Предельно разрешенная концентрация ( ПРК ) - Международные и отечественные нормативы токсичных выбросов котельными установками

МЕЖДУНАРОДНЫЕ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ НОРМАТИВЫ ТОКСИЧНЫХ ВЫБРОСОВ КОТЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ
Предельно допустимые выбросы вредных веществ (ПДВ) промышленными предприятиями в атмосферу регламентируются ГОСТ 17.2.3.02-78 [22] и ОНД-86 [2]. Указанные документы определяют ПДВ каждого конкретного предприятия из условия, чтобы сумма создаваемых всеми этими предприятиями приземных концентраций данного вещества или их комбинаций не превышала предельно допустимой концентрации (ПДК) (см. гл. 3 и 4). Таким образом. ПДВ, коль скоро они утверждены, являются всего лишь средством текущего контроля за деятельностью предприятия и никоим образом не отражают экологического уровня данного производства. Как следует из предложенной М. Е. Берляндом формулы рассеивания (3.1), необходимые приземные концентрации могут быть достигнуты сокращением выбросов М или увеличением высоты дымовой грубы II. Поскольку стоимость строительства труб и стоимость их эксплуатации на несколько порядков меньше, чем стоимость и обслуживание газоочистки, именно высокие трубы стали основным средством снижения концентраций оксидов серы и азота в приземном слое. Сегодня высота труб уже приближается к 500 м, и технических пределов их дальнейшего роста не просматривается. Соответственно не установлены пределы и росту массы выбросов. Попытка ограничить высоту труб (до 250 м) дела не меняет. В тех случаях, когда фоновые концентрации выше предельно разрешенных концентраций, сооружение, реконструкция или расширение энергетических объектов по действующим правилам вообще недопустимы.

Таблица 1.1. Предельно разрешенные концентрации (ПРК) выбросов.

В индустриально развитых странах наряду с нормированием приземных концентраций действуют правила, регламентирующие предельно разрешенные концентрации (ПРК) вредных веществ в отходящих газах энергетических или, как их иногда называют, топливоисполъзующих установок (табл. 1.1). Предельно разрешенные концентрации вредных веществ ( предельно разрешенных концентрация ) относятся к 1 м3 отходящих газов при нормальных условиях или 1 МДж освобожденной в топке химической энергии топлива (г/м3, г/МДж). Последняя величина представляется более объективной, так как стимулирует экономию топлива. Для пересчета названных концентраций может быть использована балансовая формула

где Qрн, теплота сгорания топлива, мДж; К0г и К0 — теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания, м3/кг (нормальные); а коэффициент избытка воздуха в сопоставимых сечениях. При пересчетах на фактическую температуру отходящих газов tyx в правой части надо добавить множитель (tyx + 273)/273.
При подготовке настоящего раздела использованы материалы ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского «Изменения и дополнения разделов норм технологического проектирования тепловых электрических станций» (Л. А. Мамрукова, Л. И. Кропп, Л. П. Яновский, К. Е. Зегер В. Р. Котлер, И. Н. Шмиголь и др.). вредных веществ котельными установками

Таблица 1.2. Значения ПРК выбросов оксидов азота при a = 1,4, г/МДж (г/м-5)

Поскольку в настоящее время идет разработка отечественной системы предельно разрешенных концентраций, ниже дано описание аналогичных зарубежных норм.
В Федеративной Республике Германии предельно разрешенная концентрация вредных веществ в дымовых газах впервые были установлены в 1964 г. и пересматривались в сторону ужесточения Зраза. В табл. 1.1 представлены ПРК 1984 г. Для диоксида серы наряду с предельно разрешенной концентрацией дополнительным условием является обеспечение 85% очистки дымовых газов от этого соединения, что и показано в соответствующих графах таблицы. Для оксида азота при сжигании угля в новых котлах тепловой мощностью более 300 МВт (более 100 МВт электрической мощности).

