Расчет выбросов вредных веществ при сжигании топлива в котлах
Методика предназначена для расчета выбросов вредных веществ с газообразными продуктами сгорания при сжигании твердого топлива, мазута и газа в топках действующих промышленных и коммунальных котлоагрегатов и бытовых теплогенераторов.
Твердые частицы. Расчет выбросов твердых частиц печей золы и недогоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени сжигания твердого топлива и мазута, выполняется по формуле:
Птв = B · Ar · X · (1-η),
где В – расход натурального топлива (т/год, г/с);
Ar – зольность топлива на рабочую массу (%);
η – доля твердых частиц, улавливаемых золоуловителем;
Х = аун/(100 - Гун); аун – доля золы топлива в уносе;
Гун – содержание горючих в уносе (%).
Птв = 70 · 40,4 · 0,0019 · (1-0) = 5,373 (т/год).
Оксиды серы. Расчет выбросов оксидов серы в пересчете на SO2 (т/год, т/час, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоаграгата в единицу времени, выполняется по формуле:
ПSO2 = 0,02 · B · Sr · (1-ηSO2) · (1-η’SO2),
где Sr – содержание серы в топливе на рабочую массу (%);
ηSO2 – доля оксидов серы, связанных с летучей золой топлива. Для экибастузских углей – 0,02;
η’SO2 – доля оксидов серы, улавливаемых золоуловителем.
ПSO2 = 0,02 · 70 · 0,56 · (1-0,02) · (1 – 0) = 0,768 (т/год).
Ориентировочная оценка выбросов оксида углерода (т/год, г/с) может проводится по формуле:
ПСO = 0,001 · B · Qir · KCO · (1-q4/100),
где KCO – количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении топлива (кг/ГДж).
Для бурых углей:
ПСO = 0,001 · 70 · 16,12 · 106 · 2 · 10-9 · (1-8/100) = 0,00207 (т/год).
Оксиды азота. Количество оксидов азота (в пересчете на NO2), выделяемых в единицу времени (т/год, г/с), рассчитывается по формуле:
ПNO2 = 0,001 · B · Qir · KNO2 · (1 - β),
где Qir – теплота сгорания натурального топлива (МДж/кг);
KNO2 – параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж тепла (кг/ГДж);
β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений.
ПNO2 = 0,001 · 70 · 16,12 · 106 · 0,23 · 10-9 · (1 - 0) = 0,00259 (т/год).
Расчет категории опасности предприятия
Расчет категории опасности предприятия производится по формуле:
КОП = Σ(Mi/ПДКi)α,
где Mi – масса выброса i-того вещества (т/год);
ПДКi – среднесуточное ПДК i-того вещества (мг/м2);
n – количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием;
α – константа, позволяющая соотнести вредность i-того вещества с вредностью диоксида серы.
1 Кругло шлифовальные станки:
КОП=(101,52 /0,5)1= 203,04 > 1.
2 Заточные станки:
КОП=(38,88 /0,5)1= 77,76 > 1.
3 Токарные станки:
КОП=(45,36 /0,5)0,9= 57,801 > 1.
4 Сварочная аэрозоль:
КОП=(0,015 /0,5)1= 0,03 < 1.
5 Марганец и его оксиды:
КОП=(0,00174 /0,01)1,3= 0,103 < 1.
6 Бензин:
КОП=(581/1,5)0,9= 213,44 > 1.
7 Керосин:
КОП=(196/0,12)0,9= 779,412 > 1.
8 Уайт спирит:
КОП=(744/0,1)1,3=107900 > 1.
9 Бензол:
КОП=(381/0,1)1,3=45210 > 1.
10 Трихлорэтилен:
КОП=(505/0,05)1,3=16060 > 1.
11 Тетрахлорэтилен:
КОП=(539/0,005)1,3=340810 > 1.
12 Трифтортрихлорэтан:
КОП=(1914/0,005)1,3=18110000 > 1.
13 Едкая щелочь:
КОП=(6,257 /0,05)1,3=532,862 > 1.
14 Грузовые автомобили с бензиновым ДВС:
КОПСО=(2,62/3)0,9=0,885 <1.
КОПСН=(0,566 /1,5)0,9=0,416 <1.
КОПNОх=(0,321 /0,04)1,3=14,9 >1.
15 Автобусы с бензиновым ДВС:
КОПСО=(1,608 /3)0,9=0,57 <1.
КОПСН=(0,3 /1,5)0,9=0,047 <1.
КОПNОх=(0,2 /0,04)1,3=8,103 >1.
16 Автобусы дизельные:
КОПСО=( 0,463 /3)0,9=0,186 < 1.
КОПСН=(0,198 /1,5)0,9=0,235 < 1.
КОПNОх=(0,262 /0,04)1,3=11,511 >1.
17 Служебные легковые:
КОПСО=(1,067 /3)0,9=0,394 < 1.
КОПСН=(0,103 /1,5)0,9=0,09 < 1.
КОПNОх=(0,144 /0,04)1,3=5,287 >1.
