НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС
РД 34.02.305-98
УДК 662.611:66.074.3

Срок действия установлен

с 1998-01-01

до 2003-01-01

РАЗРАБОТАН Всероссийским дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом (АООТ «ВТИ»)

ИСПОЛНИТЕЛИ В.П. Глебов, А.А. Иванова, В.Р. Котлер, Е.Н. Медик, А.Г. Тумановский, А.Н. Чугаева
УТВЕРЖДЕН Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 21.01.1998 г.

Первый заместитель начальника А.П. Берсенев

СОГЛАСОВАН Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды (письмо № 02-12/30-15 от 19.01.98 г.)

Первый заместитель Председателя А.Ф. Порядин

ВЗАМЕН РД 34.02.305-90
Периодичность проверки - 5 лет

Настоящий руководящий документ распространяется на паровые котлы паропроизводительностью от 30 т/ч и водогрейные котлы мощностью от 35 МВт (30 Гкал/ч), а также на стационарные газотурбинные установки. Документ устанавливает методы определения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ с дымовыми газами котлов и газотурбинных установок тепловых электростанций и котельных по данным периодических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлив.

Руководящий документ используется для:

- составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух);

- установления норм предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных (ВСВ) выбросов в соответствии с действующими указаниями по их определению;

- планирования работ по снижению выбросов;

- составления экологического паспорта электростанции;

- периодического контроля выбросов в порядке, установленном РД 34.02.306-96 "Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и в котельных".

При определении валовых выбросов загрязняющих веществ за отчетный период в тоннах значения исходных величин, входящих в расчетные формулы, следует принимать по отчетным данным ТЭС, усредняя их за этот период.

При определении максимальных выбросов загрязняющих веществ в г/с значение расхода топлива следует принимать, исходя из наибольшей электрической и тепловой нагрузок котельной установки за отчетный период.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ
1.1 Суммарное количество М_j загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год, т/квартал, т/мес), рассчитывается по уравнению

M_j = c_j V_с.г B_p k_п, (1)

где с_j - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха ₀ = 1,4 и нормальных условиях*, мг/м³; определяется по п. 1.2;

__________________

* Температура 273 К и давление 101,3 кПа.

Здесь и далее, за исключением специально оговоренных случаев (раздел 3), массовая концентрация газообразных загрязняющих веществ, объем сухих дымовых газов и расход газообразного топлива берутся при нормальных условиях.
V_c.г - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1 м³) топлива, при ₀ = 1,4, м³/кг топлива (м³/м³ топлива);

В_р - расчетный расход топлива, определяется по п. 1.3; при определении выбросов в граммах в секунду берется в т/ч (тыс. м³/ч); в тоннах за отчетный период - берется в т/год, т/квартал, т/мес (тыс. м³/год, тыс. м³/квартал, тыс. м³/мес);

k_п - коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 0,278·10^-3; в тоннах k_п = 10^-6.

1.2 Массовая концентрация c_j загрязняющего вещества j рассчитывается по измеренной* концентрации , мг/нм³, по соотношению

, (2)

где  - коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.

__________________

* Измерение концентрации загрязняющих веществ регламентируется соответствующими положениями отраслевых методических документов по инвентаризации (нормированию, контролю) выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

При использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию I_j загрязняющего вещества j, массовая концентрация рассчитывается по соотношению

, (3)

где I_j - измеренная объемная концентрация при коэффициенте избытка воздуха , ppm*;

_j - удельная масса загрязняющего вещества, кг/нм³.

__________________

* 1 ppm = 1 см³/м³ = 0,0001 % об.
Для основных газообразных загрязняющих веществ, содержащихся в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах котельных установок (оксидов азота в пересчете на NO₂, оксида углерода и диоксида серы), значения удельной массы составляют:

кг/м³,

кг/м³, (4)

кг/м³

Эти значения получены в предположении, что перечисленные газы являются идеальными; погрешность, вносимая этим предположением, значительно меньше погрешности измерений.

Коэффициент избытка воздуха с достаточной степенью точности может быть найден по приближенной кислородной формуле

, (5)

где О₂ - измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, %*.

__________________

* Для более точного определения  в уравнение (5) следует подставить значение концентрации избыточного кислорода

Однако если обеспечен нормальный топочный режим, то содержание СО, H₂, СH₄ и С_nН_m не превышает 0,01 % по объему, и можно считать, что

.
При расчете максимальных выбросов загрязняющего вещества в г/с берутся максимальные значения массовой концентрации этого вещества при наибольшей тепловой и электрической нагрузках за отчетный период.

При определении валовых выбросов в т за длительный промежуток времени необходимо использовать среднее значение массовой концентрации загрязняющего вещества за этот промежуток. Среднее значение массовой концентрации рассчитывается по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла. При этом пользуются заранее построенными зависимостями концентраций загрязняющих веществ от нагрузки котла. Построение указанных зависимостей проводится не менее чем по трем точкам - при минимальной, средней и максимальной нагрузках.*

__________________

* При определении валовых выбросов диоксида серы за длительный промежуток времени следует использовать расчетный метод (см. п. 2.2 раздела 2 данного руководящего документа).

1.3 Расчетный расход топлива В_р, т/ч (тыс. м³/ч) или т/год, т/квартал, т/мес (тыс. м³/год и т.д.), определяется по соотношению

, (6)

где В - расход топлива на котел, т/ч (тыс. м³/ч) или т/год (тыс. м³/год) и т.д.;

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %.

Значение В определяется по показаниям прибора или по обратному тепловому балансу (при проведении испытаний котла).

1.4 Расчет объема сухих дымовых газов V_с.г проводится по нормативному методу* по химическому составу сжигаемого топлива или табличным данным. Расчетные формулы приведены также в Приложении А.

__________________

* Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. - М.: Энергия, 1973.
При недостатке информации о составе сжигаемого топлива объем сухих дымовых газов может быть рассчитан по приближенной формуле

, (7)

где - теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м³);

K - коэффициент, учитывающий характер топлива и равный:

для газа 0,345

для мазута 0,355

для каменных углей 0,365

для бурых углей 0,375

1.5 С учетом (3), (5) и (7) соотношение (1) для расчета суммарного количества загрязняющего вещества M_j (при использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию в ppm) записывается в виде

. (8)

С учетом (4) суммарное количество оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы рассчитывается по соотношениям

, (9)

, (10)

. (11)

На рисунках Б1-Б3 (Приложение Б) приведены номограммы, которые позволяют графически оценить выбросы в г/с в атмосферу газообразных загрязняющих веществ. В формулах, соответствующих номограммам, вместо k_n подставлено его значение, равное 0,278·10^-3.

1.6 В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарное количество оксидов азота разделяется на составляющие (с учетом различия в молекулярной массе этих веществ)

, (12)

, (13)

где _NO и - молекулярный вес NO и NO₂, равный 30 и 46 соответственно;

0,8 - коэффициент трансформации оксида азота в диоксид.

Численное значение коэффициента трансформации может устанавливаться по методике Госкомэкологии России на основании данных наблюдений организаций Госкомгидромета, но не более 0,8.

Пример расчета газообразных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приведен в Приложении В.

1.7 При совместном сжигании различных видов топлива суммарное количество загрязняющего вещества M_j, поступающего в атмосферу (г/с, т/год и т.д.), определяется по экспериментальным зависимостям его массовой концентрации от нагрузки котла. Графики указанных зависимостей строятся для каждого вида сжигаемого топлива не менее чем по трем экспериментальным точкам - при минимальной, средней и максимальной нагрузках.

Расчет выполняется по формуле (1). При этом максимальные выбросы в г/с рассчитываются по п. 1.7.1 и валовые в т за отчетный период времени - по п. 1.7.2.

1.7.1 Для определения максимальных выбросов загрязняющего вещества j в г/с в формулу (1) необходимо подставить максимальное значение массовой концентрации с_j.

Максимальное значение с_j в мг/м³ определяется по формуле

c_j = c_jmax1 _max + c_jmax2 (1 - _max), (14)

где с_jmax1 и с_jmax2 - максимальные значения массовой концентрации загрязняющего вещества j при сжигании топлив первого и второго видов, соответственно, мг/м³; определяются по экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки котла;

_max - максимальная доля топлива (по теплу), создающего наибольшую (из c_jmax1 и с_jmах2) концентрацию загрязняющего вещества j; определяется на основании топливного баланса в период работы котла на максимальной нагрузке.

Объем сухих газов V_с.г рассчитывается по формуле

V_с.г = V_с.г1 · _max + V_с.г2 (1 - _max), (15)

где V_c.г1 и V_c.г2 - объемы сухих дымовых газов, образующихся при сжигании топлива первого и второго видов соответственно, м³/кг усл. топл., определяются по нормативному методу или согласно п. 1.4 данной методики и пересчитываются на условное топливо.

Расчетный расход топлива В_р определяется по формуле

B_p = B_p1 + B_p2, (16)

где В_р1 и В_р2 - расчетные расходы топлива первого и второго видов, т усл. топл./ч, определяются при максимальной нагрузке и максимальной доле топлива (по теплу), создающего наибольшую концентрацию загрязняющего вещества j.

1.7.2 Для определения валовых выбросов загрязняющего вещества j в т/год и т.д. в формулу (1) необходимо подставить среднее за отчетный период значение массовой концентрации c_jср.

Среднее значение массовой концентрации c_jср в мг/м³ определяется по формуле

c_jср = c_jср1  + c_jср2 (1 - ), (17)

где c_jср1 и c_jср2 - средние значения массовых концентраций загрязняющего вещества j при сжигании топлив первого и второго видов при средней за отчетный период нагрузке, мг/м³; определяются по экспериментальным зависимостям массовых концентраций от нагрузки котла;

 - доля топлива (по теплу) первого вида за отчетный период.

Объем сухих газов V_c.г рассчитывается по формуле

V_с.г = V_с.г1  + V_с.г2 (1 - ), (18)

где V_с.г1 и V_c.г2 - объемы сухих дымовых газов, образующихся при сжигании топлив первого и второго видов соответственно, м³/кг усл. топл.; определяются по нормативному методу или согласно п. 1.4 данной методики и пересчитываются на условное топливо.

Расчетный расход топлива В_р определяется по формуле

B_p = B_p1 + B_p2, (19)

где В_р1 и В_р2 - расчетные расходы топлив первого и второго видов за отчетный период соответственно, т усл. топл.

Пример расчета максимальных и валовых выбросов оксидов азота при совместном сжигании газа и угля приведен в Приложении Г.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ
2.1 Оксиды азота
2.1.1 Расчет выбросов оксидов азота для котельных установок с факельным методом сжигания топлива

В исключительных случаях при отсутствии возможности измерить концентрацию оксидов азота в дымовых газах действующих котлов допускается по согласованию с местным органом Госкомэкологии РФ определять выбросы оксидов азота расчетным методом. Для этого рекомендуется использовать РД 34.02.304-95 "Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций". Эти методические указания распространяются на паровые котлы паропроизводительностью от 75 т/ч и водогрейные котлы тепловой производительностью от 58 МВт (50 Гкал/ч), сжигающие твердое, жидкое и газообразное топливо в топочных устройствах с факельным методом сжигания.

Для паровых котлов паропроизводительностью 30-75 т/ч и водогрейных котлов тепловой мощностью 35-58 МВт (30-50 Гкал/ч) используется следующий расчетный метод.

Суммарное количество оксидов азота , в пересчете на NO₂ в г/с (т/год и т.д.), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, рассчитывается по соотношению

, (20)

где В - расход топлива, т усл. топл./ч (т усл. топл./год и т.д.);

- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, определяется по п. 2.1.1.1 данной методики, кг/т усл. топл.;

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

₁ - коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива, определяется по п. 2.1.1.2 данной методики;

₂ - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, он составляет для горелок:

вихревых - 1,0,

прямоточных - 0,85;

₃ - коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления и равный:

при твердом шлакоудалении - 1,0,

при жидком шлакоудалении - 1,6;

₁ - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов на выход оксидов азота в зависимости от условий подачи их в топку, определяется по п. 2.1.1.3 данной методики;

₂ - коэффициент, характеризующий уменьшение выбросов оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части воздуха _в помимо основных горелок при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом, определяется по рисунку Д1 Приложения Д;

r - степень рециркуляции дымовых газов, %;

_аз - доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке;

n_o и n_к - длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год;

k_n - коэффициент пересчета, при расчете валовых выбросов в граммах в секунду k_n = 0,278, в тоннах - k_n = 10^-3.

2.1.1.1 Коэффициент вычисляется по эмпирическим формулам:

- для паровых котлов паропроизводительностью от 30 до 75 т/ч

, (21)

где D_н и D_ф - номинальная и фактическая паропроизводительность котла соответственно, т/ч;

- для водогрейных котлов производительностью от 125-210 ГДж/ч (30-50 Гкал/ч)

, (22)

где Q_н и Q_ф - номинальная и фактическая тепловая производительность котла соответственно, ГДж/ч;

Примечание – При сжигании твердого топлива в формулы (21) и (22) вместо D_ф и Q_ф подставляются D_н и Q_н.
2.1.1.2 Значения ₁ при сжигании твердого топлива вычисляют по формулам:

при т  1,25	1 =0,178 + 0,47 Nr,	(23)
при т >1,25	1 = (0,178 + 0,47 Nr) т/1,25,	(24)

где N^r - содержание азота в топливе, % на горючую массу.

При сжигании жидкого и газообразного топлива значения коэффициента ₁ принимаются по таблице 1.

Таблица 1

Коэффициент избытка воздуха в топочной камере т	1
> 1,05	1,0
1,05 - 1,03	0,9
< 1,03	0,75

При одновременном сжигании топлива двух видов и расходе одного из них более 90 % значение коэффициента ₁ следует принимать по основному виду топлива. В остальных случаях коэффициент ₁ определяют как средневзвешенное значение по топливу. Для топлива двух видов

, (25)

где , и В', В" - соответственно коэффициенты и расходы топлива каждого вида на котел.

2.1.1.3 Значения коэффициента ₁ при номинальной нагрузке и степени рециркуляции дымовых газов r менее 20 % принимают равными:

- при сжигании газа и мазута и вводе газов рециркуляции

в подтопки (при расположении горелок на вертикальных экранах) 0,0025,

через шлицы под горелками 0,015,

по наружному каналу горелок 0,025,

в воздушное дутье и рассечку двух воздушных потоков 0,035;

- при высокотемпературном сжигании¹⁾ твердого топлива и вводе газов рециркуляции

в первичную аэросмесь 0,010,

во вторичный воздух 0,005;

- при низкотемпературном сжигании²⁾ твердого топлива ₁ = 0.

При нагрузке меньше номинальной коэффициент ₁ умножают на коэффициент f, определяемый по соотношению

. (26)

Формула (26) справедлива при 0,5  D_ф/D_н  1.

_____________________

¹⁾ Под высокотемпературным сжиганием понимают сжигание всех углей в топках с жидким шлакоудалением, с низшей теплотой сгорания, равной или более 23,05 МДж/кг, а также в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела, равной или более 1500 °С.

²⁾ Под низкотемпературным сжиганием понимают сжигание твердого топлива с низшей теплотой сгорания менее 23,05 МДж/кг в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела менее 1500 °С.