Таблица 1.3. Предельно разрешенные концентрации оксидов азота ПРК

Предельно разрешенная концентрация составляет 0,25 г/м3 и менее. При тепловой мощности 300 500 МВт предельно разрешенная концентрация повышается до 0,4 г/м3. При сжигании жидкого топлива предельно разрешенная концентрация соответствующих градаций тепловой мощности составляют 0,15 и 0,3 г/м3, при сжигании газа соответственно 0,1 и 0,2 г/м3. В Соединенных Штагах Америки нормирование предельно разрешенная концентрации начато с 1971 г. Ныне действуют нормы, установленные Агентством по охране окружающей среды (ЕРА) в 1978 г. Новый стандарт распространяется на котлы, обеспечивающие электрическую конденсационную мощность более 73 МВт. Стандарт предусматривает снижение выбросов диоксидов серы и азота всех видов топлив. Необходимый уровень (КПД) снижения выбросов диоксида серы устанавливается в зависимости от выброса С, г/МДж, который бы имел место при отсутствии каких бы то ни было улавливающих устройств. Так, для твердого топлива при С„>5,16 г/МДж (10 г/м3) КПД сероочистки должен превышать 90%, а ПРК не должна превышать 0,516 г/МДж. При 5,16>С> 2.58 г/МДж КПД сероочистки - 90% и ПРК 0,516 г/МДж. При >2,58>С>0,086 КПД составляет 90—70% и ПРК не более 0,258 г/МДж. Наконец, при С„<0,086 г/МДж (0,24 г/м3) требуется КПД 70%. Для жидкого топлива с С„>3,44 г/МДж (10 г/м3) предлагается КПД сероулавливания более 90% и ПРК менее 0,344 г/МДж. При 3,44 > С„> 0,086 г/МДж КПД сероулав¬ливания варьируется от 0 до 90%. Нижнему пределу последнего интервала......
0,086 г/МДж отвечает мазут с серосодержанием (0,2 — 0,3) %.
Согласно «Нормам технологического проектирования электростанций», действующих в Минэнерго СССР, ПРК установлены только для выбросов золы. Для КЭС мощностью более 2400 МВт и ТЭЦ более 500 МВт при приведенной зольности топлива менее 1% кг/МДж рекомендуется устанавли¬вать электрофильтры с КПД не ниже 99%. Если приведенная зольность более 1% кг/МДж. КПД электрофильтров нужно повысить до 99,5%. В интервале мощностей КЭС от 1000 до 2400 МВт и ТЭЦ от 300 до 500 МВт
для котлов разной производительности, г/МДж (мг/м3).

КПД электрофильтров в зависимости от приведенной зольности соответственно 98 и 99%. При мощности КЭС от 500 до 1000 МВт и ТЭЦ от 150 до 300 МВт КПД золоулавливающих устройств соответственно 96 и 98% Наконец, для КЭС и ТЭЦ малой мощности рекомендуется КПД 92 и 96%.
В системе Минэнергомаша СССР разработан ОСТ 108.005.18—84 на ПРК оксидов азота (табл. 1.2). С 1987 г. для котлов паропроизводительностььэ выше 160 т/ч ПРК оксидов азота регламентируются госстандартом (табл. 1.3). Выбросы диоксидов серы названные выше ОСТ и ГОСТ не регламентируют. Между тем даже при отсутствии специальной аппаратуры часть серы связывается щелочными компонентами золы (табл. 1.4). Особенно велик уровень связывания у канскоачинских углей, где количество соединений кальция и магния в 4 раза превышает необходимое для связывания серы стехиометрическое отношение. Как видно из таблицы, способы сжигания являются мощным средством снижения выбросов диоксида серы. С учетом гигантских запасов и перспектив КАТЭК создание котлов, ориентированных на связывание серы золой, является одним из возможных решений проблемы ограничения выбросов диоксида серы этими толивами.

Таблица 1.4. Доля диоксидов серы, связываемых золой топлива

Приведенные выше национальные стандарты предельно разрешенных концентраций отражают компромисс между требованием экологии и затратами гга технологию газоочистки. Отсюда и тенденция к ужесточению предельно разрешенных концентраций.