1.3. НОРМИРОВАНИЕ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

1.3.1. Предельно допустимые концентрации

В большинстве промышленно развитых стран мира законодательно ограничивают выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Критерием этих ограничений являются предельно допустимые концентрации (ПДК) различных веществ в приземном слое атмосферы. При установлении нормативов ПДК для отдельного вещества исходят из того, что наличие в атмосферном воздухе соответствующего его количества не оказывает негативных воздействий на человека, животный и растительный мир, климат, состояние атмосферы и т. п. Показатель ПДК устанавливается соответствующими органами. Впервые в бывшем СССР в 1951 г., а затем и в других странах мира были установлены нормативы ПДК большого числа загрязняющих веществ. В настоящее время в РБ действуют нормативы ПДК более чем по 400 веществам. Установлены также правила эффекта суммации токсичности выбросов при совместном присутствии в атмосферном воздухе отдельных веществ (более 50 комбинаций смесей, например диоксид и монооксид азота, мазутная зола, сернистый и серный ангидрид, монооксид азота).

Установлены ПДК загрязняющих веществ для рабочей зоны, воздуха из систем вентиляции, населенных пунктов, территорий, курортов, зон отдыха.

Существуют максимально разовые ПДК, при которых проявляются реакции людей на загрязнение воздуха при 20-минутном воздействии на них и среднесуточные – без отрицательных последствий при неограниченно длительном воздействии.

В разных странах устанавливались нормативы ПДК загрязняющих атмосферу веществ, уровни которых по одинаковым веществам значительно отличались. Для сравнения приведены действовавшие в 80-е гг. максимально допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в воздухе населенных пунктов отдельных стран (табл. 3.1).

38

Необходимо отметить, что нормативы ПДК загрязняющих веществ постоянно совершенствуются. Это иллюстрируется табл. 3.2, в которой приведены данные применительно к NОх.

Таблица 3.2

Втабл. 3.3. представлены значения ПДК для основных загрязнителей атмосферы, принятые в Российской Федерации в 1994 г.

ВФРГ с 1981 г. действуют нормы ПДК по диоксиду азота, равные 0,08 и 0,3 мг/м3 при длительном и кратковременном воздействии. В США установлена среднегодовая ПДК NO2, составляющая 0,10 мг/м3 как для первичных (призванных защитить здоровье человека), так и для вторичных стандартов (призванных защитить благосостояние населения путем уменьшения вредного воздействия загрязнителей на растительный и животный мир, строительные

сооружения и т. п.). Предельно допустимые концентрации SO2 в США составляют: 0,7 мг/м3 в часовой и 0,3 мг/м3 в среднесуточной пробах. В Японии аналогичные нормы более жесткие: максимальная (часовая) – 0,3 мг/м3, среднесуточная – 0,14 мг/м3. Во Франции, как и в России, максимальная (30минутная) ПДК SO2 равна 0,5 мг/м3.

39

Таблица 3.3.

Значения ПДК для основных загрязнителей, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов, мг/м3

(0,1 мкг/100 м3)

В Республике Беларусь загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу источниками теплоты, имеют санитарно-гигиенические характеристики, которые демонстрируются в табл. 3.4:

При совместном присутствии эффектом суммации обладают: диоксид азота и диоксид серы; диоксид и оксид азота; диоксид серы и мазутная зола (в пересчете на ванадий). При этом в соответствии с уточнениями к действующим нормативным документам по вопросам нормирования выбросов вредных веществ в атмосферу при совместном присутствии диоксидов серы, азота, оксида азота, мазутной золы (в пересчете на ванадий), обладающими эффектом неполной суммации с коэффициентом комбинированного действия 1,65, не требуется проверки эффекта суммации в отношении диоксидов серы и азота.

С 1.09.1998 г. в РБ введено дополнение к списку загрязняющих веществ, согласно которому коэффициент трансформации оксида азота в диоксид при рассеивании в атмосфере дымового факела ТЭС и котельных при расчете максимальных приземных концентраций равен 0,8, усредненных (среднесуточных, среднемесячных, среднегодовых) – 0,6. Внесены дополнения в отношении ПДК диоксидов серы и азота (табл. 3.5).

