Оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы при работе котельной

 

 

где q₃ - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива; для котлов с паропроизводительностью 50 т/ч , q₃ =0,5

 - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в дымовых газах монооксида углерода;

 

 г/кг

 

М_со=0,001·4,06·31800·(1- )=126,525 г/с

М_со=0,001·4,06·686880·(1- )=2732,96 т/год

 

2.5 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА

 

Наличие в дымовых газах бенз(а)пирена (С20Н12) свидетельствует о присутствии в уходящих газах и других полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Агрегатное состояние бенз(а)пирена в дымовых газах – аэрозольное. С20Н12 и другие ПАУ относят к канцерогенным веществам т.к. они способствуют образованию злокачественных опухолей. Эффект воздействия зависит от дозы и срока действия. Накопление этих веществ в организме усиливает их действие. Помимо непосредственного действия, ПАУ опасны так как образуют смог при взаимодействии с другими токсичными соединениями.

 

Расчет  выбросов бенз(а)пирена с дымовыми газами от энергетических котлов производят согласно методике в зависимости от вида сжигаемого топлива.

Концентрацию  бенз(а)пирена в дымовых газах пылеугольных котлов С^ТВ_БП (мкг/м³), приведенную к =1,50, рассчитывают по формуле:

,

где       А – коэффициент, определяемый по формуле

 

,

a”пп – коэффициент избытка воздуха за пароперегревателем, принимаем   

 

a”пп = a’т+Daт+Daпп

 

где a’т - коэффициент избытка воздуха перед топкой; a’т=1,2; Daт ,Daпп – соответственно присосы воздуха через топку и пароперегреватель: Daт=0,04, Daпп=0,02.

 

a”пп =1,2+0,04+0,02=1,26

 

- низшая теплота сгорания  топлива, кДж/кг;

 - степень улавливания бенз(а)пирена в золоуловителях  принимаем равной  70; %,

К_оч =1,5- коэффициент, учитывающий увеличение концентрации бенз(а)пирена в уходящих газах во время работы дробевых очисток поверхностей нагрева котла.

 мкг/м³.

Максимальный разовый выброс бенз(а)пирена в атмосферу при сжигании всех видов топлива М^Р_БП , г/с, рассчитывают по формуле:

    ,

где С_БП=0,175 - концентрация бенз(а)пирена в дымовых газах,  мкг/м³;

V_Г - объем дымовых газов котла при соответствующем значении м³/с;

м³/с

где  - коэффициент избытка воздуха перед трубой;

- теоретический объём воздуха,  м³/кг;

- теоретический объём дымовых  газов, м³/кг.

 г/с.

 Валовой (годовой) выброс бенз(а)пирена , т/год, рассчитывается по формуле:

,

где  - объем дымовых газов от сжигания 1 кг или 1 м³ топлива, м³/кг, м³/м³ : твердого топлива;

- среднегодовая концентрация бенз(а)пирена в уходящих газах, мкг/м³.

 м³/кг,

 т/год.

 

 

 

3 РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

 

Выбор высоты дымовой трубы производится, исходя из требования обеспечения приземной концентрации каждого загрязняющего вещества ниже ПДК даже при неблагоприятных для рассеивания метеоусловиях.

  Расчет минимально допустимой высоты дымовой трубы h, м, при наличии фоновой загазованности С_ф  от других источников такой же вредности производится в несколько итераций.

Предварительное значение h определяется по каждому веществу, лимитирующему чистоту воздушного бассейна:

−по твердым частицам и оксиду углерода

, м,

−по оксидам серы и азота с  учетом их суммарного воздействия

, м,

где A- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания загрязнителей в атмосфере, , принимаем  А=200;   

М_i- максимально разовое количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу при работе данной котельной, г/с;

F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания   взвешенных частиц в атмосфере, принимается: для газообразных веществ   и мелкодисперсных аэрозолей со скоростью оседания наиболее крупных фракций 3 5 м/с F=1; для золы после золоуловителей при среднем эксплутационном коэффициенте улавливания h_зу ≥90 % F=2;

h- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, принимается равным 1;

ПДК_i – предельно допустимая концентрация вредного вещества, определяется по приложению 7 [1], мг/м³;

V - объемный расход выбрасываемых дымовых газов, м³/с, определяется по формуле:

 м³/с,

Т – разность температур выбрасываемых  дымовых газов t_уг и атмосферного воздуха t_в , ⁰С.

,

где  - принимаем температуру газов на выходе из дымовой трубы 136 ⁰С, т.к. она должна быть на 10 ⁰С ниже температуры уходящих газов котла;

 ⁰С - температура наиболее холодного месяца города Тюмень;

 ⁰С;

Высота трубы  по твердым частицам:

 м,

где , мг/м³, , мг/м³.

 

         Высота  трубы по оксиду углерода:

      

 м,

 

где мг/м³, мг/м³.

 

Высота трубы по оксидам серы и азота с учётом их суммарного воздействия:

 м,

где мг/м³, мг/м³.

 

За начальное значение высоты дымовой  трубы принимается наибольшее из рассчитанных по формулам  значений h=100,7 м. По таблице 3.3 [1] выбираем стандартную высоту дымовой трубы h=120 м. По найденному h по табл. 3.3 [1] выбираем значение диаметра устья D₀=4,20 м.

При этом диаметре D₀ определяем - скорость выхода газов по формуле:

 м/с.

Затем по формулам определяются значения f и V_m и устанавливаются в первом приближении коэффициенты m и п.

Коэффициент т определяется в зависимости от параметра f 

Безразмерный коэффициент п определяется в зависимости от параметра V_m:

а при  .

Определяем второе приближение  h=h₂ по формуле:

,

 м.

Необходимую высоту дымовой трубы  примем равной h=120 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 НОРМИРОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО  ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ

 

Использование ПДК в качестве норматива, ограничивающего  содержание загрязняющих веществ в  атмосферном воздухе, не позволяет определить, какие именно предприятия являются источниками поступления загрязнителей и какова доля каждого из них в достижении предельных концентраций. Кроме того, отсутствие постоянного учета выбросов вредных веществ не стимулирует предприятие к проведению атмосфера охранных мероприятий.

В связи  с этим в 1984 году был введен еще  один норматив - предельно допустимые выбросы (ПДВ).

ПДВ вредного вещества в атмосферу - это максимальный разовый (контрольный, г/с) или годовой (т/год) выброс, устанавливаемый для каждого источника выбросов и предприятия в целом, за соблюдением которого организуется контроль.

ПДВ для  котельных и ТЭС определяется исходя из основного требования - при  заданных геометрических характеристиках  дымовой трубы, условиях выхода газов, особенностях местности, неблагоприятных метеоусловиях для рассеивания максимальные приземные концентрации каждого вредного вещества с учетом фонового загрязнения не должны превышать ПДК.

Значения  ПДВ, г/с, для выброса загрязняющего вещества из дымовой трубы котельной или ТЭС рассчитываются по формуле:

,

Нормативы ПДВ определяются по отдельным источникам для каждого загрязняющего вещества, содержащегося в выбросах.

 г/с

 г/с

 г/с

 г/с

 

 г/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ  ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

 

1 Применим  прямоточные горелки ( =0,85) вместо вихревых с целью уменьшения выбросов оксидов азота , тогда

М_NOх=31,69·3,75··1,36(1-0·0)·0,85·1·1·0,278=37,427 г/с

М_NOх=190162,48·3,75··1,36(1-0·0)·0,85·1·1·10^-3=807,867 т/год

 

2 Применим рециркуляцию дымовых  газов для уменьшения выбросов  оксидов азота .

