Министерство
энергетики
Российской Федерации
|
Российское
акционерное общество
энергетики и электрификации
«ЕЭС России»
|
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
В АТМОСФЕРУ ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
СО 153-34.02.316-2003
(РД 153-34.1-02.316-2003)
ОАО «ВТИ»
Москва 2007
Разработано Открытым
акционерным обществом «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский
институт» (ОАО «ВТИ»)
Исполнитель С.Я.
АНИЧКОВ (ОАО «ВТИ»)
Утверждено
Министерством энергетики Российской Федерации приказом № 286 от 30.06.2003
Министр энергетики
|
И.X.
Юсуфов
|
Срок цервой проверки
настоящего СО - 2009 г.,
периодичность проверки - один раз в 5 лет.
Ключевые слова: бенз(а)пирен, оксиды азота, твердые
частицы, выброс вредных веществ, котлы, топочная камера, топливо.
Содержание
1 Расчет
концентраций бенз(а)пирена в уходящих газах котлов при сжигании мазута и
природного газа. 2
2 Расчет концентрации
бею(а)пирена при сжигании твердого топлива. 3
3 Расчет выбросов
бенз(а)пирена. 4
|
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
В АТМОСФЕРУ
ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
|
СО
153-34.02.316-2003
(РД 153-34.1-02.316-2003)
Введено взамен
РД
153-34.1-02.316-99
|
Дата
введения 2003-07-01
Настоящая методика
устанавливает правила расчета выбросов бенз(а)пирена с дымовыми газами котлов
паропроизводительностью свыше 30 т/ч при факельном сжигании жидкого, газообразного
и твердого топлив, а также смеси указанных топлив.
Методика дает
возможность рассчитывать как удельный выброс бенз(а)пирена, так и валовый.
Методика
предназначена для расчета выбросов бенз(а)пирена при проведении инвентаризации
выбросов, при оценке воздействия тепловых электростанций на окружающую
природную среду и в научно-исследовательских целях.
1 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ БЕНЗ(А)ПИРЕНА В УХОДЯЩИХ
ГАЗАХ КОТЛОВ ПРИ СЖИГАНИИ МАЗУТА И ПРИРОДНОГО ГАЗА
1.1 Концентрация
бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании мазута см
(мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:
Концентрация бенз(а)пирена
в сухих дымовых газах котлов при сжигании природного газа сг (мкг/м3),
приведенная к избытку воздуха в дымовых газах a
= 1,4, рассчитывается по формуле:
В формулах (1) и (2):
qпг-
теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/м2,
qv -теплонапряжение
топочного объема, кВт/м3 (является проектной величиной, определяется
из технической документации на котел);
Кa - коэффициент, учитывающий
влияние коэффициента избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки (принимается по таблице 1, при в формулах (1) и (2) Кa = 0,135);
Таблица 1
|
1,01
|
1,02
|
1,03
|
1,04
|
1,05
|
1,06
|
1,07
|
1,08
|
Ка
|
0,779
|
0,606
|
0,472
|
0,368
|
0,286
|
0,223
|
0,174
|
0,135
|
Кr - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции,
Кд -
коэффициент, учитывающий нагрузку котла,
Кст -
коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива,
Квл -
коэффициент, учитывающий подачу влаги,
Коч -
коэффициент, учитывающий увеличение выброса бенз(а)пирена при очистке
конвективных поверхностей нагрева на ходу котла (принимается по таблице 2).
Таблица 2 - Значения Коч
Период между очистками, ч
|
При дробевой очистке конвективных поверхностей
нагрева
|
При обдувке регенеративных воздухоподогревателей
|
12 - 24
|
1,2
|
1,1
|
40 - 48
|
1,5
|
1,25
|
72
|
2,0
|
1,5
|
В формулах (3) - (7):
- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг
(МДж/м3);
В - расход
топлива на котел, кг/с (м3/с) (при наличии в топке двухсветного
экрана В принимается на одну ячейку);
zяр
- число ярусов горелок;
hяр -
расстояние по высоте между осями соседних горелок, м (для топок с однорядным
расположением горелок единичной мощностью от 30 до 60 МВт произведение zяр´hяр
= 3 м);
ат -
ширина топки (в свету), м (при наличии двухсветного экрана - ширина одной
ячейки);
bт
- глубина топки (в свету), м;
d - коэффициент,
характеризующий влияние рециркуляции дымовых газов на выброс бенз(а)пирена:
- при вводе в под
топочной камеры d = 1;
- при вводе в
воздух или отдельный канал горелки d = 4;
- при вводе в шлицы
(сопла) напротив горелок d = 2;
- при вводе в
шлицы под горелками d = 2,7;
r
- степень (доля) рециркуляции дымовых газов.
При содержании СО
в уходящих газах котла менее 20 мг/м3 (при a = 1,4) и r <
0,2 принимать в формулах (1) и (2) значение Кr
= 1,2.
При содержании СО
в уходящих газах котла более 20 мг/м3 (при a = 1,4) расчет К, проводить по формуле (4) независимо от степени рециркуляции r;
Дф -
фактическая паропроизводительность (нагрузка) котла, кг/с;
Дн -
номинальная паропроизводительность котла, кг/с;
b
-коэффициент, учитывающий воздействие воздуха, подаваемого во вторую ступень
горения:
- при отключении
половины горелок верхнего яруса по топливу b = -1 (для
мазута) и b = -0,2 (для газа);
- для схемы,
реализующей ступенчатое сжигание по «вертикали», b = 7;
- для схемы,
реализующей ступенчатое сжигание по «горизонтали», b = -2,7;
d - доля воздуха, подаваемая во вторую ступень
горения.
При содержании СО
в уходящих газах котла менее 20 мг/м3 (при a = 1,4) для схемы, реализующей ступенчатое сжигание по
«вертикали» и d < 0,25 принимать в
формулах (1) и (2) значение Кст = 1,25. Во всех остальных
случаях рассчитывается по формуле (6).
При совместном
применении рециркуляции дымовых газов (r < 0,2),
ступенчатого сжигания по «вертикали» (d
< 0,25) и содержании СО в уходящих газах котла менее 20 мг/м3
(при a = 1,4) принимать в формулах (1) и (2)
Кr × Кст = 1,25;
λ -
коэффициент, учитывающий воздействие влаги при вводе ее:
- в пристенную
зону топки и при зональном впрыске λ = 15;
- в дутьевой
воздух λ = 2;
g - водотопливное
отношение при подаче влаги в зону горения.
2 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕЮ(А)ПИРЕНА ПРИ СЖИГАНИИ
ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Концентрация бенз(а)пирена
в сухих дымовых газах котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей ст
(мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:
где А -
коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки.
- при жидком
шлакоудалении A = 0,378,
- при твердом
шлакоудалении А = 0,521;
Qr - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
- коэффициент избытка воздуха в
продуктах сгорания на выходе из топки;
Кд - коэффициент,
учитывающий нагрузку котла,
Кзу -
коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)-пирена золоуловителями,
В формулах (9) и (10):
Дф -
фактическая нагрузка котла, кг/с;
Дн -
номинальная нагрузка котла, кг/с;
hзу - КПД золоуловителя (по золе),
%;
Z - коэффициент, учитывающий
снижение улавливающей способности бенз(а)пирена золоуловителями:
- для сухих
аппаратов Z = 0,7;
- для мокрых
аппаратов Z = 0,8.
3 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
3.1 Масса выброса
бенз(а)пирена МБП (г/с) рассчитывается по формуле:
где B - расход топлива, кг/с (м3/с);
Vcг - объем сухих дымовых газов при a = 1,4, м3/кг (м3/м3);
сБП -
концентрация бенз(а)пирена в сухом дымовом газе (мкг/м3),
приведенная к a = 1,4, определяется по
формулам (1), (2), (8) в
зависимости от вида сжигаемого топлива.
3.2 При совместном
сжигании различных топлив концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах
(мкг/м3), приведенная к a
=1,4, определяется по формуле:
где q1 q2 … qi - доля тепловыделения в топке каждого из видов
топлив,
-низшая теплота сгорания указанных
топлив, МДж/кг (МДж/м3);
Вi - расход каждого из видов топлива, кг/с (м3/с);
Qr - суммарное тепловыделение в топке, МВт;
(сБП)1,
(сБП)2, ... (сБП)i-
концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, формируемая каждым из видов
топлив, определяется по формулам (1), (2), (8),
мкг/м3.
Тогда
где -соответственно, объем дымовых газов,
воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании 1 кг (м3)
топлив, м3/кг (м3/м3). Если в топку или
горячий воздух вводится дополнительно влага, она также должна учитываться.
При совместном
сжигании различных топлив масса выброса бенз(а)пирена МБП (г/с)
рассчитывается по формуле:
Примечание - По
формулам (11)* и (15)* могут рассчитываться и валовые выбросы
бенз(а)пирена, т/год.