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

PAЗРАБОТАН 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

KJIЮЧЕВЫЕ СЛОВА: бенз(а)пирен, оксиды азота, твердые частицы, выброс вредных веществ, котлы, топочная камера, топливо

ОТРАСЛЕВОЙ РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

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. Рacчет концентрации бенз(а)пирена в уходящих газаx котлов при сжигании мазута и природного газа

1.1. Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании мазута С_м (мкг/м³), приведенная к избытку воздуха в газаx a = 1,4, рассчитывается по формуле:

С_м = К_г·К_д·К_ст·К_пл×К_оч                                  (1)

1.2. Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании природного газа C_r (мкг/м³), приведенная к избытку воздуха в дымовых газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:

Сr = К_г·К_д·К_ст·К_пл                             (2)

В формулах (1) и (2):

q_пг - теплонапряжение поверхности зоны активного горения, МВт/м²;

q_v - 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);

К_г - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции;

К_д - коэффициент, учитывающий нагрузку котла;

К_ст - коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива;

К_пл - коэффициент учитывающий подачу влаги;

К_оч - коэффициент, учитывающий увеличение выброса бенз(а)пирена при очистке конвективных поверхностей нагрева на ходу котла;

(принимается по табл. 1).

q_пг =                                               (3)

К_г = 1 + d · r                                                                          (4)

К_д = (2-Д_ф/Д_н)^2,4                                                                   (5)

К_ст = 1 + b · d                                                                        (6)

K_пл = еxp(- 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);

z_яр - число ярусов горелок;

h_яр - 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);

а_т - ширина топки (в свету), м (при наличии двухсветного экрана - ширина одной ячейки);

b_т - 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;

Д_ф - фактическая паропроизводительность (нагрузка) котла, кг/с;

Д_м - 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 К_оч

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 С_т (мкг/м³), приведенная к избытку воздуха в газах a = 1,4, рассчитывается по формуле:

С_т = × К_д · К_зу                                                             (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;

К_д - коэффициент, учитывающий нагрузку котла;

К_зу - коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)пирена золоуловителями

K_д = (Д_ф/Д_н)^1,1                                                                       (9)

К_зу = 1 - h_зу · Z/100                                                              (10)

В формулах (9) и (10):

Д_ф - фактическая нагрузка котла, кг/с;

Д_н - 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 М_бп в граммах в секунду рассчитывается по формуле:

М_бп = В V_cr С_бп·10⁶                                                               (11) *

где:

В - расход топлива, кг/с (м³/с);

С_бп - 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;

V_cr - объем сухих дымовых газов при a = 1,4, м³/кг (м³/м³)

V_cr = 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:

С_бп^см = q₁ · (Cб_п)₁ + q₂ · (C_бп)₂ + ...                                       (13)

где:

q₁, q₂ … - доля тепловыделения в топке каждого из видов топлива:

q_i = Q · B_i/Q_r                                                             (14)

где:

Q_r - 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)пиренa при совместном сжигании разных топлив M_бп, г/с, определяется по формуле (11) по значениям V_cr, м³/кг (м³/м³) и В, кг/с (м³/с)

В = В₁ + В₂+...                                                         (15)

V_cr = V + (a - 1) × V -                                            (16)

V =                                          (17)

V =                                                (18)

                                     (19)