Примем значения r = 0,2, тогда ε₁= 0,010 (при высокотемпературном сжигании твердого топлива и вводе газов рециркуляции в первичную аэросмесь)

М_NOх=31,69·3,75··1,36(1-0,010·0,2)·0,85·1·1·0,278=37,351 г/с

М_NOх=190162,48·3,75··1,36(1-0,010·0,2)·0,85·1·1·10^-3=806,251 т/год

 

3 Для снижения выбросов оксида азота применим двухступенчатое сжигание топлива. Определяется по рис. 2.2 [1].:

при δ_e=15 – доля воздуха, подаваемая помимо основных горелок, %, ε₂=0,65, тогда:

М_NOх=31,69·3,75··1,36(1-0,010·0,2)·0,85·1·0,65·0,278=24,28 г/сек

М_NOх=190162,48·3,75··1,36(1-0,010·0,2)·0,85·1·0,65·10^-3=524,063т/год

 

4 Для снижения выбросов оксидов серы применим мокрый известняковый (известковый) способ. После обработки по известковому методу образуется шлам, состоящий из сульфита кальция, летучей золы и не прореагировавших компонентов. После обезвоживания шлам удаляется в отвал. Степень улавливания серы до 90%.

Пересчитаем количество выбросов оксидов  серы и азота с учётом применённых мероприятий:

 

,

где - доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей установки; - длительность работы сероулавливающей установки и котла соответственно, ч/год.

_{Мso2=0,02·31800·0,1·(1-0,15)·(1-0,043) =51,735 г/с.}

_{Мso2=0,02·686880·0,1·(1-0,15)·(1-0,043)= 1117,49 т/год.}

 

 

          Экологический  эффект будет равен разности  значений выбросов до и после применения природоохранных мероприятий:

 

Для выбросов оксида азота

Моментный выброс оксида азота:

Годовой выброс котельной:

950,432−524,063 =426,397 т/год,

 

Для выбросов оксида серы

Моментный выброс серы:

_{Мso2=51,735 – 5,173= 46,562 г/с.}

Годовой выброс котельной:

Мso2  = 1117,49-111,749=1005,741 т/год,

        

 

 

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО  УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ  ПРИ РАБОТЕ КОТЕЛЬНОЙ

 

 

Укрупнённая оценка величины предотвращения ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух может проводиться как для одного крупного источника или группы оцениваемых источников, так и для регионов в целом.

Для определения  величины предотвращённого ущерба используются усреднённые расчётные значения экономической оценки ущерба на единицу  приведённой массы атмосферных  загрязнений для основных экономических  районов РФ.

Величина  экономической оценки удельного  ущерба от выбросов загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:

, руб/год,

где  - масса годового выброса загрязняющего вещества в атмосферный воздух, т/г;      

 − коэффициент экологической  ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территории экономических районов России, определяется в соответствии с нормативами;

 − коэффициент учитывающий плотность населения, при размещении отходов на специализированных полигонах и промышленных площадках;

 − коэффициент учитывающий особенности территории;

– нормативная плата за выброс загрязняющего вещества в атмосферу  приведена в таблице 1.

Вещество	Н, руб/т
Азота диоксид	52
Серы диоксид	21
Бенз(а)перен	2049801
Углерода оксид	0,6
Золы прочих углей	103

 

1. До мероприятий по снижению вредных выбросов для котельной в целом:

У^а_ПРГ=1,2·1,2·2·(2055,488·103+2732,96·0,6+1117,49·21+950,432·52+593,687·10^-6· 2049801)=272113,48 руб./год

2. После мероприятий по снижению вредных выбросов:

У^а_ПРГ=1,2·1,2·2·(2055,488·103+2732,96·0,6+111,749·21+524,063·52+593,687·10^-6· 2049801)=313200,68 руб./год

∆У = У₁ – У₂

 

∆У =272113,48 −154442,82 =117670,66 руб./год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной курсовой работе для заданной котельной (Е 50, 6 шт.), фрезерного торфа и места расположения котельной (г. Тюмень) произвели расчет: