МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХРЕСУРСОВ
РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТОХРАНЫ АТМОСФЕРНОГОВОЗДУХА
(НИИАТМОСФЕРА)
ФИРМА «ИНТЕГРАЛ»
Утверждаю
Министр природных ресурсов
Российской
Федерации
____________ Б.А. Яцкевич
«_14_»
____02____ 2001 г.
МЕТОДИКА
РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ ВАТМОСФЕРУ ОТСТАЦИОНАРНЫХ
ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Санкт-Петербург
2001
РАЗРАБОТЧИКИ:
от
НИИ Атмосфера: кандидат физ. мат. наук В.Б. Миляев, кандидат геогр. наук Н.С.
Буренин;
от
СПб университета МВД России: доктор техн. наук, проф. В.Н. Ложкин;
от
ООО «Фирма «Интеграл»: кандидат физ. мат. наук В.И. Лайхтман
При
разработке данного документа учтены результаты практической оценки выбросов при
проведении расчетов загрязнения атмосферы дизельэлектрическими станциями
предприятий Акционерной компании «Якутскэнерго», а также замечания и
предложения специалистов территориальных органов по охране окружающей среды и
других организаций, занимающихся вопросами охраны атмосферного воздуха.
Методика
расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных
установок (далее - Методика):
устанавливает
порядок расчета выбросов от стационарных дизельных установок на основе удельных
показателей;
распространяется
на все типы стационарных дизельных установок дизельгенераторы, буровые
агрегаты, мотопомпы, мотокомпрессоры, мотовентиляторы и т.п.;
применяется
территориальными органами Министерства природных ресурсов Российской Федерации
и организациями, проводящими работы по инвентаризации, нормированию, учету
выбросов загрязняющих веществ.
Полученные
в соответствии с настоящим документом результаты используются в качестве
исходных данных при учете и нормировании выбросов стационарных дизельных
установок на действующих предприятиях и объектах, а также при разработке
предпроектной и проектной документации на новое строительство.
СОДЕРЖАНИЕ
Общие
положения. 2 Оценки выбросов от стационарных дизельных установок. 2 Расчет выбросов с использованием усредненных
показателей. 3 Оценки выбросов по данным технической документации
завода-изготовителя и инструментального контроля. 5 Литература. 5 Приложение Оценка расхода и температуры отработавших
газов. 6 |
Общие положения
1.
Методика предназначена для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
стационарными дизельными установками при их эксплуатации.
2.
В соответствии с Методикой производится расчет максимальных разовых за 20-ти
минутный период времени и валовых за год выбросов в атмосферу стационарной
дизельной установкой. В качестве исходных данных для расчета максимальных
разовых выбросов используются сведения из технической документации
завода-изготовителя дизельной установки об эксплуатационной мощности (если сведения
об эксплуатационной мощности не приводятся, - то номинальной мощности), а для
расчета валовых выбросов в атмосферу, - результаты учетных сведений о годовом
расходе топлива дизельного двигателя.
3.
Методика позволяет, в зависимости от наличия или отсутствия, а также полноты
имеющейся информации по выбросам вредных веществ, приводимых в сопровождаемой
технической документации на стационарную дизельную установку, или располагаемых
возможностей на выполнение соответствующего инструментального контроля выбросов,
осуществлять расчет выбросов:
с
использованием усредненных значений удельных выбросов в зависимости от мощности
и частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя;
по
данным инструментального контроля выбросов в условиях эксплуатации.
4.
Приведенные в документе усредненные удельные значения показателей выбросов
отражают основные закономерности изменения параметров токсичности дизелей в
зависимости от нагрузочно-скоростного режима работы силовой установки, а также
мощности и быстроходности дизельного двигателя *[1],
*[5], *[6]. При этом учитывается, что в реальной эксплуатации
в течение года *[2], *[3], *[7]
в соответствии с изменением характера внешних условий стационарная дизельная
установка работает на некоторой совокупности установившихся дискретных режимов,
для которой значения удельных выбросов усредняются *[5]. Принимаются во внимание также особенности
организации рабочего процесса многоцилиндровых мощных дизельных установок.
5.
Расчеты выбросов выполняются для следующих вредных веществ, поступающих в
атмосферу с отработавшими газами стационарных дизельных установок:
•
оксид углерода (СО);
•оксиды
азота (NOх)
(в пересчете наNO2);
•
углеводороды (СН)1);
1)для
стационарных дизельных установок при проведении расчетов загрязнения атмосферы
используется ПДКм.р. по керосину (код 2732) *[4].
