1.4. Выбросы в атмосферу и их характеристика

Единой общепризнанной классификации источников выбросов, так же как и единой классификации выбросов, не существует. Однако на ос­новании ГОСТ 17.2.1.0176, 17.2.1.0477 и ряда литературных ис­точников, можно дать классификацию по нескольким признакам.

Классификация выбросов

Выбросы подразделяются на следующие классы.

I. Парогазовые и аэрозольные. Парогазовые выбросы  смесь газов, не несущих в себе твердых или жидких взвешенных частиц. Эта группа де­лится на:

1а  выбросы, не подлежащие очистке по причине их безвредности либо по причине экономической целесообразности рассеивания через не­высокие трубы, либо из-за полного отсутствия технических возможнос­тей очистки в данный период времени.

1б  выбросы, подлежащие обязательной очистке. Сюда относятся выбросы, содержащие вредные компоненты, отрицательное влияние ко­торых не может быть устранено только путем рассеивания. Подразумева­ется, что технические средства для очистки имеются.

Эта категория выбросов встречается крайне редко. В большинстве слу­чаев парогазовыми называют аэрозольные выбросы, где концентрация дис­персной среды пренебрежимо мала.

Аэрозольные выбросы  смесь газов, несущая твердые и жидкие взве­шенные частицы. Эта группа делится на:

2а  аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а парогазовая (дисперсная среда) относится к подгруппе 1а и при этом не оказывает влияния на работу газоочистных сооружений.

2б  аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а дисперсная среда относится к подгруппе 1а и при этом оказывает опреде­ленное влияние на ход очистки. Например, ничтожное содержание SO₂ не требует его улавливания, но внутри воздуховода может образоваться сла­бокислый концентрат, вызывающий коррозию.

Дисперсность  характеристика размера частиц в дисперсных системах. Мера дисперсности  отношение общей поверхности всех частиц к их суммарному объему или массе.

2в  аэрозоли, в которых дисперсная среда подлежит улавливанию, а парогазовая (дисперсная среда) относится к подгруппе 1б. В этом случае требуется либо комбинированная очистка в одном аппарате, либо комби­нация последовательно расположенных аппаратов для селективного улав­ливания дисперсной фазы и вредных примесей дисперсионной среды.

2г  аэрозоли, у которых дисперсная среда относится к подгруппе 1б, а дисперсная фаза улавливанию не подлежит (например, из-за низ­кой ее концентрации) и в то же время не оказывает влияния на процесс очистки.

2д  аэрозоли, у которых дисперсная среда относится к подгруппе 1б, а дисперсная фаза улавливанию не подлежит, однако может оказывать влия­ние на процесс очистки (например, постепенно загрязнять жидкий или твердый поглотитель).

2е — аэрозоли, у которых дисперсная среда относится к подгруппе 1а, а дисперсная фаза  к подгруппам 2г или 2д.

II. Технологические и вентиляционные. К технологическим относятся хво­стовые выбросы технологических процессов, выбросы при продувке тех­нологического оборудования, постоянно действующие дыхательные трубы, периодически действующие предохранительные клапаны, трубы ТЭЦ и котельных и т. п. Технологические выбросы характеризуются высокой кон­центрацией вредных веществ при относительно небольшом объеме газо­воздушной смеси.

К вентиляционным относятся выбросы общеобменной и местной вы­тяжной вентиляции. Вентиляционные выбросы общеобменной вентиля­ции характеризуются большими объемами газовоздушной смеси, но низ­кими концентрациями вредных веществ. Объемы вентиляционных выбросов бывают настолько велики, что валовое количество вредных ве­ществ, содержащихся в них, часто превышает технологические. Поэтому в настоящее время появилась настоятельная необходимость в разработке современных методов и средств очистки не только технологических, но и вентиляционных выбросов.

III.Организованные и неорганизованные. К организованным относятся выбросы, отводимые от мест выделения трубами, газоходами, воздухово­дами, что позволяет применять для улавливания содержащихся вредных веществ соответствующие установки. Неорганизованными являются выбросы, поступающие в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.

IV. Нагретые и холодные. Различаются по перепаду температур между выбросом и окружающей средой.

В соответствии с ГОСТ 17.2.1.0176 выбросы классифицируются по со­ставу. При этом они имеют условное обозначение. Структура условного обозначения:

Первая цифра  агрегатное состояние: газообразные (А), жидкие (К), твердые (Т).

Вторая и третья: химический состав: сернистый ангидрид (01), оксид углерода (02), оксиды азота (в пересчете на NO₂) (03), свинец и его соеди­нения (в пересчете на РЬ) (22), сажа (23), металлы и их соединения (24), пыль (25), прочее (26).

Четвертая цифра  размер частиц

менее 0,510^-6 м.................................................................................................................................(1)

от 0,510^-6до 310^-6 м.........................................................................................................................(2)

от 310^-6 до 1010^-6 м.........................................................................................................................(3)

от 1010^-6 до 5010^-6 м ......................................................................................................................(4)

свыше 5010^-6 м.................................................................................................................................(5)

Пятая цифра  масса частиц

менее 1 кг/ч.......................................................................................................................................(1)

от 1 до 10 кг/ч включ........................................................................................................................(2)

от 10 до 100 кг/ч включ....................................................................................................................(3)

от 100 до 1000 кг/ч включ............................................................................................................... (4)

от 1000 до 10000 кг/ч включ............................................................................................................(5)

от 10000 кг/ч..................................................................................................................................... (6)

Пример условного обозначения: А.01.0.5., К.20.2.3., Т.23.2.3. Выброс, состоящий из сернистого ангидрида с массой 2000 кг/ч, кис­лоты с размером частиц от 0,5 до 3 мкм и массой 50 кг/ч, сажи с размером 1 мкм с массой 60 кг/ч.

Классификация источников выбросов

Источники выбросов подразде­ляются:

1. По характеру происходящих в них технологических процессов: топоч­ные устройства, сушильные агрегаты, различные печи и т. д.

2. На точечные, линейные и плоские источники.

Точечный источник  источник, выбрасывающий загрязняющие ат­мосферу вещества из установленного отверстия. Линейный источник  источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установ­ленной линии. Плоский источник  источник, выбрасывающий загряз­няющие атмосферу вещества с установленной площади.

К точечным выбросам относятся трубы, шахты, крышные вентилято­ры и т. д. К линейным  аэрационные фонари, технологические линии и ряд близко расположенных источников.

3. На высокие источники (Н  50 м); источники средней высоты (Н = 10  50 м); низкие источники (Н = 2  10 м), наземные источники (H  2 м).

4. На стационарные и передвижные.

5. На источник непрерывного действия, прерываемого действия, нерегу­лярного действия.

Источник непрерывного действия  источник, выбрасывающий заг­рязняющие вещества непрерывно, в течение длительного времени.

6. Затененные и незатененные.

Критерии выбросов

Критерии выбросов применяются для следующих целей:

• определение загрязнений;

• контроль выбросов от источников;

• установление существующего уровня и предела опасно возрастаю­щего загрязнения атмосферы;

• контроль функционирования газоочистного оборудования;

• оценка технического уровня производства;

• инспекционные цели.

Критерии выбросов бывают количественные и качественные. Количественные показатели могут быть выражены в массовых или объемных единицах либо в процентном отношении к различным параметрам, таким как продолжительность, масса или объем газов, выходящих из источника, производительность источника или объем потребляемого сы­рья, выход конечного либо промежуточного продукта. К количественным показателям относятся:

1. Массовый поток выброса М (мощность выброса)  масса выделя­ющихся загрязняющих веществ в единицу времени. Выражают его в г/с, кг/ч, т/г. Этот критерий дает сведения об общем количестве выбросов и поэтому является главным образом гигиеническим и балансовым крите­рием. Он не слишком полезен при ограничении выбросов.

2. Массовая концентрация выброса С  масса выделяющихся загрязняю­щих веществ, отнесенная к единице объема газа при условиях сухого или влажного газа, стандартизированных по температуре и давлению (темпе­ратура 0 °С и давление 101,325 кПа).

