Расчет выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

 

На любом предприятии выделяют основное и вспомогательное производство. Основное производство направлено на реализацию основного вида деятельности предприятия (производство продукции, оказание услуг). Вспомогательное производство обеспечивает деятельность основного производственного процесса. Так, на предприятиях к объектам основного производства относятся тепловые электрические станции, в случае, если сжигание топлива осуществляется с целью получения электроэнергии. К объектам вспомогательного производства могут быть отнесены гараж, ремонтно-механические мастерские, пищеблок.

Основными источниками загрязнения атмосферы (ИЗА), то есть объектами, от которых загрязняющее вещество (ЗВ) поступает в атмосферу, на предприятиях электроэнергетики могут быть:

o котельная;

o дизельная электростанция;

o гараж;

o склад угля;

o склад шлака;

o склад горюче-смазочных материалов (ГСМ);

o сварочный пост.

При оценке воздействия предприятия электроэнергетики на загрязнение атмосферы в рамках дипломного проектирования достаточным является расчет валовых и максимально-разовых выбросов ЗВ.

Наименование загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от наиболее распространенных ИЗА представлено в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – Наименование ЗВ, поступающих в атмосферу в результате работы ИЗА

Наименование ЗВ	Код ЗВ [25]	Наименование ИЗА
Котельная	Склад угля	Склад шлака	Гараж	Сварочный пост*1
Пыль неорганическая с содержанием диоксида кремния более 20%		+		+
Пыль неорганическая с содержанием диоксида кремния менее 20%			+
Окислы углерода		+			+
Диоксид азота		+			+
Оксид азота		+
Окислы серы		+
Углеводороды (бензин)					+
Углеводороды (керосин)					+
Сажа*2					+
Окислы железа						+
Окислы марганца						+
Фтороводород						+

* Примечания.

1. ЗВ, поступающие в атмосферу в результате работы сварочного поста, представлены для электродов марки МР;

2.Сажа выделяется при работе автотранспорта, работающего на дизельном топливе. В случае, если автотранспорт оснащен карбюраторным двигателем, сажа в атмосферу не поступает.

 

Существует несколько классификаций источников загрязнения атмосферы. Наиболее распространенные из них: деление ИЗА на стационарные и подвижные, среди которых выделяют организованные и неорганизованные ИЗА.

Организованный источник - ИЗА, оборудованный устройством для направленного вывода в атмосферу ЗВ, например, труба котельной.

Неорганизованный источник загрязнения атмосферы - ИЗА, не имеющий специальных устройств для вывода ЗВ в атмосферу, например, склады материалов и отходов, открытые емкости, неплотности дверных и оконных проемов.

Для оценки степени воздействия источника выбросов на окружающую среду проводят расчёты валовых и максимально-разовых выбросов загрязняющих веществ. Под валовым выбросом ЗВ (т/год) понимают массу загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу от источников загрязнения за год. Максимально-разовый выброс (г/сек) характеризуется максимальным количеством вещества, поступающим от ИЗА за 1 секунду.

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА № 1

Расчет выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников

 

1.1.1. Расчет выбросов и загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельной

Котлоагрегаты котельных работают на различных видах топлива (твердом, жидком и газообразном). Выбросы загрязняющих веществ зависят как от количества и вида топлива, так и от типа котлоагрегата [22].

Учитываемые загрязняющие вещества, выделяющиеся при сгорании твердого топлива, представлены в таблице 1.1.

 

Расчет выбросов пыли неорганической с содержанием диоксида кремния более 20%

Валовый выброс твердых частиц в дымовых газах котельных определяется по формуле:

т/год (1.1)

 

где g_т - зольность топлива, в % (таблица 1.2);

m - количество израсходованного топлива за год, т;

- безразмерный коэффициент (таблица 1.3);

h_т - эффективность золоуловителей, % (таблица 1.4)

Количество израсходованного топлива за год определяется индивидуально для каждого предприятия.

Максимально разовый выброс определяется по формуле:

, г/с (1.2)

 

где m^' - расход топлива за самый холодный месяц года, т;

n - количество дней в самом холодном месяце этого года.

Расход топлива за самый холодный месяц условно принимается на 30% больше среднемесячного расхода топлива. За самый холодный месяц допускается принять январь (31 день).

