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 + С_ф  < 1ПДК 

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

С_ф – 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 V_г – выход продуктов сгорания топлива, нм³/кг, нм³/нм³ при α >1;

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

Т – температура отходящих  дымовых газов, °C.

Величина V_г рассчитывается:

,

где V⁰_г- 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= В_р* Q^р_i*К_NO2* β_r*к_п, т/год,

где В_р- расчетный расход топлива, т/год;

В_р=В*(1- q₄/100),

где В – фактический  расход топлива, т/год;

Q^р_н – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

К_NO2 – удельный выброс оксидов азота при сжигании твердого топлива,    г/МДж:  

К_NO2=11,0*10^-3*α_т*(1+5,46*(1-R₆/100))*√Q^р_н*q_R,

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

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

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

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

k_п- коэффициент пересчета: при определении выбросов в т/год к_п=10^-3.

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

В_р=16640*(1-2,0/100)=16307,2 т/год

        К_NO2=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:

В_р – максимальный расчетный расход топлива, кг/с;

к_п=1.

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

 

Диоксид серы: валовый выброс:

М=0,02*В*S^P*(1-η_SO2^’)*(1-η_SO2^”), т/год,

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

S^р – содержание серы в топливе,%;

η_SO2^’ – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива;  η_SO2^’=0,1;