40

Таблица 3.5

Приведение в РБ нормативов ПДК для диоксида азота в соответствие с таковыми ряда зарубежных стран позволило по-другому решать задачи градостроительства, расширять объем малозатратных технологических методов снижения выбросов в энергетике.

1.3.2. Предельно допустимые выбросы

Для соблюдения выполнения санитарно-гигиенических нормативов чистоты атмосферного воздуха в 70 80-е гг. в большинстве стран, в том числе и в бывшем СССР, была введена система нормирования предельно допустимых выбросов (ПДВ). Эта система ограничивает абсолютное значение выбрасываемых в атмосферу загрязнителей. Нормы ПДВ периодически пересматриваются с учетом совершенствования технологических процессов, а также появления достаточно эффективных очистительных устройств.

Дополнение санитарно-гигиенических нормативов системой ПДВ позволило более четко оценивать ответственность каждого предприятия за загрязнение атмосферы.

В бывшем СССР нормы ПДВ были установлены в конце 70-х гг. (ГОСТ 17.2.3.02 78). Этот же стандарт предусматривал для предприятий возможность работать с повышенными, так называемыми временно-согласованными, выбросами (ВСВ). В настоящее время для действующих предприятий задачу о допустимых выбросах вредных веществ (М, г/с) решают местные органы контроля за состоянием атмосферы, которые руководствуются требованием обеспечения ПДК, а также технологическими возможностями промышленных и отопительных котлов.

Вторичные меры по снижению уровня выбросов загрязняющих веществ применяются с целью удаления их из отходящих газов котла, среди которых особое значение имеет удаление твердых частиц, NOx, S02. Применяемые при этом методы различны как по степени снижения выбросов так и по стоимости. Однако, применение таких мер необходимо для соблюдения нормативов допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, нормативов качества окружающей среды, а также технических нормативов и должно быть направлено на максимально возможное предотвращение загрязнения окружающей среды.

41

В соответствии с постановлением Госстандарта Республики Беларусь от 19.04.2006 г. № 18 с 1 июля 2006 года на территории Республики Беларусь введены в действие государственные стандарты:

СТБ 1626.1-2006 «Установки котельные. Установки, работающие на газообразном, жидком и твердом топливе. Нормы выбросов загрязняющих веществ»;

СТБ 1626.2-2006 «Установки котельные. Установки, работающие на биомассе. Нормы выбросов загрязняющих веществ».

Таким образом, с введением в действие .СТБ 1626.1 и СТБ 1626.2 реализованы требования об установлении нормативов допустимых выбросов для стационарных источников воздействия на окружающую среду, изложенные в статье 22 Закона Республики Беларусь от 26 ноября 1992 года №1982-ХН "Об охране окружающей среды" и статье 23 Закона Республики Беларусь от 15 апреля 1997 года №29-3 "Об охране атмосферного воздуха".

Нормативные значения ПДК и ПДВ по отдельным загрязняющим веществам имеют решающее значение при планировании мероприятий по охране атмосферного воздуха, составлении долгосрочных планов развития народного хозяйства, решении вопросов рационального размещения жилых объектов и предприятий. Объективная оценка экологического воздействия на окружающую среду различных предприятий позволяет более рационально распределять финансовые средства на проведение атмосфероохранных мероприятий и определять правильное направление работ.

Выбор оптимального направления развития энергетики будет зависеть от возможности выполнения корректных и научно-обоснованных техникоэкологических обоснований и экспертиз различных проектов. Такое техникоэкологическое обоснование весьма затруднено и может носить субъективный характер в связи с неполным учетом всех факторов, определяющих экологическое воздействие энергетического объекта на окружающую среду.

42

Таблица 3.6 Нормы выбросов в атмосферу для котельных установок, введенных в эксплуатацию до 01.07.2006 г

Таблица 3.7 Нормы выбросов в атмосферу для котельных установок, введенных в эксплуатацию после 01.07.2006 г.