Такой «концентрационный критерий» весьма полезен для технологии и контроля загрязнений, поскольку он выражает концентрацию и степень отделения загрязняющего вещества в отходящем газе и позволяет предло­жить варианты очистки загрязненных газов:

(1)

где V  объем газа.

В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здраво­охранения (ВОЗ) этот показатель выражают в мг/м³ или г/м³.

В американской литературе в качестве объемных критериев использу­ют величины ррm и ppb, особенно для газов (1 ррm_об = 1 см³/м³), а иногда и в виде массовых величин для твердых веществ (1 ррm_масс= 1мг/кг). При очень малых концентрациях в воздухе пользуются данными в ppb, соот­ветствующих 1:10⁹ (1 ppb_об = 1 мм³/м³) (10⁹ носит в Америке наименование биллион, а в Европе  миллиард). Зарубежная газоаналитическая аппара­тура градуирована также в размерности миллионных ррm или миллиард­ных ppb долей по объему. В связи с этим возникает необходимость пере­счета объемных долей на концентрации, выраженных в мг/м³.

В табл. 4 приведены формулы пересчета концентраций газов и паров одной размерности в другую (при температуре 0 °С, давлении 760 мм рт. ст.).

Концентрацию рассчитывают по уравнению

b = aF,

где F  фактор пересчета; а  значение концентрации в исходной размер­ности; b  то же, в искомой размерности. Фактор пересчета находят по месту пересечения строки исходной концентрации с графой искомой раз­мерности.

Например, пересчитаем 20 ррm диоксида серы (М = 64,06) на мг/м³: b = a4,210^-2M = 204,210^-264,06 = 57,14 мг/м³.

Таблица 4 – Формулы пересчета концентрации паров и газов

Исходная концентрация	мг/л (г/м3)	мг/м3(мкг/л)	% (объемн.)	ррm (см3/м3)	ppb (мм3/м3)
мг/л (г/м3)	1	103	22,410-1/М	22,4103/М	22,4106/М
мг/м3 (мкг/л)	10-3	1	22,410-4/М	22,4/М	22,4103/М
% (объемы.)	4,4610-1М	4,4610+2М	1	104	107
ррm (см3/м3)	4,4610-5М	4,4610-2М	10-4	1	103
ppb (мм3/м3)	4,4610-8М	4,4610-5М	10-7	10-3	1

* М  молярная масса.

3. Коэффициент выброса М_к  значение отношения массы выде­лившегося загрязняющего вещества к массе или другой величине, выражаю­щей количество продукции промышленного источника. Он является техно­логически продукционным критерием и выражается в кг/т или кг/кВтч.

Такой критерий труднее определить, так как помимо упомянутых выше данных необходимо непрерывно фиксировать выход продукции источни­ка загрязнения. Определение М_к для различных предприятий, производя­щих одинаковую продукцию, позволяет выделить то из них, которое со­здает рациональную основу для установления более низких пределов для остальных предприятий:

, (2)

где Р  количество продукции, произведенное за единицу времени.

Параметр М_к введен во многих странах, но всеобщее применение это­го показателя потребует времени для установления их реалистических зна­чений.

4. Удельный региональный выброс M_F. Представляет собой массовый кри­терий, отнесенный к единице площади региона. Выражается в т/(км²г). Например, удельный региональный выброс диоксида серы составляет в Италии 10,2 т/(км²г), в Испании 4,1 т/(км²г):

, (3)

где М  суммарное количество однотипных выбросов загрязняющих ве­ществ от всех источников в рассматриваемом регионе; F  площадь рас­сматриваемого региона.

Качественные критерии используются в дополнение к количественным. К ним относятся плотность и чернота дыма, его способность поглощать или отражать свет, запах и т. д. Наиболее распространен критерий плот­ности дыма, используемый в основном в целях контроля. При этом используются специальные таблицы сопоставления плотности дыма и массо­вой концентрации.