МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
В АТМОСФЕРУ ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

СО 153-34.02.316-2003
(РД 153-34.1-02.316-2003)

ОАО «ВТИ»
Москва 2007

Разработано Открытым акционерным обществом «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт» (ОАО «ВТИ»)

Исполнитель С.Я. АНИЧКОВ (ОАО «ВТИ»)

Утверждено Министерством энергетики Российской Федерации приказом № 286 от 30.06.2003

Срок цервой проверки настоящего СО - 2009 г.,
периодичность проверки - один раз в 5 лет.

Ключевые слова: бенз(а)пирен, оксиды азота, твердые частицы, выброс вредных веществ, котлы, топочная камера, топливо.

Содержание

 

Дата введения 2003-07-01

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

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

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);

К_a - коэффициент, учитывающий влияние коэффициента избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки  (принимается по таблице 1, при  в формулах (1) и (2) К_a = 0,135);

Таблица 1

	1,01	1,02	1,03	1,04	1,05	1,06	1,07	1,08
Ка	0,779	0,606	0,472	0,368	0,286	0,223	0,174	0,135

К_r - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции,

К_д - коэффициент, учитывающий нагрузку котла,

К_ст - коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива,

К_вл - коэффициент, учитывающий подачу влаги,

К_оч - коэффициент, учитывающий увеличение выброса бенз(а)пирена при очистке конвективных поверхностей нагрева на ходу котла (принимается по таблице 2).

Таблица 2 - Значения К_оч

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);

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;

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 К_r = 1,2.

При содержании СО в уходящих газах котла более 20 мг/м³ (при a = 1,4) расчет К, проводить по формуле (4) независимо от степени рециркуляции r;

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

Д_н - 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 К_ст = 1,25. Во всех остальных случаях 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) К_r × К_ст = 1,25;

λ - коэффициент, учитывающий воздействие влаги при вводе ее:

- в пристенную зону топки и при зональном впрыске λ = 15;

- в дутьевой воздух λ = 2;

g - водотопливное отношение при подаче влаги в зону горения.

2 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕЮ(А)ПИРЕНА ПРИ СЖИГАНИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

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:

где А - коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки.

- при жидком шлакоудалении A = 0,378,

- при твердом шлакоудалении А = 0,521;

Q^r - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

 - 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,

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.

3 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА

3.1 Масса выброса бенз(а)пирена М_БП (г/с) рассчитывается по формуле:

где B - расход топлива, кг/с (м³/с);

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

с_БП - 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:

где q₁ q₂ … q_i - доля тепловыделения в топке каждого из видов топлив,

 -низшая теплота сгорания указанных топлив, МДж/кг (МДж/м³);

В_i - расход каждого из видов топлива, кг/с (м³/с);

Q_r - суммарное тепловыделение в топке, МВт;

(с_БП)₁, (с_БП)₂, ... (с_БП)_i- концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, формируемая каждым из видов топлив, определяется по формулам (1), (2), (8), мкг/м³.

Тогда

где  -соответственно, объем дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании 1 кг (м³) топлив, м³/кг (м³/м³). Если в топку или горячий воздух вводится дополнительно влага, она также должна учитываться.

При совместном сжигании различных топлив масса выброса бенз(а)пирена М_БП (г/с) рассчитывается по формуле:

Примечание - По формулам (11)* и (15)* могут рассчитываться и валовые выбросы бенз(а)пирена, т/год.