Практическое занятие 1.

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при неконтролируемом горении нефти и нефтепродуктов

Неконтролируемые горения имеют место при пожарах в открытом про-странстве, возникающих в результате аварий на нефтебазах, нефтехи-мических производствах, трубопроводах, на железнодорожном и в автомобильном транспорте.

Под удельными выбросами в настоящей методике приняты выбросы, отнесенные к единице массы сгоревших нефти и/или нефтепродуктов. Единицы измерения удельных выбросов – кг/кг или т/т (табл. 3.6).

Таблица 3.6.Удельные выбросы загрязняющих веществ

к единице массы сгоревших нефтепродуктов

Масса выброса (М _i) каждого загрязняющего вещества при неконтролируемом горении определяется по формуле

, (3.5)

где i – загрязняющее вещество (СО и др.); q_i – удельный выброс, кг/кг или т/т; М_c – масса сгоревших нефти и/или нефтепродукта, кг или т.

В простейшем случае масса сгоревших нефти и нефтепродуктов (М_с) определяется как их потеря (М_п) в резервуарах или на участке разрыва продуктопровода. При этом должно быть четко установлено, что не произошло поглощения части разлившихся нефти и нефтепродуктов почвой и грунтом.

В случае если имело место поглощение нефти и/или нефтепродуктов почвой (и грунтом), необходимо измерить площадь разлива в квадратных метрах. После этого взять керны (пробы) почвы и грунта на глубину проникновения в них нефти и/или нефтепродуктов и определить среднее содержание нефти и/или нефтепродуктов в граммах на килограмм. Суммарное количество поглощенных, но не сгоревших нефти и/или нефтепродуктов в тоннах подсчитывается по формуле

М_погл = Fhc_г , (3.6)

где F – площадь почвы и грунта, пропитанного нефтепродуктами, м²; h – глубина, на которую почва и грунт пропитаны нефтью и/или нефтепродуктами, м; с – средняя концентрация нефти или нефтепродуктов в почве и грунте, г/кг; ρ_г – плотность грунта, кг/м³.

Сгоревшая масса определяется как разность потерянных и поглощенных почвой нефти и/или нефтепродуктов:

М_с=М_п-М_погл(3.7)

Сгоревшая масса нефти и нефтепродуктов Мс, потерянная в известном количестве в результате разлива на водной поверхности, определяется как разность потерянных Мп и несгоревших Мн нефти и/или нефтепродуктов в тоннах:

М_с=М_п-М_н(3.8)

Масса несгоревшей нефти определяется с учетом площади разлива, толщины несгоревшего слоя и плотности:

М_н= Fh₁ _н , (3.9)

где F – площадь, занимаемая разлитыми нефтью и/или нефтепродуктом, м²; h₁ – толщина слоя несгоревших нефти и/или нефтепродуктов, мм; _н – плотность нефти и/или нефтепродуктов, кг/м³.

При горении на водной подстилающей поверхности по окончании горения нефти и/или тяжелых нефтепродуктов остается слой толщиной 2 мм.

В случае когда потери нефти и/или нефтепродуктов неизвестны, сгоревшая масса в тоннах определяется по скорости выгорания слоя нефти и/или нефтепродуктов и площади пожара, с поправкой на скорость ветра:

М_с=0,06UF_нtW/3

где _н – плотность нефти и/или нефтепродуктов, кг/м³; U – нормальная скорость горения, м/с; F – площадь пожара, м²; t – продолжительность пожара, мин.; W – скорость ветра, м/с; 3 – средняя скорость ветра, м/с;

Значения скорости выгорания (U) и плотности (_н) зависят от вида нефти и нефтепродуктов и представлены в таблице 3.7.

Пример 1.

• Плотность грунта: для глин - 2,74 г/см3;для песков - 2,66 г/см3; для суглинков - 2,71 г/см3.

Плотность нефти 0,789 г/см³

Практическая работа № 2 Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельной

Методика, принятая Государственным комитетом по охране окружающей среды [Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. М., 1999], предназначена для определения выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ с дымовыми газами котлоагрегатов паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлов мощностью до 25 МВт (20 Гкал/ч) по данным периодических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива.

Методика применяется с 1 января 2000 г.:

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

 установления предельно допустимых и временно согласованных выбросов;

 планирования работ по снижению выбросов;

 контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Расчет выбросов оксидов азота

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂ M_NOx, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяются по формуле

где Bp – расчетный расход топлива, нм³/с (тыс. нм³/год); при работе котла в соответствии с режимной картой с достаточной степенью точности может быть принято Bp = B (B – фактический расход топлива на котел); Q^r – низшая теплота сгорания топлива, МДж/нм3; K^r _NO2– удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж, для паровых котлов

где D – фактическая паропроизводительность котла, т/ч, для водогрейных котлов;

где Q_Т – фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт, определяемая по формуле

_k– безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки: для всех дутьевых горелок напорного типа (т. е. при наличии дутьевого вентилятора на котле) принимается _k = 1,0, для горелок инжекционного типа принимается _k = 1,6, для горелок двухступенчатого сжигания (ГДС) _k = 0,7; _t – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения

где t_гв – температура горячего воздуха, °С; _a – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота, в общем случае значение _a = 1,225, при работе котла в соответствии с режимной картой _a = 1; для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС, при наличии результатов испытаний котла с измерением О₂ и СО, для более точного учета избытка воздуха используется формула

где O₂ – концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %; –относительная тепловая нагрузка котла, равная отношениюили , где Q_ф, D_ф, Q_н и D_н – соответственно фактические и номинальные тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, MВт, т/ч, для котлов с инжекционными горелками влияние избытка воздуха учитывается коэффициентом и

где – разрежение в топке, кгс/м² (мм вод. ст.); – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота, при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом;

где r – степень рециркуляции дымовых газов, %; – безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру:

где  – доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха); k_п – коэффициент пересчета: при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1; при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10–3.

При определении максимальных выбросов оксидов азота в граммах в секунду по формуле (3.24) значения входящих в формулу величин определяются при максимальной тепловой мощности котла.

При определении валовых выбросов оксидов азота за год значения входящих в формулу (3.24) величин определяются по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла.