РД 153-34.1-02.316-99 Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
И КОТЕЛЬНЫХ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
В АТМОСФЕРУ ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
РД 153-34.1-02.316-99
PA ЗРАБОТАН Всероссийским дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом (ВТИ)
РАЗРАБОТЧИКИ С.И. Аничков, А.Ф. Гаврилов, О.В. Морозов
УТВЕРЖДЕН Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 14.05.99 г.
Первый заместитель начальника
Департамента стратегии развития
и научно-технической политики РАО
"ЕЭС России" А.И. Берсенев
СОГЛАСОВАН Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды (письмо № 05-19/35-42 от 29.03.99)
Заместитель Председателя
Государственного комитета Российской
Федерации по охране окружающей среды А.А. Соловьянов
ВЗАМЕН РТМ ВТИ 02.003-88
Периодичность проверки - 5 лет
KJI ЮЧЕВЫЕ СЛОВА: бенз(а)пирен, оксиды азота, твердые частицы, выброс вредных веществ, котлы, топочная камера, топливо
ОТРАСЛЕВОЙ РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА В АТМОСФЕРУ ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ |
РД 153-34.1-02.316-99 Взамен РТМ ВТИ 2.003.88. |
Дата введения с 01.06.99 г.
Настоящая методика устанавливает правила расчета выбросов бенз(а)пирена с дымовыми газами паровых котлов тепловых электростанций 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 валовой.
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.
I. Р acчет концентрации бенз(а)пирена в уходящих газа x 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 газа x a = 1,4, рассчитывается по формуле:
См = Кг·Кд·Кст·Кпл × Коч (1)
1.2. Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании природного газа Cr ( мкг/м3 ), приведенная к избытку воздуха в дымовых газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:
Сr = Кг·Кд·Кст·Кпл (2)
В формулах ( 1) и ( 2):
q пг - теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/м2;
qv - теплонапряжение топочного объема, кВт/м3 (является проектной величиной, определяется из технической документации на котел);
a т " - коэффициент избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки (при a т " > 1,08 в формулах ( 1) и ( 2) принимать = 0,135);
Кг - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции;
Кд - коэффициент, учитывающий нагрузку котла;
Кст - коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива;
Кпл - коэффициент учитывающий подачу влаги;
Коч - коэффициент, учитывающий увеличение выброса бенз(а)пирена при очистке конвективных поверхностей нагрева на ходу котла;
(принимается по табл. 1).
qпг = (3)
Кг = 1 + d · r (4)
Кд = (2-Дф/Дн)2,4 (5)
Кст = 1 + b · d (6)
K пл = е xp (- l · g ) (7)
В формулах ( 3) - ( 7):
Q - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3);
В - расход топлива на котел, кг/с (м3/с ) (при наличии в точке 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 z яр · h яр = 3 м);
ат - ширина топки (в свету), м (при наличии двухсветного экрана - ширина одной ячейки);
bт - глубина топки (в свету), м;
r - степень (доля) рециркуляции дымовых газов;
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;
Дф - фактическая паропроизводительность (нагрузка) котла, кг/с;
Дм - 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;
g - водо-топливное отношение при подаче влаги в зону горения;
l - коэффициент, учитывающий воздействие влаги при вводе ее:
и пристенную зону топки II зональном впрыске l = 15;
и дутьевой воздух l = 2.
Таблица 1
Значения Коч
Период между очистками, ч |
При дробевой очистке конвективных поверхностей нагрева |
При обдувках регенеративных воздухоподогревателей |
12-24 |
1,2 |
1,1 |
40-48 |
1,5 |
1,25 |
72 |
2,0 |
1,5 |
Погрешность расчетного определения концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах по формулам ( 1) и ( 2) составляет » 20 %; большая точность обеспечивается при температуре дутьевого (горячего) воздуха 280 - 350 ° С.
II. Расчет концентрации бенз(а)пирена при сжигании твердого топлива
2.1. 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:
Ст = × Кд · Кзу (8)
где:
А - коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки:
· при жидком шлакоудалении А = 0,378;
· при твердом шлакоудалении А = 0,521;
Q - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
a т ¢ ¢ - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;
Кд - коэффициент, учитывающий нагрузку котла;
Кзу - коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)пирена золоуловителями
K д = (Дф/Дн)1,1 (9)
Кзу = 1 - h зу · Z/100 (10)
В формулах ( 9) и ( 10):
Дф - фактическая нагрузка котла, кг/с;
Дн - номинальная нагрузка котла, кг /с ;
h зу - 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.
III. Расчет выбросов бенз(а)пирена
3.1. Масса выброса бенз(а)пирена Мбп в граммах в секунду рассчитывается по формуле:
Мбп = В Vcr Сбп·106 (11) *
где:
В - расход топлива, кг/с (м3/с);
Сбп - концентрация бенз(а)пирена в сухом дымовом газе, приведенная к a = 1,4, мкг/м3, определяется но формулам ( 1), ( 2), ( 8) в зависимости от вида сжигаемого топлива;
Vcr - объем сухих дымовых газов при a = 1,4, м3/кг (м3/м3)
Vcr = V + 0,984( a - 1) · V - (12)
где:
V , V , - соответственно объем дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного кг (м3) топлив в м3/кг (м3/м3). Если в топку или горячий воздух вводится дополнительно влага, она также должна учитываться.
* примечание: По формуле ( 11) могут рассчитываться и валовые выбросы бенз(а)пирена, г/год.
IV. Расчет выбросов бенз(а)пирена при совместном сжигании разных топлив
4.1. При совместном сжигании различных топлив концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, приведенная к a = 1,4, мкг/м3, определяется по формуле:
Сбпсм = q 1 · ( C бп)1 + q 2 · ( C бп )2 + ... (13)
где:
q 1 , q 2 … - доля тепловыделения в топке каждого из видов топлива:
qi = Q · Bi/Qr (14)
где:
Qr - суммарное тепловыделение в топке, МВт;
В i - расход каждого из видов топлива, кг/с (м3/с);
Q - низшая теплота сгорания указанных топлив, МДж/кг (МДж/м3)
( C бп )1, ( C бп )2 …. - концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, формируемая каждым из видов топлива определяется по формулам ( 1), ( 2), ( 8), мкг/м3.
4.2. Масса выброса бенз( a )пирен a при совместном сжигании разных топлив M бп , г/с, определяется по формуле ( 11) по значениям Vcr , м3/кг (м3/м3) и В, кг/с (м3/с)
В = В1 + В2+... (15)
Vcr = V + ( a - 1) × V - (16)
V = (17)
V = (18)
(19)