Экспертная оценка планирования природоохранных мероприятий

   Укрупненная оценка ущербов от загрязнения атмосферы  котельными предприятий  железнодорожного транспорта 

   цель  работы: оценка ущербов от загрязнения атмосферы выбросами дымовых газов котельными при сжигании различных видов топлива; знакомство с принципами очистки газовых выбросов и основными примерами их конструктивной реализации. 

   Исследование  структуры загрязнения атмосферы  стационарными источниками железнодорожного транспорта показывает, что порядка 90 % валового объема загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу линейными предприятиями, приходится на долю энергетических теплоагрегатов котельных, около 5 % загрязняющих веществ выбрасывается в атмосферу при работе энерготехнических теплоагрегатов (кузнечных печей, агрегатов термической обработки изделий, сушильных установок и т.д.), использующих твердое, жидкое и газообразное топливо. Приблизительно такое же количество загрязняющих веществ попадает в атмосферу от технологических агрегатов (станков, моечных ванн, окрасочных камер, сварочных постов и т.д.) [16].

   Котлоагрегаты котельных работают на различных  видах топлива, и выбросы загрязняющих веществ зависят как от количества и вида топлива, так и от вида теплоагрегата. Учитываемыми загрязняющими веществами, выделяющимися при сгорании топлива, являются: твердые частицы (зола), оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, пятиокись ванадия.

   Валовый выброс твердых частиц (золы) в дымовых  газах котельных определяется по формуле [13] 

                                          М_ТВ = q_т×m×f×(1- Lт),                                          (2.1) 

   где     q_т – зольность топлива, % (прил. 1);

   m – количество израсходованного  топлива за год, т;

   f – безразмерный коэффициент,  зависящий от типа топки и  топлива; для котельных, работающих  на мазуте, принять f = 0,01; на угле f = 0,0023;

   Lт  – эффективность золоуловителей; при использовании циклона для  очистки отходящих газов котельной  Lт = 0,85.

   Валовый выброс оксида углерода рассчитывается по формуле 

                                          М_СО = С_СО×m×(1- 0,01×q1)×10-3,                                   (2.2) 

   где q1 - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %; для  мазута q1 = 0,5, для угля q1 = 5,5;

   С_СО – выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т: 

                                              С_СО = q2×R×Qi^r,                                                            (2.3) 

   где  q2 – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, %; для котельных  предприятий железнодорожного транспорта принимается  q2 = 0,5;

   R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания: R = 1 для твердого топлива; R = 0,5 для газа; R = 0,65 для мазута;

   Qi^r – низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг (прил.1).

   Валовый выброс оксидов азота, т/год, определяется по формуле 

                                   М_NO2 = m× Qi^r ×K_NO2×(1-b)×10-3,                                 (2.4) 

   где   K_NO2 – параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж для различных видов топлива в зависимости от производительности котлоагрегата; для мазута K_NO2 = 0,11; для угля K_NO2 = 0,23;

   b - коэффициент, зависящий от степени  снижения выбросов оксида азота  в результате применения технических  решений. Для котлов производительностью  до 30 т/час b = 0.

   Валовый выброс оксидов серы, т/год, определяется только для твердого и жидкого топлива по формуле 

                                         M_SO2 = 0,02×m×Sr×(1-η^’_so2)×(1-η^’’_so2),                          (2.5) 

   где     Sr – содержание серы в топливе, % (прил. 1);

   η^’_so2– доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для углей Канско-Ачинского бассейна принимается равной 0,2, экибастузских – 0,02, прочих углей  - 0,1; мазута – 0,2;

   η^’’_so2– доля оксидов серы, улавливаемая в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0.

   Расчет  выбросов пятиокиси ванадия, поступающей  в атмосферу с дымовыми газами при сжигании жидкого топлива, выполняется  по формуле 

                  M_V2O5 = C_V2O5×В’×(1-η_ОС)×(1- η_т)×10^-3,                          (2.6) 

   где     В’- количество израсходованного мазута за год, т;

   С_V2O5 – содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе, г/т; (при отсутствии результатов анализа топлива для мазута с Sr > 0,4% определяют по формуле (2.7);

   η_ОС – коэффициент оседания пятиокиси ванадия на поверхности нагрева котлов:

   0,07 – для котлов с промежуточными  паронагревателями, очистка поверхностей  нагрева которых производится  в остановленном состоянии;

   0,05 – для котлов без промежуточных  паронагревателей при тех же  условиях очистки (принять при  расчетах);

   0 – для остальных случаев;

   η_т – доля твердых частиц в продуктах сгорания жидкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов (оценивается по средним показателям работы улавливающих устройств за год). В практической работе принимается h_т = 0,85.

   Содержание  пятиокиси ванадия в жидком топливе  ориентировочно определяют по формуле 

                                                              С_V2О5 = 95,4× Sr - 31,6.                                        (2.7) 

   Для каждого источника загрязнения воздушной среды устанавливаются нормативы предельно-допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. ПДВ устанавливаются с учетом ПДК загрязняющих веществ, уровня их фоновых концентраций, гидрологических, гидрохимических, климатологических, геофизических характеристик территорий и природных объектов. Сущность внедрения ПДВ – ограничение разовых выбросов [17].

   Предельно-допустимый выброс (ПДВ) – масса загрязняющих веществ, выброшенная в воздушный  бассейн в единицу времени, которая  не создает в приземном пространстве уровень загрязнения выше, чем ПДК.

   Платежи предприятия за нормативный выброс загрязняющих веществ в атмосферу, тыс. руб./год, определяются зависимостью [5] 

                           при Мi < Мпдвi,                        (2.8)

   где   Пуд.нi – ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб.;

   Мi – фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества, т/год;

   МПДВi – масса предельно-допустимого  выброса i-го загрязняющего вещества, т/год.

   Ставка  платы, руб./т, за нормативный выброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле 

                                        Пуд.н.i = Нбл.i × Кэ.атм×Ки,                                        (2.9) 

   где   Нбл.i  - базовый норматив платы  за выброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;

   Кэ.атм  – коэффициент экологической  ситуации и экологической значимости атмосферы; для Восточно-Сибирского экономического района Кэ.атм = 1,4;

   Ки  – коэффициент индексации (утверждается по каждому году Минприроды России по согласованию с Минфином и Минэкономики России). В практической работе принимается Ки = 90.

   При отсутствии нормативов ПДВ для источника  выбросов в атмосферу плата за загрязнение считается сверхнормативной и взимается в пятикратном  размере. В практической работе принимается, что масса выбросов котельной не превышает имеющихся значений ПДВ во всех вариантах заданий, поэтому эти нормативы не приводятся.

   В практической работе требуется определить массы выбросов загрязняющих веществ  в зависимости от вида и количества израсходованного топлива (Мi), годовой ущерб от загрязнения атмосферы каждым из загрязняющих веществ (Пi) и суммарные значения этих величин (М, П). Результаты расчетов сводятся в таблицу по типу табл. 2.1

   . Исходные данные 

 

   Таблица 2.1

   Индивидуальная  таблица расчетов ущербов от загрязнения  атмосферы

 

Рассчитаем.

   Валовый выброс твердых частиц (золы) в дымовых  газах котельных

q_т = 0,1%;

m = 2400 т;

f = 0,01;

Lт = 0,85.

                                          М_ТВ = 0,1×2400×0,01×(1- 0,85) = 0,36,                                    

   Валовый выброс оксида углерода

q1 = 0,5%;

q2 = 0,5%;

R = 0,65;

Qi^r = 38,89 МДж/кг,

                                              Ссо = 0,5×0,65×38,89 = 12,639 (кг/т)

                                          Мсо = 0,5×2400×(1- 0,01×0,5)×10^-3 = 30,182;

   Валовый выброс оксидов азота

K_NO2 = 0,11;

b = 0.

                                   М_NO2 = 2400× 38,89 ×0,11×(1-0)×10^-3=10,267 (т/год)

   Валовый выброс оксидов серы

S^r = 4,1 %;

η^’_so2 = 0,2;

η^’’_so2 = 0.

                                            MSO2 = 0,02×2400×4,1×(1-0,2)×(1-0) = 157,44 (т/год)

   Выброс пятиокиси ванадия

В’=2400 т;

для мазута с Sr > 0,4% определяют по формуле:

С_V2О5 = 95,4× 4,1 - 31,6 = 359,54 (г/т).

η_ОС= 0,05,

η_т = 0,85.

                     M_V2O5 = 359,5 4 ×2400×(1-0,05)×(1-0,85)×10^-3=122,949

   С целью снижения вредных выбросов в атмосферу, возникающих при  сжигании топлива в топках котельных, а также в других технологических  процессах следует применять технические средства очистки газов. Эти технические средства реализуют ограниченный набор различных принципов действия (эффектов осаждения): гравитационный, инерционный, поверхностное взаимодействие, сорбционный, химический, электроосаждение и ряд других [7, 11]. В рамках любого из них созданы разнообразные по конструктивному решению устройства, отвечающие требованиям конкретного производства, эффективности, технической эстетики и т.д. В практической работе рассмотрены схемы трех типов очистных устройств, каждое из которых реализует некоторый принцип осаждения.