•
сажа (С);
•
диоксид серы (SO2);
•
формальдегид (СН2О);
•
бенз(a)пирен
(БП).
Оценки выбросов
от стационарных дизельных установок
В
соответствии с основными классификационными признаками мощности,
быстроходности, числа цилиндров дизельных двигателей *[1], которые определяют способ организации рабочего
процесса и, следовательно, токсикологические свойства выделяемых веществ,
стационарные дизельные установки условно подразделяются на четыре группы (Ne
- номинальная мощность, n
- число оборотов, i
- число цилиндров):
А
- маломощные, быстроходные и повышенной быстроходности (Ne
< 73,6 кВт, n
= 1000 - 3000 мин-1). Например, дизельгенераторы 0801 - 08011
(2Ч9,5/10), 1601 - 1612 (4Ч9,5/10), 3001 - 3012 (8Ч9,5/10);
дизель-электрический агрегат 2Э-16А (4Ч8,5/11), А-01М и т.д.;
Б
- средней мощности, средней быстроходности и быстроходные (Ne
= 73,6 - 736 кВт, n
= 500 - 1500 мин-1). Например, газомотокомпрессор КС-550/4-64
(8Д22/22,5), автоматизированный дизель-электрический агрегат АСДА-200 (дизель
1Д12В-300), дизельгенератор ДГР 300/500-4 (64Н25/34), дизель-насосная установка
ДНУ 120/70 (6ЧН12/14), энергетические установки на базе
дизеля ЯМЗ-238, дизельгенераторы ДГА-315, 320 (6ЧН25/34), Г-72 (6ЧН36/45), КАС
315 (12ЧН18/20), КАС 630Р (12ЧН18/20), AC 630M (12ЧН18/20) и т.д.;
В
- мощные, средней быстроходности (Nе = 736 - 7360 кВт, n = 500 - 1000
мин-1). Например, буровой агрегат 1А-6Д49 (8ЧН26/26), 1-9ДГ
(16ЧН26/26), 14ДГ (дизель 14Д40), Г-99 (6ЧН12А36/45), ПЭ-6 (12ЧН26/26),
дизельгенератор ДГ-4000 (дизель 64Г базовой модели 61В-3) и т.д.;
Г
- мощные, повышенной быстроходности, многоцилиндровые (Ne = 736 - 7360 кВт, n = 1500 - 3000
мин-1, i
> 30). Например, АСДГ-800 (42ЧСПН16/17), ДГ-2000 (56ЧСПН16/17) и т.д.
Современные
требования стандартов зарубежных стран к выбросам стационарных дизельных
установок существенно отличаются от требований стандартов Российской Федерации *[2], *[3].
Кроме того, после капитального ремонта, происходит изменение количества
выбросов дизельными двигателями. В связи с тем, что в ряде организаций
Российской Федерации находятся в эксплуатации как зарубежные стационарные
дизельные установки, так и установки капитально отремонтированные, данные по
выбросам корректируются в соответствии с указанными обстоятельствами.
Расчет выбросов с
использованием усредненных показателей
6.
Максимальный выброс i-того
вещества (г/с) стационарной дизельной установкой определяется по формуле:
Мi
= (1/3600) · еМi
· Рэ (1)
еМi(г/кВт · ч) - выброс i-го вредного
вещества на единицу полезной работы стационарной дизельной установки на режиме
номинальной мощности, определяемый по таблице 1
или таблице 2;
Рэ
(кВт) - эксплуатационная мощность стационарной дизельной установки, значение
которой берется из технической документации завода изготовителя. Если в
технической документации не указывается значение эксплуатационной мощности, то
в качестве Рэ принимается значение номинальной мощности стационарной
дизельной установки (Ne);
(1/3600)
- коэффициент пересчета «час» в «сек».