 

Таблица 1.2 - Характеристика топлива (при нормальных условиях)

Наименование топлива	gт, %	Sr, %	Qir, МДж/кг
УГЛИ Экибастузский бассейн Кузнецкий бассейн Канско-Ачинский бассейн Минусинский бассейн Иркутский бассейн Бурятский бассейн (прочие) - Тугнуйский разрез - Окино-Ключевской разрез Сахалинский бассейн	32,6 13,2 6,7 17,2 27,0 16,9 20,5 26,3 22,0	0,7 0,4 0,2 0,5 1,0 0,7 0,4 0,97 0,4	18,94 22,93 15,54 20,16 17,93 16,88 16,92 17,54 17,83
ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ Эстонсланец Ленинградсланец	50,5 54,2	1,6 1,5	11,34 9,50
ТОРФ Росторф в целом	12,5	0,3	8,12

 

Таблица 1.3 - Значение коэффициента χ в зависимости от типа топки и топлива

Марка котла	Тип топки	Топливо	χ
«Универсал» «Энергия» «КВ-300»	С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Бурые и каменные угли Антрациты: АС и АМ АРШ	0,0023   0,0030 0,0078
«Братск-0,8»	С пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Бурые и каменные угли Антрацит АРШ	0,0026 0,0088
«ДКВР» «КВТС-10» «КВТС-20» «КЕ 10-14» «КЕ 25-14»	С забрасывателями и цепной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0035
Бытовые теплоагрегаты	Слоевые топки бытовых теплоагрегатов	Дрова Бурые угли Каменные угли Антрацит, тощие угли	0,0050 0,0011 0,0011 0,0011

 

Таблица 1.4 - Средние эксплутационные эффективности аппаратов газоочистки и пылеулавливания

Аппарат, установка	Эффективность улавливания, % hТ
Тв. и жид-ких част.	Газо- и паробразных компонентов
1
Отходящие газы котельных. Батарейные циклоны типа БЦ-2 Батарейные циклоны на базе секции СЭЦ-24 Батарейные циклоны типа ЦБР-150У Электрофильтры Центробежные скрубберы ЦС-ВТИ Мокропрутковые золоуловители ВТИ Жалюзийные золоуловители Групповые циклоны ЦН-15 Дымосос - пылеуловитель ДП-10	93-95 97-99 88-90 90-92 75-85 85-90	- - - - - - - - -

 

Расчет выбросов оксида углерода

Валовый выброс оксида углерода рассчитывается по формуле:

, т/год (1.3)

 

где g₁ - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания, % (таблица 1.5);

m - количество израсходованного топлива, т/год;

C_co - выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т

 

C_co= g₂·R·Q_i^r (1.4)

 

где g₂ - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, % (таблица 1.5);

R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива. Для твердого топлива (уголь) R принимается равным 1;

Q_i^r - низшая теплота сгорания натурального топлива (определяется по таблице 1.2).

Максимально разовый выброс оксида углерода определяется по формуле:

, г/с (1.5)

 

где m' - расход топлива за самый холодный месяц, т.

 

Таблица 1.5 - Характеристика топок котлов малой мощности

Марка котла	Тип топки и котла	Топливо	g2	g 1
«ДКВР-4-13» «ДКВР-6,5-13»	Топка с пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой прямого хода	Угли типа кузнецких Угли типа донецких Бурые угли	0,5-1 0,5-1 0,5-1	5,5 5,5
«КВТС-10» «КВТС-20» «КЕ 10-14» «КЕ 25-14»	Топка с пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой обратного хода	Каменные угли Бурые угли	0,5-1 0,5-1	5,5 6,5
«Братск-08»	Топка с пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Донецкий антрацит Бурые угли типа подмосковных Бурые угли типа бородинских Угли типа кузнецких	0,5-1   0,5-1   0,5-1 0,5-1	13,5     5,5
«Универсал» «Жарок»	Камерная топка с твердым шлакоудалением	Каменные угли Бурые угли Фрезерный торф	0,5 0,5 0,5

 

Расчет выбросов окислов азота (NO и NO₂)

Валовый суммарный выброс оксидов азота определяется по формуле:

 

М_NOx = m · Q_i^r · К_NOx · (1-b)·10^-3, т/год (1.6)

 

где К_NOx - параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на один ГДж тепла, кг/ГДж для различных видов топлива в зависимости от производительности котлоагрегата. в расчетах дипломного проектирования допускается принять К _NOx =0,2;

b - коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов окислов азота в результате применения технических решений. В расчетах дипломного проектирования допускается принять b=0, что характерно для котлов производительностью до 30 т/ч.

Максимально разовый суммарный выброс определяется формуле:

, г/с (1.7)

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие (с учетом различия в молекулярной массе этих веществ) [23]. Расчет валовых и максимально разовых выбросов NO и NO₂ производится по формулам (1.7.1 – 1.7.4)

(1.7.1)

(1.7.2)

(1.7.3)

(1.7.4)

где и - молекулярные массы NО и NO₂, равные 30 и 46 соответственно;

0,8 - коэффициент трансформации оксида азота в диоксид

 

Расчет выбросов оксидов серы

Валовый выброс оксидов серы определяется для твердого топлива по формуле:

,т/год (1.8)

 

где S^r - содержание серы в топливе, % (таблица 1.2);

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для эстонских или ленинградских сланцев принимается равной 0,8, остальных сланцев -0,4; углей Канско-Ачинского бассейна -0,2 (Березовских -0,5); торфа -0,15, экибастузских -0,02, прочих углей - 0,1.

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0, для мокрых -0,25.

Максимально разовый выброс определяется по формуле:

, г/с (1.9)

 

1.1.2. Расчет выбросов загрязняющих веществ от сварочного участка

 

На промышленных предприятиях применяется газовая сварка и резка металла, а также электродуговая сварка штучными электродами.

В связи с тем, что «чистое» время проведения электросварочных работ трудно определить, количество загрязняющих веществ выделяющихся при электросварке, удобнее подсчитывать по удельным показателям, отнесенным к расходу сварочных материалов.

В таблице 1.6 приведены удельные показатели выделения загрязняющих веществ при электросварке сталей штучными электродами [24].

 

Таблица 1.6 - Удельные выделения загрязняющих веществ при электросварке

Марка электрода	Количество выделяющихся загрязняющих веществ в г/кг, израсходованных электродов
Твердые частицы сварочного аэрозоля	Газообразные вещества
окислы железа	марганец и его окислы	окислы хрома	Фториды	фтористый водород	оксиды азота	оксид углерода
УОНИ 13/45	12,25	0,90	1,40	3,45	0,75	1,50	13,3
УОНИ 13/55	12,90	1,10	1,00	1,00	-	2,70	13,3
УОНИ 13/65	4,49	1,41	0,80	0,80	1,14	-	-
УОНИ 13/80	8,32	0,78	1,05	1,05	1,14	-	-
УОНИ 13/85	8,81	0,69	1,30	1,30	1,10	-	-
АНО-1	9,17	0,43	-	-	2,13	-	-
АНО-3	14,80	2,20	-	-	-	-	-
АНО-4	16,34	1,05	0,41	-	-	-	-
АНО-5	9,26	1,44	-	-	-	-	-
АНО-6	14,76	1,54	-	-	-	-	-
ОЗС-3	15,79	0,41	-	-	-	-	-
ОЗС-4	8,53	1,37	-	-	-	-	-
ОЗС-6	10,54	0,86	-	-	1,53	-	-
ЭА-606/11	7,37	0,68	0,30	1,90	0,004	1,3	1,4
ЭА-395/11	16,98	1,20	0,32	-	0,9	-	0,5
ЭА-98/15	8,75	0,74	0,81	-	0,8	-	-
ЭА-400/10у	5,85	0,48	0,85	0,02	-	0,99	-
ЭА-903/12	22,20	2,80	-	-	-	-	-
ЭА-48А/2	16,11	0,45	0,91	0,33	1,68	0,9	1,9
ЭА-48М/22	7,05	1,00	0,85	1,70	0,003	0,7	-
МР-3	9,04	1,56	-	-	0,40	-	-
МР-4	9,72	1,08	-	-	1,53	-	-

 

Валовый выброс загрязняющих веществ при ручной электродуговой сварке производится по формуле:

 

, кг/год (1.10)

 

где удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества в г/кг сварочного материала (таблица 1.6).

масса расходуемых за год электродов, кг.

Масса расходуемых электродов за год определяется индивидуально для каждого предприятия.

При газовой сварке стали ацетилено-кислородным пламенем выделяются оксиды азота в количестве 22 г на 1 кг ацетилена.

При газовой сварке стали с использованием пропанобутановой смеси выделяются оксиды азота в количестве 15 г на 1 кг смеси.

Расчет валового выброса загрязняющих веществ при газовой сварке ведется по той же формуле, что и для электродуговой сварки, только вместо массы расходуемых электродов берется масса расходуемого газа.

Максимально разовый выброс определяется по формуле:

, г/с (1.11)

где максимальное количество электродов (газа), расходуемого в течение рабочего дня, кг;

время, затрачиваемое на сварку в течение рабочего дня, час.

Показатели b и t определяются индивидуально для каждого предприятия. Для расчетов допускается принять t равным 1 час; b путем деления годового расхода электродов на количество рабочих дней предприятия N и умножением полученного значения на повышающий коэффициент 1,5 (b=В·1,5/N)

1.1.3. Расчет выбросов загрязняющих веществ от склада угля и золоотвала

В результате пыления в атмосферу от склада угля поступает пыль неорганическая с содержанием диоксида кремния менее 20%; от склада шлака – пыль неорганическая с содержание диоксида кремния 20% и более. Расчет выброса пыли неорганической производится по формуле 1.12. Общий объем выброса (г/с) складывается из суммы объемов выбросов при статистическом хранении материала и при переработке, например, пересыпки материала. Для определения коэффициентов могут понадобиться данные, индивидуальные для каждого предприятия, в частности размеры складов угля и шлака и сведения об их обустройстве (открытые, закрытые). Количество материала, хранящегося на площадке, определяется на основании расчетов, проведенных в разделе 1.1. Валовый выброс ЗВ, поступающих в атмосферу от склада угля и склада шлака, определяется путем пересчета из г/сек в т/год.

Общий объем выбросов:

 

(1.12)

 

где выбросы при переработке материала, г/с;

выбросы при статическом хранении материала, г/с;

весовая доля пылевой фракции в материале (таблица 1.7);

доля пыли (от всей массы пыли), переходящая в аэрозоль (таблица 1.8);

коэффициент, учитывающий местные метеусловия (таблица 1.9). Для расчетов допускается принять скорость ветра до 10 м/с;

коэффициент, учитывающий местные условия (таблица 1.10). Условия определяются индивидуально для каждого предприятия;

коэффициент, учитывающий влажность материала (таблица 1.11). Для расчетов допускается принять влажность угля до 7%, влажность шлака до 3%;

коэффициент, учитывающий профиль поверхности складируемого материала и определяемый как соотношение . F_факт - фактическая поверхность материала с учетом рельефа его сечения (учитывается площадь, где проводятся погрузочно-разгрузочные работы),м². F – размер склада шлака и склада угля. Значение колеблется 1,3-1,6. Для расчетов допускается принять значение коэффициента 1,6.

коэффициент, учитывающий крупность материала (таблица 1.12). Для расчетов допускается принять крупность угля 50-10 мм, крупность шлака – 5-3 мм;

унос пыли с 1 м² фактической поверхности в условиях, когда К₃=1; К₅=1 принимается по таблице 1.13;

G - суммарное количество перерабатываемого материала, т/ч. Определяется по результатам расчетов, представленных в разделе 1.1.1.;

коэффициент, учитывающий высоту пересыпки, принимается в соответствии с таблицей 1.14. Для расчетов допускается принять высоту падения материала 2 м.

 

Таблица 1.7.

Наименование материала	Плотность материала, г/см3	К1
Уголь	1,3	0,03
Зола	2,5	0,06

 

Таблица 1.8.

Наименование материала	Плотность материала, г/см3	К2
Уголь	1,3	0,02
Зола	2,5	0,01

Таблица 1.9

Скорость ветра, м/с	К3
до 2	1,0
до 5	1,2
до 7	1,4
до 10	1,7
до 12	2,0
до 14	2,3
до 16	2,6
до 18	2,8
20 и выше	3,0

 

Таблица 1.10

Местные условия	К4
Склады, хвостохранилища открытые: а) с 4 сторон б) с 3 сторон в) с 2 сторон полной части г) с 2 сторон д) с 1 стороны е) закрытый рукав ж) закрытый с 4 сторон	1,0 0,5 0,3 0,2 0,1 0,01 0,005

 

Таблица 1.11

Влажность материала	К5
до 0,5	1,0
до 1,0	0,9
до 3,0	0,8
до 5,0	0,7
до 7,0	0,6
до 8,0	0,4
до 9,0	0,2
до 10,0	0,1
свыше 10,0	0,01

Таблица 1.12

Размер куска, мм	К7
	0,1
500-100	0,2
100-50	0,4
50-10	0,5
10-5	0,6
5-3	0,7
3-1	0,8
	1,0

 

Таблица 1.13 - Значения величины g¹ при условии К₃=1; К₅=1

 

Наименование материала	g1
Песок, шлак	0,002
Известняк	0,003
Сухой глинистый материал	0,004
Уголь, гипс, мел	0,005
Известь	0,005

Таблица 1.14

 

Высота падения материала, м	В1
0,5	0,4
1,0	0,5
1,5	0,6
2,0	0,7
4,0	1,0
6,0	1,5
8,0	2,0
10,0	2,5