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 gт - зольность топлива, в % (таблица 1.2);
m - количество израсходованного топлива за год, т;
- безразмерный коэффициент (таблица 1.3);
hт - 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 в зависимости от типа топки и топлива
| Марка котла | Тип топки | Топливо | |
| «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;
Cco - выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т
Cco= g2·R·Qir (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;
Qir - 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:
МNOx = m · Qir · КNOx · (1-b)·10-3, т/год (1.6)
где КNOx - 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 Sr - 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=В1,5/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 
. Fфакт - 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 |