Таблица 1
Значения выбросов
еМi(г/кВт · ч) для различных групп
стационарных дизельных установок до капитального ремонта
Группа | Выброс, г/кВт · ч |
СО | NOx | СН | С | SO2 | СН2О | БП |
А | 7,2 | 10,3 | 3,6 | 0,7 | 1,1 | 0,15 | 1,3 · 10-5 |
Б | 6,2 | 9,6 | 2,9 | 0,5 | 1,2 | 0,12 | 1,2 · 10-5 |
В | 5,3 | 8,4 | 2,4 | 0,35 | 1,4 | 0,1 | 1,1 · 10-5 |
Г | 7,2 | 10,8 | 3,6 | 0,6 | 1,2 | 0,15 | 1,3 · 10-5 |
Таблица 2
Значения выбросов
еМi (г/кВт · ч) для
различных групп стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт
Группа | Выброс, г/кВт · ч |
СО | NOx | СН | С | SO2 | СН2О | БП |
А | 8,6 | 9,8 | 4,5 | 0,9 | 1,2 | 0,2 | 1,6 · 10-5 |
Б | 7,4 | 9,1 | 3,6 | 0,65 | 1,3 | 0,15 | 1,5 · 10-5 |
В | 6,4 | 8,0 | 3,0 | 0,45 | 1,5 | 0,12 | 1,4 · 10-5 |
Г | 8,6 | 10,3 | 4,5 | 0,75 | 1,3 | 0,2 | 1,6 · 10-5 |
7. Валовый выброс i-того вещества за год (т/год)
стационарной дизельной установкой определяется по формуле:
Wэi
= (1/1000) · qэi · Gт (2)
qэi
(г/кг
· топл.) - выброс i-го вредного вещества, приходящегося на один кг
дизельного топлива, при работе стационарной дизельной установки с учетом
совокупности режимов, составляющих эксплуатационный цикл *[2]; определяемый по табл. 3
или табл. 4;
Gт
(т) - расход топлива стационарной дизельной установкой за год (берется по
отчетным данным об эксплуатации установки);
(1/1000)
- коэффициент пересчета «кг» в «т».
Таблица 3
Значения выбросов
qэi (г/кг · топл.) для различных групп стационарных дизельных
установок до капитального ремонта
Группа | Выброс, г/кг · топл. |
СО | NOx | СН | С | SO2 | СН2О | БП |
А | 30 | 43 | 15,0 | 3,0 | 4,5 | 0,6 | 5,5 · 10-5 |
Б | 26 | 40 | 12,0 | 2,0 | 5,0 | 0,5 | 5,5 · 10-5 |
В | 22 | 35 | 10,0 | 1,5 | 6,0 | 0,4 | 4,5 · 10-5 |
Г | 30 | 45 | 15,0 | 2,5 | 5,0 | 0,6 | 5,5 · 10-5 |
Таблица 4
Значения выбросов
qэi (г/кг · топл.) для различных групп стационарных дизельных
установок, прошедших капитальный ремонт
Группа | Выброс, г/кг · топл. |
СО | NOx | СН | С | SO2 | СН2О | БП |
А | 36 | 41 | 18,8 | 3,75 | 4,6 | 0,7 | 6,9 · 10-5 |
Б | 31 | 38 | 15,0 | 2,5 | 5,1 | 0,6 | 6,3 · 10-5 |
В | 26 | 33 | 12,5 | 1,9 | 6,1 | 0,5 | 5,6 · 10-5 |
Г | 36 | 43 | 18,8 | 3,15 | 5,1 | 0,7 | 6,9 · 10-5 |
8.
Для стационарных дизельных установок зарубежного производства, отвечающих
требованиям природоохранного законодательства стран Европейского Экономического
Сообщества, США, Японии, значения выбросов по табл. 1,
2, 3, 4
могут быть соответственно уменьшены по СО в 2 раза; NO2
и NO
в 2,5 раза; СН, С, СН2О и БП в 3,5 раза.
9.
При внедрении различных природоохранных технологий (жидкостные и каталитические
нейтрализаторы, сажевые фильтры, «экологически чистые» виды топлив и т.п.,
табл. 5), эффективность очистки отработавших газов должна
быть подтверждена соответствующими данными инструментального контроля выбросов
в условиях эксплуатации стационарной дизельной установки.
Таблица 5
Сведения об
эффективности природоохранных технологий
№ п/п | Наименование технологии | Вещество | % очистки |
1. | Окисление в
каталитическом нейтрализаторе (активная фаза платина Рt) | СО | 90 - 95 |
| СН | 70 - 80 |
| с | 30 - 50 |
| СН2О | 50 - 60 |
2. | Окисление в
каталитическом нейтрализаторе с принудительным разогревом реактора (активная
фаза платина Pt) | со | 98 - 100 |
| СН | 98 - 100 |
| с | 50 - 60 |
| СН2О | 90 - 95 |
3. | Окисление и
фильтрация в регенерируемых каталитических фильтроэлементах (активная фаза
платина Pt) | со | 98 - 100 |
| СН | 98 - 100 |
| с | 90 - 95 |
| СН2О | 90 - 95 |
4. | Применение
вододиспергированного топлива | NOх | до 50 |
| с | 60 - 80 |
5. | Применение топлива
с пониженным содержанием серы | SО2 | До 95 |
6. | Восстановление
NO2 аммиаком в сотово-блочных катализаторах
(активная фаза V2O5(WO3)/(TiО2)) | NOх | до 80 |
7. | Промывка в
водных растворах (жидкостная нейтрализация) | NOх | до 40 |
| С | до 50 |
| СН2О | до 80 |
Оценки выбросов
по данным технической документации завода-изготовителя и инструментального
контроля
10.
При наличии, в сопровождаемой стационарную дизельную установку документации,
сведений о выбросах вредных веществ в зависимости от нагрузки и частоты
вращения коленчатого вала дизеля, расчеты выбросов выполняются с использованием
этих данных на основе учета в течение года режимов и времени работы на них
установки. При этом значения расходов отработавших газов на стационарных
режимах работы установки берутся из технической документации, или
рассчитываются в соответствии с нормативным документом *[2], а для расчетов загрязнения атмосферы принимаются
максимальные значения выбросов.
11.
Инструментальные замеры выбросов должны выполняться на характерных, для условий
реальной эксплуатации в течение года, режимах работы стационарной дизельной
установки и использоваться в дальнейшем для расчета максимальных и валовых
показателей выбросов аналогично п. 7 на основе учета в течение
года данных по загрузке установки.
12.
Допускается использовать комбинированные методы оценки выбросов стационарными
дизельными установками на основе расчетов выбросов с использованием усредненных
показателей и оценки выбросов по данным технической документации завода
изготовителя и инструментального контроля.
Литература
*[1]. Теория двигателей внутреннего
сгорания/Под. ред. проф. д-ра техн. наук Н.Х. Дьяченко. Л., Машиностроение
(Ленингр. отделение), 1974.
*[2]. ГОСТ Р 51249-99.
Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с
отработавшими газами. Нормы и методы определения. М., Издательство стандартов,
1999.
*[3]. ГОСТ Р 51250-99.
Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Дымность отработавших газов. Нормы
и методы определения. М., Издательство стандартов, 1999.
*[4]. Перечень и коды веществ, загрязняющих
атмосферный воздух. СПб., 2000.
*[5]. Экспериментально-расчетная оценка
выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах
работы/О.И. Демочка, В.Н. Ложкин и др. Технический отчет по НИР. СПб., НПО
ЦНИТА, 1990.
*[6]. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение
токсичности автомобильных двигателей. М., Транспорт, 1985.
*[7]. Орлов Н.И., Смайлис В.И. Временные
рекомендации по расчету выбросов от стационарных дизельных установок. Л., 1988.
Приложение
к методике расчета выбросов
загрязняющих веществ в
атмосферу от стационарных
дизельных установок
Оценка расхода и
температуры отработавших газов
Расход
отработавших газов от стационарной дизельной установки в соответствии с *[1]
определяется по выражению:
Goг = Gв · {l + l/(j · a · L0)}, (П1)
где Gв - расход воздуха, определяемый по
соотношению *[1]:
Gв = (1/1000) · (1/3600) · (bэ · Рэ · j · a · L0), (П2)
где: bэ - удельный расход топлива на эксплуатационном
(или номинальном) режиме работы двигателя, г/кВт · ч (берется из паспортных
данных на дизельную установку);
j
≈ 1,18 - коэффициент продувки;
a
≈ 1,8 - коэффициент избытка воздуха;
L0≈ 14,3 кг
воздуха/кг топлива - теоретически необходимое количество кг воздуха для
сжигания одного кг топлива; значение остальных коэффициентов и параметров такое
же, как и в (1) и (2).
После
подстановки (П2) в (П1) окончательная формула для расчета расхода отработавших
газов от стационарной дизельной установки приобретает вид:
Goг ≈ 8,72 · 10-6 · bэ · Рэ, кг/с. (П3)
Объемный
расход отработавших газов определяется по формуле:
Qoг = Goг/γoг, м3/с, (П4)
где: γoг
- удельный вес отработавших газов, рассчитываемый по формуле:
γoг = {γoг (при t = 0 °C)}/(1 + Тoг/273), кг/м3, (П5)
где: {γoг (при t = 0 °C)} - удельный
вес отработавших газов при температуре, равной 0 °С; значение которого согласно
*[1],
*[6]
можно принимать 1,31 кг/м3;
Тог
- температура отработавших газов, K.
При
организованном выбросе отработавших газов в атмосферу, на удалении от
стационарной дизельной установки (высоте) до 5 м, значение их температуры можно
принимать равным 450 °С, на удалении от 5 до 10 м - 400 °С.
Комментарии (0)
Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться