Обоснование нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятия по их достижению

 

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального

образования

Санкт-Петербургский  государственный технологический  университет

растительных полимеров

 

 

 

 

Кафедра ООС и РИПР

 

 

 

 

 

Курсовая  работа

по  дисциплине «Оценка воздействия  на окружающую среду»

на  тему: «Обоснование нормативов предельно  допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятия  по их достижению»

 

 

 

 

 

Проверил:                   Выполнила:

Доц. Левин А. В.                                                                 студентка гр.841

                                                                                                  Назарова Е.В.

 

 

 

 

 

 

Санкт - Петербург

2011

 

 

 

 

Содержание

 

 

Аннотация……………………………………………………………..

Введение……………………………………………………………….

1. Исходные данные…………………………………………………..

2. Расчет количества дымовых газов……………………....................

3. Расчет количеств загрязняющих веществ…………………………

4. Расчет загрязнения атмосферного воздуха…………………..........

5. Анализ результатов расчета загрязнения атмосферы…………….

6. Контроль за соблюдением  нормативов ПДВ…………………..

7. Мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих

веществ в атмосферу…………………………………………………

Вывод…………………………………………………………………

Список литературы………………………………………………….

Приложения……………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

Данная курсовая работа выполняется на основе следующих  законодательных и нормативных  документов:

Закон РФ « Об охране окружающей среды », 2002;

ГОСТ 17.2.8.02-78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ, промышленными  предприятиями». М.,1979.

В отличие от реальных проектных материалов в  курсовой работе не используются карта-схема предприятия и ситуационная карта-схема района города, в котором расположено предприятие. Для некоторого упрощения задачи нормирования выбросов в качестве объекта для обоснования нормативов ПДВ задается только котельная. При этом учитывается, что для котельной требуемая ширина санитарно-защитной зоны (СЗЗ) определяется только по результатам расчета загрязнения атмосферы (РЗА).

Норматив ПДВ –  масса загрязняющего вещества, содержащаяся в единицу времени в выбросах от одиночного источника или от группы источников и создающая в результате рассеивания в атмосферном воздухе приземную концентрацию, не превышающую ПДК с учетом фонового загрязнения [1].

Данное определение  можно выразить следующим условием: если фактический выброс загрязняющего  вещества М < ПДВ, то

С + Сф  < 1ПДК 

где С – суммарная  концентрация загрязняющего вещества, создаваемая    группой источников, мг/м3;

Сф – фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3;

ПДК – максимальная разовая  предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3.

Выполнимость этого  условия устанавливается в результате РЗА. Если данное условие не выполняется, то нормирование выбросов в атмосферу  при разработке предпроектной и  проектной документации производится в несколько этапов расчетов. На заключительной стадии это условие должно обеспечиваться.

 

 

 

 

 

Введение

 

Котельная установка  представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды.

Основными элементами котельной  установки являются котел, топочное устройство (топка), питательные и  тягодутьевые устройства.

Котел представляет собой  теплообменное устройство, в котором  происходит передача тепла от горячих продуктов горения топлива к воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а водогрейных котлах она нагревается до требуемой температуры.

Топочные устройства служат для сжигания топлива и  превращения его химической энергии  в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) необходимы для  подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов  и дымовой трубы. При их помощи обеспечивается подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Для осуществления возможно более полного сжигания топлива воздух в топки котлов подают в количестве несколько большим, чем требуется теоретически. В связи с этим используют понятие коэффициент избытка воздуха, α. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам, соприкасаются с поверхностью нагрева и передают тепло воде.

Для обеспечения более  экономичной работы современные  котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухонагреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки  дымовых газов и питательной воды, а также приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Топливом называются горючие вещества, сжигаемые с  целью получения тепла.   По своему агрегатному состоянию все  виды топлива разделяются на твердое, жидкое и газообразное.

Мазут представляет собой  густую темно-бурую жидкость с преобладающим  содержанием предельных и непредельных углеводородов. Содержание кислорода, азота, золы и влаги в нем невелико. В зависимости от содержания серы мазуты принято делить на малосернистые(S<0.5%), сернистые(S<2%) и высокосернистые(S<3.5%).

При использовании твердого вида топлива котлоагрегаты снабжаются пылеулавливающем оборудованием: циклонами, электрофильтрами,

 

 

 

 

 

пылевыми камерами и  др. Эффективность улавливания угольной золы и расход газов, поступающих на очистку, принимаются по данным инвентаризации источников загрязнения атмосферы и систематизации их в проекте ПДВ.

Твёрдое и жидкое топливо  состоит из органической и неорганической (минеральной) частей. Органическая часть  топлива сгорает, образуя продукты сгорания, основными компонентами которых являются диоксид углерода и водяной пар.

Минеральная часть топлива  является балластом. В результате сжигания топлива она частично оплавляется, образуя шлак, который удаляется  через шлаковые воронки, расположенные под топкой. Остальная доля минеральной части топлива называется золой. Наиболее крупные частицы золы осаждаются в топке, а более мелкие (летучая зола) – выносятся из топки продуктами сгорания.

Целью курсовой работы является обоснование нормативов ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятий по их достижению. Предлагаемые мероприятия по сокращению выбросов в атмосферу должны в итоге обеспечить достижение нормативов ПДВ.

В данной работе котельная  работает как на твердом топливе (уголь Донецкий марки М), так и на жидком (мазут сернистый М-100). При этом согласно методике должны нормироваться следующие загрязняющие вещества:

- при работе котлов  на мазуте расчет производится  по оксидам азота, диоксиду  серы, оксиду углерода, мазутной  золе, саже;

- при работе котлов  на угле – по оксидам азота,  диоксиду серы, летучей золе, саже, оксиду углерода.

Пятиокись ванадия, входящая в состав мазутной золы, нормируется  отдельно.

 

1. Исходные данные

 

Город: Воркута (Республика КОМИ)

 

Источник №1

Источник №2

Характеристика котлов, топлива:

    

Марка котлов

ДКВР-2,5/13

Е-4-14 ГМ

Количество

5 шт.

3 шт.

Расход топлива на котельную, т/ч, тыс. м3/ч

2,6

1,1

Топливо

Уголь Печерский марки Ж

Мазут высокосернистый М-100

Параметры источников и  дымовых газов:

    

Высота, м

35

25

Диаметр устья, м

1,2

1,2

Температура дымовых  газов на выходе из трубы, °С

160

160

Координаты источников X1/Y1

1200/1300

1200/1400

Примечания:

αт = 1,3

αт = 1,2

 

αк = 1,5

αк = 1,3

 

q3 = 0,6%

q3 = 0,6%

 

Q4.ун =2,0%

q4.ун =0,1%

 

аун = 0,25

аун =0,9

 

qR = 1,4 МВт/м2

qV = 430 кВт/м3

 

R6=40%

  
     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид

топлива

Марка        топлива

 

Характеристика топлива

Характеристика продуктов    сгорания

Зольность

Ар, %

Содержание серы    Sp, %

Низшая теплота сгорания топлива   QHP, МДж/кг

МДж/кг

Объем воздуха(α=1)

V0; м3/кг; нмЗ/нмЗ

Выход продуктов сгорания,

V°г , м3/кг; нм3/нм3

Твёрдое

Уголь Печерский марки  Ж

23,6

0,8

20,6

6,82

7,28

Жидкое

Мазут высокосернистый М-100

0,14

3,5

39,78

10,2

10,99


 

Число часов работы в  год: 8000

Средняя температура наружного воздуха: зимой -20,2˚C, летом 15,5˚C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчёт количества дымовых  газов

Расчет количества дымовых  газов определяется:

,  м3/с,

где Vг – выход продуктов сгорания топлива, нм3/кг, нм3/нм3 при α >1;

Bг- расход топлива, т/ч,тыс.м3/ч(для природного газа);

Т – температура отходящих  дымовых газов, °C.

Величина Vг рассчитывается:

,

где V0г- выход продуктов сгорания при α=1;

V0-теоретически необходимое количество воздуха, нм3/кг, нм3/нм3;

α -коэффициент избытка  воздуха.

 

Источник №1

 

Vг=7,28+(1,3-1)*6,82=9,326 нм3/кг

 

Vг1=

 

Источник №2

 

Vг=10,99+(1,2-1)*10,2=13,030 нм3/кг

 

Vг1=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет количеств загрязняющих  веществ

 

Источник №1 (уголь)

Оксиды азота: валовый выброс:

М= Вр* Qрi*КNO2* βr*кп, т/год,

где Вр- расчетный расход топлива, т/год;

Вр=В*(1- q4/100),

где В – фактический  расход топлива, т/год;

Qрн – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

КNO2 – удельный выброс оксидов азота при сжигании твердого топлива,    г/МДж:  

КNO2=11,0*10-3*αт*(1+5,46*(1-R6/100))*√Qрн*qR,

где αт – коэффициент избытка воздуха в топке, αт=1,3;

R6 – характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %; R6=40%;

qR – тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м2; qR=1,39 МВт/м2;

βr- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота; βr=1;

kп- коэффициент пересчета: при определении выбросов в т/год кп=10-3.

В=2,6 т/час*8000 часов/год*0,8=16640 т/год

Вр=16640*(1-2,0/100)=16307,2 т/год

        КNO2=11,0*10-3*1,3*(1+5,46*(1-40/100))*√20,6*1,39=0,14 г/МДж

 

М=16307,2*20,6*0,14*1*10-3=47,030 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

Вр – максимальный расчетный расход топлива, кг/с;

кп=1.

М=2,6*1000/3600*20,6*0,14*1*1=2,082г/с

 

Диоксид серы: валовый выброс:

М=0,02*В*SP*(1-ηSO2’)*(1-ηSO2”), т/год,

где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, т/год;

Sр – содержание серы в топливе,%;

ηSO2’ – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива;  ηSO2’=0,1;

ηSO2” – доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе; ηSO2”=0.

М=0,02*16640*0,8*(1-0,1)*(1-0)=239,616 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, г/с.

М=0,02*(2,6* *0,8*(1-0,1)*(1-0)=10,397 г/с

 

 

Оксид углерода: валовый выброс:

М=0,001*q3*R*Qрн*В*(1-q4/100), т/год,

где q3- потери тепла вследствие химической неполноты сгорания, %;

R - коэффициент, зависящий от  вида топлива;

q4 -потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %. М=0,001*0,6*1,0*20,6*16640*(1-2/100)=201,557 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, г/с.

М=0,001*0,6*1,0*20,6*722*(1-2/100)=8,745 г/с

 

Зола углей: валовый выброс:

М=0,01*В*аун*АР*(1-η3), т /год,

где В – расход натурального топлива, т/год;

аун – доля золы, уносимой газами из топки котла;

АР – зольность топлива на рабочую массу, %;

η3 – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях; η3=0.

М=0,01*16640*0,25*23,6*(1-0)=981,76 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, г/с.

М=0,01*722*0,25*23,6*(1-0)=42,598 г/с

 

Сажа: валовый выброс:

М=0,01*В*q4*Qрн/32,68*(1-ηз), т/год,

где q4 - потери тепла с уносом вследствие механической неполноты сгорания топлива, %;

Qрн– низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

ηз – доля частиц сажи, улавливаемое в золоуловителях.

М=0,01*16640*2*(20,6/32,68)*(1-0)=209,782 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, г/с.

М=0,01*722*2*(20,6/32,68)*(1-0)=9,102 г/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник №2 (МАЗУТ)

Оксиды азота: валовый выброс:

М= Вр* Qрн*КNO2*βt*βα* (1-βα)*(1-βδ)*kп , т/год,

где Вр- расчетный расход топлива, т/год;

Вр=В*(1- q4/100), где В – фактический расход топлива, т/год;

Qрн – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

КNO2 – удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, г/МДж:

Для водогрейных котлов КNO2=0,01 √D + 0,1,

D=4

βt – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения, βt=1;

βα- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота, βα=1;

βr- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота, при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом, βr=0;

βδ- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод в топочную камеру, βδ=0;

kп- коэффициент пересчета, kп=10-3.

В=1,1 тыс.м3/час*8000*0,8=7040 тыс.м3/год

КNO2=0,01*√4+0,1=0,12 г/МДж

М=7032,96*39,78*0,12*1*1*(1-0)*(1-0)*10-3=33,573 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

Вр – максимальный расчетный расход топлива, м3/с;

kп =1.

М=0,306*39,78*0,12*1*1*(1-0)*(1-0)*1=1,46г/с

Диоксид серы: валовый выброс:

М=0,02*В*SP*(1-ηSO2’)*(1-ηSO2”), т/год,

где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, т/год;

Sр – содержание серы в топливе,%;

ηSO2’ – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива;  ηSO2’=0,1;

ηSO2” – доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе; ηSO2”=0.

М=0,02*7040*3,5*(1-0,02)*(1-0)=482,944 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, г/с.

М=0,02*306*3,5*(1-0,02)*(1-0)=20,992 г/с

 

Оксид углерода: валовый выброс:

М=0,001*q3*R*Qрн*В*(1-q4/100), т/год,

где q3- потери тепла вследствие химической неполноты сгорания, %;

R - коэффициент, зависящий от  вида топлива;

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

Для мазута q4=0,1%

М=0,001*0,6*0,65*39,78*7040*(1- =109,111 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, м3/с.

М=0,001*0,6*0,65*39,78*306*(1- =4,743 г/с

 

Мазутная зола: валовый выброс:

М= *B*(1-ηос)*( 1- )* ,т/год,

где - количество ванадия, находящегося в 1 т мазута, г/т, определяется:

=2222* ,

В- максимальный расход топлива, м3/с

       ηос- доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхности нагрева мазутных котлов, ηос=0,05;

       ηзу – степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках,%, ηзу=0;

 

М=2222*0,14*7040*(1-0,05)* =2,813 т/год,

При расчете г/с (максимальных)выбросов:

М=2222*0,14*1,1*(1-0,05)* *0,278=0,0904 г/с.

 

Сажа: валовый выброс:

М=0,01*В*q4*Qрн/32,68*(1-ηз), т/год,

где q4 - потери тепла с уносом вследствие механической неполноты сгорания топлива, %;

Qрн– низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

ηз – доля частиц сажи, улавливаемое в золоуловителях.

М=0,01*7040*0,1*(39,78/32,68)*(1-0)=8,570 т/год

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

В – максимальный расход топлива, г/с.

М=0,01*306*0,1*(39,78/32,68)*(1-0)=0,372 г/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет загрязнения атмосферного  воздуха

Расчет производится на основе ОНД-86 «Методика расчета  концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий».Расчет вследствие его трудоемкости производится на ЭВМ по стандартным программам РЗА, разработанным на базе ОНД-86.

В данной курсовой работе используется программа РЗА «Эколог».

Программа расчета приземных  концентраций вредных веществ в  атмосфере реализует основные зависимости  и положения методики.

Программа позволяет  по данным об источниках выброса загрязняющих веществ и в зависимости от условий местности рассчитывать разовые приземные концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Рассчитываются приземные  концентрации, как отдельных веществ, так и групп веществ с суммирующимся  вредным воздействием. Общее количество веществ и групп суммаций в  одном  расчете практически не ограничено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблицы исходных данных для ПРЗА «Эколог»

Таблица 1.1.

Характеристики объекта

 

Номер

Название объекта

Температура

Максимальная скорость ветра U*, м/с

Коэффициент А

Угол поворота, град

Расположение объекта

зима

Лето

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Котельная

- 20,2

15,5

6,0

160

90

  

 

 

Таблица 2.1.

Список веществ

 

Код

Тип (П или Г)

Наименование (для группы коды примесей)

ПДК (для примесей)

F

1

2

3

4

5

301

П

Азота диоксид

0,2

1

330

П

Серы диоксид

0,5

1

337

П

Углерода оксид

5

1

328

П

Сажа

0,15

3

2908

П

Неорганическая пыль

0,3

3

006

Г

301+330

1

1

2904

П

Мазутная зола

0,02

3


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1.

Исходные данные источников выбросов

 

Номер площадки

Номер предприятия

Номер источника

Тип (1-4)

Название источника

Высота источника, м

Диаметр устья, м

Объем ГВС, м3/с

1

2

3

4

5

6

7

8

0

0

1

1

Труба

35

1,2

10,683

   

2

1

Труба

25

1,2

6,315


 

Скорость ГВС, м/с

Температура ГВС, 0С

Координаты источника, м

Ширина источника

Коэффициент рельефа

Код примеси

Масса выброса, г/с

X1

Y1

X2

Y2

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

-

160

1200

1300

-

-

-

1

301

2,082

-

160

1200

1400

-

-

-

1

301

1,461


 

 

Код примеси

Масса выброса, г/с

Код примеси

Масса выброса,г/с

Код примеси

Масса выброса,г/с

Код примеси

Масса выбросаг/c

17

18

19

20

21

22

23

24

330

10,397

337

8,745

328

9,102

2908

42,598

330

20,992

337

4,743

328

0,372

-

-


 

25

26

-

-

2904

0,0904


 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.1.

Рассчитываемые примеси/группы суммации и учет фона

 

Код примеси или группы суммации

Тип

Название

Учет фона

«+» - да

«-» -нет

Интерполяция

«+» - да

«-» - нет

Номер фонового поста (при  расчете без интерполяции)

1

2

3

4

5

6

301

П

Азота диоксид

-

-

-

330

П

Серы диоксид

-

-

-

337

П

Углерода оксид

-

-

-

328

П

Сажа

-

-

-

2908

П

Летучая зола

-

-

-

006

Г

301+330

-

-

-

2904

П

Мазутная зола

-

-

-


 

 

 

 

 

 

Таблица 4.2.

Расчетные площадки

Номер площадки

Координаты середин  двух противоположных сторон площадки

Шаг по длине, м

Ширина, м

Шаг по ширине

X1

Y1

X2

Y2

      

1

2

3

4

5

6

7

8

 

500

1300

1900

1300

100

1400

100

Обоснование нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятия по их достижению 📙 Курсовая → 🆔 145356

Обоснование нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятия по их достижению 📙 Курсовая → 🆔 145356

Обоснование нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятия по их достижению