Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций
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)
Дата введения 2003-07-01
Разработано Открытым акционерным обществом «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт» (ОАО «ВТИ»)
Исполнитель С.И. АНИЧКОВ (ОАО «ВТИ»)
Утверждено Министерством энергетики Российской Федерации приказом № 286 от 30.06.2003
Министр энергетики . И.X Юсуфов
Cрок первой проверки настоящего СО -
периодичность проверки - один раз в 5 лет.
Введено взамен РД 153-34.1-02.316-99
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 КОНЦЕНТРАЦИИ 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:
. (1)
1.2 Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании природного газа cг (мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в дымовых газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:
. (2)
В формулах (1) и (2):
qпг — теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/м2,
; (3)
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 |
Таблица 1
|
1,01 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,06 |
1,07 |
1,08 |
Кa |
0,779 |
0,606 |
0,472 |
0,368 |
0,286 |
0,223 |
0,174 |
0,135 |
Кr — коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции,
Кr = 1 + d · r; (4)
Кд — коэффициент, учитывающий нагрузку котла,
Кд = (2 - Дф/Дн)2,4; (5)
Кст — коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива,
Кст = 1 + b · d; (6)
Квл — коэффициент, учитывающий подачу влаги,
Квл = exp(-l·g); (7)
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); |
aт — |
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 Кr 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 Кст 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;
l — |
коэффициент, учитывающий воздействие влаги при вводе ее: - в пристенную зону топки и при зональном впрыске l = 15; - в дутьевой воздух l = 2; |
g — |
водотопливное отношение при подаче влаги в зону горения. |
2 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕНЗ(А)ПИРЕНА ПРИ СЖИГАНИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей cт (мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:
, (8)
где А — |
коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки: - при жидком шлакоудалении А = 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, |
Кд = (Дф/Дн)1,1; (9)
Кзу — |
коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)-пирена золоуловителями, |
Кзу = 1 - hзу · Z/100. (10)
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:
МБП = В · Vсг · cБП · 10-6, (11)*
где В — |
расход топлива, кг/с (м3/с); |
Vсг — |
объем сухих дымовых газов при a = 1,4, м3/кг (м3/м3); |
cБП — |
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:
cПБсм = q1(cБП)1 + q2(cБП)2 + … + qi(cБП)i, (12)
где q1, q2,… qi — доля тепловыделения в топке каждого из видов топлив,
. (13)
|
низшая теплота сгорания указанных топлив, МДж/кг (МДж/м3); |
|
Вi — |
расход каждого из видов топлива, кг/с (м3/с); |
|
Qт — |
суммарное тепловыделение в топке, МВт; |
|
(cБП)1, (cБП)2, … (cБП)i — |
концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, формируемая каждым из видов топлив, определяется по формулам (1), (2), (8), мкг/м3. |
|
Тогда , (14)
где |
соответственно, объем дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании |
3.3 При совместном сжигании различных топлив масса выброса бенз(а)пирена МБП (г/с) рассчитывается по формуле:
. (15)*
Примечание — По формулам (11)* и (15)* могут рассчитываться и валовые выбросы бенз(а)пирена, т/год.
ключевые слова: бенз(а)пирен, оксиды азота, твердые частицы, выброс вредных веществ, котлы, топочная камера, топливо.