18 Твердые частицы:
КОП=(5,373 /0,5)1=10,746 > 1.
19 Оксиды серы:
КОП=(0,768 /0,05)1,3=34,5 > 1.
20 Оксид углерода:
КОП=(0,00207 /3)0,9=0,0001429 < 1.
21 Оксид азота:
КОП=(0,000259 /0,04)1,3=0,0001428 < 1.
Расчет категории опасности предприятия:
КОП=∑ (Мi/ПДК)ai,
КОП= 203,04 + 77,76 + 57,801 + 213,44 + 779,412 + 107900 + 45210 + 16060 +
+ 340810 + 18110000 + 532,862 + 14,9 + 8,103 + 11,511 + 5,287 + 10,746+34,5 = 1,86 ∙ 107
КОП> 106 следовательно категория опасности равна 1.
Таблица 2
Константа, α |
Класс опасности |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1,7 |
1,3 |
1,0 |
0,9 |
|
Таблица 3
Категория опасности предприятия |
Значение КОП |
1 2 3 4 |
КОП
|
Физический смысл КОП состоит в том, что она показывает потребность того или иного предприятия в количестве воздуха, необходимого для разбавления выбросов вредных веществ в атмосферу до санитарно технических критериев с учетом класса опасности вещества.
Рассчитаем КОП по цехам и данные сведем в таблицу 4.
Таблица 4 - КОП по цехам и по предприятию в целом.
Наименование цеха |
Наименование вещества |
Класс опасности вещества |
ПДКм.р. мг/м3 |
ПДКс.с. мг/м3 |
Выброс т/год |
КОП цеха |
КОП предприятия |
Механический |
Абразивная и металлическая пыль |
3 |
0,5 |
0,5 |
140,4 |
0,33х103 |
1
|
Аэрозольные вещества |
4 |
5 |
0,5 |
1485,36 |
2,09х103 |
||
Сварочный |
Сварочная аэрозоль |
3 |
5 |
0,5 |
0.015 |
0 |
|
Марганец и его оксиды |
2 |
0,01 |
0,01 |
0,00174 |
0 |
||
Гальванический |
Бензин |
4 |
5 |
1,5 |
581 |
2,1 х102 |
|
Керосин |
4 |
1,2 |
0,12 |
196 |
7,9х102 |
||
Уайт-спирт |
2 |
1 |
0,1 |
744 |
10,7х104 |
||
Бензол |
2 |
1 |
0,1 |
381 |
4,52х104 |
||
Трихлорэтилен |
2 |
0,06 |
0,005 |
505 |
16х103 |
||
Тетрахлорэтилен |
2 |
0,06 |
0,005 |
539 |
0,34х106 |
||
Трифтортрихлорэтан |
2 |
0,06 |
0,005 |
1914 |
1,81х107 |
||
Едкая щелочь |
2 |
0,5 |
0,05 |
6,257 |
532х103 |
||
Гараж |
Оксид углерода |
4 |
5 |
3 |
5,758 |
0 |
|
Углеводород |
4 |
5 |
1,5 |
1,167 |
0 |
||
Оксиды азота |
2 |
0,085 |
0,04 |
0,927 |
34,5 |
||
Котельная |
Твердые частицы |
3 |
0,5 |
0,5 |
5,373 |
10,746
|
|
Оксид серы |
3 |
0,5 |
0,05 |
0,768 |
34,5 |
||
Оксид азота |
2 |
0,085 |
0,04 |
0,00207 |
0 |
||
Оксид углерода |
4 |
5 |
3 |
0,000259 |
0 |
В целом предприятие относится к первой категории опасности.
Вывод
Как видно из приведенных выше результатов, поиски путей и практическое осуществление мероприятий по снижению выбросов в окружающую среду загрязняющих веществ является весьма актуальной задачей в развитии энергетики и для существующих установок по производству энергии.
По итоговой таблице можно сделать заключение, что наибольший вклад в суммарную категорию опасности предприятия вносит гальванический цех. Это связано с тем, что в данном цехе производятся выбросы наиболее опасных веществ, с процессом обезжиривания, при котором удельное количество вредных веществ, выделяющихся с поверхности гальванических ванн достаточно велико. Также существенный вклад вносит механический цех с огромными выбросами пыли и аэрозольных веществ. Здесь можно наблюдать увеличение удельного выделения пыли при увеличении диаметра шлифовального круга кругло шлифовальных и заточных станков и мощности токарных станков. Количество вырабатываемой пыли значительно сократится, если предприятие будет работать 8 часов в сутки, т.е. в одну смену. Остальные цеха предприятия не представляют большой опасности, т.к. относятся к четвертой категории опасности. Но, в сущности, физический смысл КОП состоит в том, что она показывает потребность того или иного предприятия в количестве воздуха, необходимого для разбавления вредных веществ в атмосферу.
Поэтому нужно искать решения проблем по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу. Они, конечно, имеются, но требуют усовершенствования и развития новых способов улавливания и подавления оксидов серы, водорода, углерода и углеводорода, а также твердых частиц.