43

м2/кВт ч), показатель электромагнитного воздействия (Пэм, кДж/кВт ч) и другие.

Ко второй группе показателей, зависящих от тepмoдинaмичeскoгo фактора и вида сжигаемого топлива, относится показатель углекислотного

загрязнения окружающей среды ( ПСО2 ) и показатель эмиссии паров воды

( ПН2О ). Методика их определения зависит от способа задания состава углеводородных топлив и распределения в них горючих компонентов.

стехиометрического уравнения

вытекают очевидные балансные соотношения

Здесь n и m — стехиометрические коэффициенты; СО2 и Н2О -

плотность диоксида углерода и паров воды при нормальных условиях; Qн - теплота сгорания исходного топлива (МДж/м3). Полученные показатели имеют размерность кг вещества на киловатт час выработанной энергии.

С использованием приведенных выше соотношений можно получить выражения .для любых газовых смесей. Так для синтез-газа (смеси СО и Н2)

н

45

К числу наиболее вероятных токсичных компонентов продуктов сгорания углеводородных топлив (при отработанной технологии сжигания) относится оксид углерода (СО), оксиды азота (N0 и N02) и формальдегид (СН2О).

При существенных недостатках в организации топочного процесса, обычно сопровождающихся заметным химическим недожогом топлива (q3>1 %), в продуктах сгорания может появиться сажа, являющаяся носителем бенз(а)пирена

В соответствии с общепринятой методикой ущерб, причиняемый токсичными выбросами, пропорционален приведенной массе годового выброса (М) из источника

N

М Аi М i ,

i 1

где N—общее число токсичных компонентов в продуктах сгорания;

Ai— коэффициент, характеризующий относительную агрессивность различных примесей;

Mi—масса годового выброса i-го вида в атмосферу.

Если отнести приведенную массу годового выброса к тепловой энергии, эквивалентной полному тепловому эффекту от сжигания топлива (Егод - М.т.годQн), тогда удельная приведенная масса выбросов (кг/МДж)

где коэффициент избытка воздуха; Ci—концентрация токсичного компонента (мг/м3).

Комплекс Qн/(1+ L0) характеризует теплоту сгорания стехиометрической горючей смеси и остается практически однозначным для различных топлив и равен 2,7 мДж/кг.

При п.сг 1,29 кг/м3

47

где NOх (мг/м3) – истинная концентрация оксидов азота в продуктах сгорания при текущем значении коэффициента избытка воздуха ( ) и других параметров; Кi – коэффициенты приведения, каждый из которых определяется по

К0 обобщенный коэффициент.

Таким образом, схема приведения подразумевает не только приведение к нормальным условиям: давлению (Рну) и температуре (Тну), но и приведение по коэффициенту избытка воздуха ( ), концентрации кислорода в окислителе ( ) и времени пребывания ( ).

При оценке коэффициента приведения К5 в свою очередь следует знать объемную плотность тепловыделения (qv, Вт/м3 Па) и интегральную относительную температуру в зоне реакции Т = Т То, где То—начальная температура окислителя на входе в топочное устройство.

Температура Т определяется на основании уравнения теплового баланса с учетом химического недожога и зависимости теплоемкости от температуры

где Сро – теплоемкость окислителя при То.

При этом теплоемкость каждого компонента определялась в виде полинома первой степени от температуры

Ср=аi+aiТ,

а теплоемкость продуктов сгорания определялась как теплоемкость смеси идеальных газов, состав которых определяется коэффициентом избытка окислителя

Совместное решение указанных уравнений относительно Т позволяет получить уравнение

АТ2 + ВТ – С = 0,

где

А(L0 1)a2 ( 1)L0 a1 ; В (L0 1)a02 ( 1)L0 a01 ;

С1 L0 Qн (1 q3 ) L0 (a01 a1T0 )T0 (a03 a3Т т )Т т ,

L0

49