РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

«ЕЭС РОССИИ»

Департамент научно-технической политики и развития

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЕДАНИЯ F ПРИ ОЦЕНКЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ТВЕРДЫМИ ВЫБРОСАМИ ТЭС С УЧЕТОМ ДИСПЕРСНОСТИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ

СО 34.02.319-2001

(РД 153-34.1-02.319-2001)

Срок действия с 01.04.2002

до 01.04.2012

РАЗРАБОТАНО Открытым акционерным обществом "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ")

Исполнители В.П. Глебов, А.А. Иванова, Н.В. Киселева, Т.Н. Мячина, A.Н. Чугаева (ОАО "ВТИ")

УТВЕРЖДЕНО Департаментом научно-технической политики и развития РАО "ЕЭС России" 02.10.2001

Первый заместитель начальника А.П. Ливинский

Срок первой проверки СО - 2005 г., периодичность проверки - один раз в 5 лет

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Настоящий стандарт организации используется при оценке загрязнения атмосферы твердыми выбросами (золой углей) тепловых электростанций.

Стандарт устанавливает порядок определения коэффициента оседания F, учитывающего скорость оседания твердых частиц в атмосферном воздухе в зависимости от дисперсного состава летучей золы.

Определение коэффициента F позволяет в соответствии с действующей "Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" (ОНД-86) более точно оценить значения максимальных приземных концентраций твердых частиц, по которым для ТЭС устанавливается категория выбросов.

Методические указания используются при установлении норм предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных выбросов (ВСВ) и планировании работ по снижению твердых выбросов в соответствии с действующей "Инструкцией по нормированию выбросов в атмосферу для тепловых электростанций и котельных" (РД 153-34-02.303).

Методические указания разработаны в соответствии с действующими нормативно-техническими документами (приложение Б).

Предназначены для энергопредприятий, научно-исследовательских и проектных организаций РАО "ЕЭС России", занимающихся расчетами приземных концентраций твердых выбросов в атмосфере при нормировании выбросов, разработке и согласовании атмосфероохранных мероприятий, проектировании и реконструировании действующих золоулавливающих установок.

1 Определение фракционного состава летучей золы тэс, выбрасываемой в атмосферу

1.1 Фракцией называют долю массы, объема, размера (диаметр), поверхности или количество частиц в определенном интервале значений, принятых в качестве верхнего и нижнего пределов, выраженную в процентах.

Фракционный состав золы, определяемый по диаметру частиц (дисперсный состав), зависит от исходного состояния (помола) топлива, типа установленного золоулавливающего оборудования и степени очистки газов в нем.

1.2 Пробы летучей золы за золоулавливающей установкой отбираются в соответствии с действующими ГОСТами и методиками.

1.3 Дисперсный состав летучей золы в уходящих газах котлов ТЭС, сжигающих уголь, определяется экспериментально следующими методами*:

- ситовым;

- воздушной сепарации;

- жидкостной седиментации;

- центробежной сепарации.

______________

* Допускается применение других методов определения дисперсного состава летучей золы. Для разделения летучей золы на фракции крупнее 40 мкм следует пользоваться ситовым методом, остальные методы могут быть рекомендованы для разделения летучей золы на фракции менее 40 мкм.

1.4 Ситовый анализ основан на механическом разделении исследуемой пробы летучей золы на фракции по крупности (ГОСТ 2093) с использованием стандартных сит с последовательно уменьшающимся размером ячеек. Такая последовательность позволяет разделить пробу на фракции за один анализ. Рассевка может производиться ручным или механическим способом.

1.5 Метод воздушной сепарации основан на том, что частицы разного размера имеют различную скорость витания и, следовательно, выборочно уносятся ламинарным воздушным потоком при задаваемых скоростях воздуха. Варьируя подачу воздуха и диаметр труб прибора, добиваются выноса определенных фракций, скорости витания которых меньше или равны данной скорости воздуха. Основным недостатком этого метода является продолжительность определения фракционного состава.

1.6 Метод жидкостной седиментации аналогичен методу воздушной сепарации, но в его основе лежит скорость оседания частиц различных размеров в жидкой среде [прибор с подъемной пипеткой конструкции ЛИОТ (Ленинградского Института Охраны Труда)]. Недостатком его является то, что некоторые золы могут слипаться в жидкостной среде, что требует введения в седиментационную жидкость специальных добавок.

1.7 Метод центробежной сепарации основан на принципе воздействия центробежных сил на частицу при сильном закручивании потока (сепаратор Бако), когда крупные частицы отбрасываются на периферию вихря, а мелкие под влиянием воздушного потока проводятся к его центру и выводятся в верхнюю часть центрифуги, где оседают на стенах. Полный анализ пробы пыли достигается постепенным отсеиванием наиболее мелких частиц анализируемой пробы и взвешиванием отброшенных на периферию вихря остатков, собранных после каждой операции.

1.8 Результаты дисперсного анализа летучей золы оформляются в виде таблицы или графика.

1.9 Табличное оформление дисперсного состава летучей золы дает возможность определить процентное содержание доли частиц (фракции) в общей массе золы (приложение В).

1.10 По полученным данным о фракционном составе летучей золы строятся графики (приложение Г) в логарифмически вероятной координатной сетке, показывающие зависимости распределения массы золы R по диаметрам частиц d. Функция R(d) определяется как выраженное в процентах отношение массы всех частиц, диаметр которых больше d, к общей массе золы.

1.11 По построенным графикам распределения массы золы по диаметру частиц (или данным таблицы, см. приложение В) принимается диаметр частиц d₅ необходимый для определения коэффициента оседания F (d₅ - диаметр частиц пыли, который находится из условия, что масса частиц диаметром более d₅, составляет 5% общей массы частиц, мкм).

1.12 При определении коэффициента оседания F учитывается скорость витания частиц золы v_g, которая зависит от их плотности r (под скоростью витания частиц v_g понимается скорость вертикально восходящего потока, численно равная скорости оседания частиц в спокойной среде). Плотность частиц r летучей золы определяется методом вытеснения жидкости или воздуха.

1.13 Метод вытеснения жидкости основан на определении объема жидкости, вытесненной золой, масса которой известна. Частное от деления массы золы на вытесненный ею объем жидкости представляет собой плотность материала. Для определения плотности частиц обычно используется пикнометр (ГОСТ 7465).

1.14 Метод вытеснения воздуха основан на законе Бойля-Мариотта, по которому при одной и той же температуре произведение давления на объем массы газа остается постоянным.

1.15 Для измерения дисперсного состава летучей золы непосредственно в потоке дымовых газов применяется каскадный импактор, принцип работы которого основан на прохождении запыленного потока с определенной скоростью через диски с фильтром для удержания твердых частиц разной фракции (РД 34.35.513).

1.16 В случае необходимости химический состав летучей золы в каждой фракции определяется на дифрактометре ДРОН-2 в соответствии с РД 34.44.214.

2 Определение коэффициента оседания F с учетом дисперсности летучей золы

2.1 Безразмерный коэффициент оседания F, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которая зависит от их размера в уходящих газах, используется в формуле расчета максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ c_m в атмосферном воздухе (ОНД-86)

,                                                                                                             (1)

где A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации (соответствует неблагоприятным метеоусловиям, при которых достигается максимальное значение приземной концентрации загрязняющих веществ);

M - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (устанавливается на основе анализа картографического материала о рельефе местности в радиусе до 50 высот наиболее высокого из источников и не менее чем 2 км);

H - высота источника выброса над уровнем земли, м;

V₁ - расход газовоздушной смеси, м³/с;

DT - разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха, °С.

2.2 При отсутствии данных о дисперсном составе твердых частиц коэффициент оседания F для расчетов приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосфере c_m принимается по среднему значению эксплуатационной степени очистки дымовых газов в золоулавливающих установках (таблица 1).

Таблица 1

2.3 Изменение рекомендуемых значений коэффициента оседания F допускается при наличии экспериментальных данных о распределении частиц по фракциям (п. 2.5, примечание, ОНД-86). При этом значения коэффициента F определяются по отношению v_g/u_м,

где v_g - скорость оседания (витания) частиц диаметром d₅, м/с;

u_м - опасная скорость ветра, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации загрязняющих веществ, м/с.

2.4 Скорость оседания (витания) твердых частиц v_g определяется двумя способами:

а) по закону Стокса по формуле

,                                                                                                            (2)

где d₅ - диаметр частиц, м;

r - плотность частиц диаметром d₅, кг/м³;

п - ускорение свободного падения, м/с²;

m - динамическая вязкость газа, Па·с;

для воздуха

,                                                                                             (3)

где t - температура уходящих дымовых газов, °С.

С учетом реальных условий (3) формула (2) преобразуется:

,                                                                                                      (4)

где T - температура дымовых газов, равная 273+t, К;

б) по номограмме (приложение Д) в зависимости от размера частиц (диаметра) d₅, плотности частиц r и температуры газа t.

2.5 Опасная скорость ветра u_м определяется:

а) расчетным путем (таблица 2) по значениям параметров f, v_м и , зависящих от аэродинамических и геометрических характеристик источника выброса и определяемых по формулам ОНД-86:

,                                                                                                      (5)

,                                                                                                     (6)

,                                                                                                          (7)

где D - диаметр устья источника выброса, м;

w₀ - скорость выхода дымовых газов из устья источника выброса, м/с.

Таблица 2

б) принимается по результатам расчетов максимальных приземных концентраций при проведении расчетов на ПЭВМ (на основе ОНД-86).

2.6. Значение коэффициента оседания F (приложение Е) с учетом дисперсности летучей золы и скорости ее витания принимается по таблице 3.

Таблица 3

Приложение А

(справочное)

Термины и определения

Приложение Б

(справочное)

Перечень нормативных документов, на которые даны ссылки в СО 34.02.319-2001 (РД 153-34.1-02.319-2001)

Приложение В

(справочное)

Дисперсный состав летучей золы после различных золоуловителей

Приложение Г

(справочное)

Распределение массы r летучей золы по диаметрам d частиц (по фракциям)

Приложение Д

(обязательное)

Номограмма для определения скорости витания частиц

Приложение Е

(справочное)

Расчетные значения коэффициента оседания f с учетом дисперсного состава летучей золы углей