, которые работают на угле

При сжигании органического топлива в энергетических установках в атмосферу с дымовыми газами поступают загрязняющие вещества и парниковые газы:

• вещества в виде суспендированных твердых частиц;

• оксид серы SO_х в пересчете на диоксид серы или сернистый ангідрид SO₂;

• оксиды азота NO_х в пересчете на диоксид азота NO₂;

• оксид углерода СО;

• тяжелые металлы и их соединения;

• диоксид углерода СО₂;

• метан СН₄;

• оксид азота или диоксид азота N₂O.

При выполнении расчетов будем использовать расчетные методы по методике «Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от энергетических установок», ГКД 34.02.305-2002. Расчетные методы определения выбросов загрязняющих веществ основаны на использовании показателя эмиссии. Показатель эмиссии характеризует массовое количество загрязняющих веществ, которая выбрасывается энергетической установкой в атмосферный воздух вместе с дымовыми газами, отнесенную к единице энергии, выбрасываемой во время сгорания топлива.

При использовании угля необходимо рассчитывать выбросы оксидов азота, серы, водорода, твердых частиц и тяжелых металлов, а также NO₂ и CH₄.

8.3.1 Валовый выброс оксидов азота (NO_х) рассчитывается по формуле (т/год):

где:

- нижняя теплота сгорания угля, МДж/кг (20,9);

В – расход угля, т (965412);

- показатель эмиссии оксидов азота, г/ГДж, с учетом мероприятий сокращения выбросов рассчитывается по формуле:

где:

- показатель эмиссии оксидов азота без учета мероприятий сокращения выбросов, г/ГДж (250);

- эффективность первичных (технологических) мероприятий по сокращению выбросов (0,40);

- эффективность вторичных мероприятий (азотоочистные установки) (0);

β - коэффициент работы азотоочистной установки;

- степень уменьшения выбросов NO₂ во время работы на низкой нагрузке, рассчитывается по эмпирической формуле:

,

где:

Q_ф – фактическая тепловая мощность энергетической установки, МВт (563);

Q_н – номинальная тепловая мощность энергетической установки, МВт (704);

z – эмпирической коэффициент, который зависит от вида энергетической установки, ее мощности, типа топлива и т.д (1,15).

f = (760/950) = 0,77

k = 250г/ГДж * 0,77 * (1-0,40)*1 = 115,5 г/ГДж

Е = 10 * 115,5г/ГДж * 20,9МДж/кг * 965412 т = 2 330,5 т/год

т/год

73,89 г/с

8.3.2 Валовый выброс диоксида серы (SO₂) рассчитывается по формуле (т/год):

Показатель эмиссии оксида серы, г/ГДж, (в пересчете на диоксид серы SO₂) которые поступают в атмосферу с дымовыми газами за промежуток времени Р, является специфическим и рассчитывается по формуле:

,

где:

- нижняя теплота сгорания угля, МДж/кг (20,9);

- содержание серы в топливе на рабочую массу за промежуток времени Р, % (2,4);

- эффективность соединения серы золой сорбентом в энергетической установке (0,05);

- эффективность очистки дымовых газов от оксидов серы;(0)

β - коэффициент работы серочистной установки.

k = = 2181,8 г/ГДж

E =10 *2181,8 * 20,9МДж/кг * 965412 = 44022,4 г/год

т/год

г/с

8.3.3 Валовый выброс оксидов углерода рассчитывается по формуле (т/год):

Показатель эмиссии углекислого газа (СО₂) , г/ГДж, при сжигании органического топлива определяется по формуле:

где:

C^r – массовое содержание углерода в топливе на рабочую массу, % (50,12);

- нижняя теплота сгорания угля, МДж/кг (20,9);

- степень окисления углерода топлива, который определяет эффективность процесса горения. При полном сгорании топлива степень окисления равна 1, если же топливо сгорает не полностью, его значение уменьшается. Степень окисления углерода топлива в энергетической установке рассчитывается по формуле:

, (3.12)

где:

A^r – массовое содержание золы в топливе на рабочую массу, % (31,0);

C^r – массовое содержание углерода в топливе на рабочую массу, % (50,12);

а_ВИН – доля золя, которая выделяется в виде летучей золя, зависит от технологии сжигания топлива (0,80);

Г_ВИН – массовое содержание горючих веществ в выносе твердых частиц, % (1,5);

Г_ШЛ – массовое содержание горючих веществ в шлаке, % (0,5).

ε = 0,005 т/год

k = = 479,6 г/ГДж

E = *479,6 г/ГДж * 20, 9МДж/кг * 965412т = 9676,9 т/год

т/год

306,9 г/с

8.3.4 Выброс твердых частиц рассчитывается по формуле (т/год):

Показатель эмиссии твердых частиц определяется как специфический и рассчитывается по формуле:

,

где:

- эффективность золоулавливающей установки по данным испытаний(0,985)

k = 175,6 г/ГДж

E = 10 * 175,6 г/ГДж * 20,9МДж/кг * 965412т = 3543,1 т/год

т/год

112,4 г/с

8.3.5 Валовый выброс тяжелых металлов.

Выброс тяжелых металлов и их соединений связано с наличием в минеральной части топлива соединений тяжелых металлов. К тяжелым металлам, соединения которых наиболее вредные для окружающей среды, относятся: арсен (As), кадмий (Сd), хром (Сr), медь (Cu), ртуть (Hg), никель (Ni), свинец (РЬ), селен (se), цинк (Zn).

Во время сжигания угля показатель эмиссии тяжелых металлов k_т.м., г/ГДЖ, является специфическим и определяется по формуле:

k_в.м = [а_ВИН f_зб (1-_зу)(1- f_r)+ f_r(1-_гзу)]

где:

С_т.м – массовое содержание тяжелого металла в топливе, мг/кг;

f_зб – коэффициент обогащения тяжелого металла;

_зу – эффективность золоулавливающей установки;

f_r – доля метала, которая выходит в газообразной форме;

_гзу – эффективность улавливания газообразной фракции тяжелого метала в золоулавливающей установке.

Массовое содержание тяжелого металла в топливе определяется во время проведения элементарного анализа топлива, которое сжигается в энергетической топке.

As

k 0,065 г/ГДж

E = 10 * 0,065г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 1,31 т/год

т/год

= 0,042 г/с

Сr

k = 0,03 г/ГДж

Е =10 *0,03* г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 0,61 т/год

= 0,02 г/с

Сu

k = = 0,033 г/ГДж

E =10 * 0,033г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 0,67 т/год

= 0,02 г/с

Hg

k = = 0,39 г/ГДж

E = 10 * 0,39 г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 7,87 т/год

= 0,25 г/с

Ni

k = = 0,042 г/ГДж

E = 10 * 0,042 г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 0,85 т/год

= 0,03 г/с

Pb

k = = 0,04 г/ГДж

E = 10 * 0,04 г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 0,81 т/год

= 0,03 г/с

Zn

k = = 0,15 г/ГДж

E = 10 * 0,15 г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 3,0 т/год

= 0,09 г/с

8.3.6 Валовый выброс метана СН₄.

Образование метана во время сжигания угля в энергетических установках очень незначительное. Это связано с неполным сгоранием угля и уменьшается с повышением температуры сгорания и масштабов энергетической установки. При отсутствии прямых измерений валовый выброс метана СН₄ рассчитывается по формуле:

,

где:

- показатель эмиссии метана СН₄ равен 1 г/ГДЖ.

E = 10 * 1 г/ГДж * 20,9 МДж/кг * 965412т = 20,18 т/год

= 0,64 г/с