МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ ОХРАНЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
(НИИ АТМОСФЕРА)

ФИРМА «ИНТЕГРАЛ»

Утверждаю

Министр природных ресурсов

Российской Федерации

____________ Б.А. Яцкевич

«_14_» ____02____ 2001 г.

МЕТОДИКА
РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ОТ СТАЦИОНАРНЫХ
ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Санкт-Петербург
2001

РАЗРАБОТЧИКИ:

от НИИ Атмосфера: кандидат физ. мат. наук В.Б. Миляев, кандидат геогр. наук Н.С. Буренин;

от СПб университета МВД России: доктор техн. наук, проф. В.Н. Ложкин;

от ООО «Фирма «Интеграл»: кандидат физ. мат. наук В.И. Лайхтман

При разработке данного документа учтены результаты практической оценки выбросов при проведении расчетов загрязнения атмосферы дизельэлектрическими станциями предприятий Акционерной компании «Якутскэнерго», а также замечания и предложения специалистов территориальных органов по охране окружающей среды и других организаций, занимающихся вопросами охраны атмосферного воздуха.

Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок (далее - Методика):

устанавливает порядок расчета выбросов от стационарных дизельных установок на основе удельных показателей;

распространяется на все типы стационарных дизельных установок дизельгенераторы, буровые агрегаты, мотопомпы, мотокомпрессоры, мотовентиляторы и т.п.;

применяется территориальными органами Министерства природных ресурсов Российской Федерации и организациями, проводящими работы по инвентаризации, нормированию, учету выбросов загрязняющих веществ.

Полученные в соответствии с настоящим документом результаты используются в качестве исходных данных при учете и нормировании выбросов стационарных дизельных установок на действующих предприятиях и объектах, а также при разработке предпроектной и проектной документации на новое строительство.

СОДЕРЖАНИЕ

Общие положения. 2

Оценки выбросов от стационарных дизельных установок. 2

Расчет выбросов с использованием усредненных показателей. 3

Оценки выбросов по данным технической документации завода-изготовителя и инструментального контроля. 5

Литература. 5

Приложение Оценка расхода и температуры отработавших газов. 6

Общие положения

1. Методика предназначена для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу стационарными дизельными установками при их эксплуатации.

2. В соответствии с Методикой производится расчет максимальных разовых за 20-ти минутный период времени и валовых за год выбросов в атмосферу стационарной дизельной установкой. В качестве исходных данных для расчета максимальных разовых выбросов используются сведения из технической документации завода-изготовителя дизельной установки об эксплуатационной мощности (если сведения об эксплуатационной мощности не приводятся, - то номинальной мощности), а для расчета валовых выбросов в атмосферу, - результаты учетных сведений о годовом расходе топлива дизельного двигателя.

3. Методика позволяет, в зависимости от наличия или отсутствия, а также полноты имеющейся информации по выбросам вредных веществ, приводимых в сопровождаемой технической документации на стационарную дизельную установку, или располагаемых возможностей на выполнение соответствующего инструментального контроля выбросов, осуществлять расчет выбросов:

с использованием усредненных значений удельных выбросов в зависимости от мощности и частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя;

по данным инструментального контроля выбросов в условиях эксплуатации.

4. Приведенные в документе усредненные удельные значения показателей выбросов отражают основные закономерности изменения параметров токсичности дизелей в зависимости от нагрузочно-скоростного режима работы силовой установки, а также мощности и быстроходности дизельного двигателя ^*[1], ^*[5], ^*[6]. При этом учитывается, что в реальной эксплуатации в течение года ^*[2], ^*[3], ^*[7] в соответствии с изменением характера внешних условий стационарная дизельная установка работает на некоторой совокупности установившихся дискретных режимов, для которой значения удельных выбросов усредняются ^*[5]. Принимаются во внимание также особенности организации рабочего процесса многоцилиндровых мощных дизельных установок.

5. Расчеты выбросов выполняются для следующих вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами стационарных дизельных установок:

• оксид углерода (СО);

•оксиды азота (NO_х) (в пересчете на NO₂);

• углеводороды (СН)¹⁾;

¹⁾ для стационарных дизельных установок при проведении расчетов загрязнения атмосферы используется ПДК_м.р. по керосину (код 2732) ^*[4].

• сажа (С);

• диоксид серы (SO₂);

• формальдегид (СН₂О);

• бенз(a)пирен (БП).

Оценки выбросов от стационарных дизельных установок

В соответствии с основными классификационными признаками мощности, быстроходности, числа цилиндров дизельных двигателей ^*[1], которые определяют способ организации рабочего процесса и, следовательно, токсикологические свойства выделяемых веществ, стационарные дизельные установки условно подразделяются на четыре группы (N_e - номинальная мощность, n - число оборотов, i - число цилиндров):

А - маломощные, быстроходные и повышенной быстроходности (N_e < 73,6 кВт, n = 1000 - 3000 мин^-1). Например, дизельгенераторы 0801 - 08011 (2Ч9,5/10), 1601 - 1612 (4Ч9,5/10), 3001 - 3012 (8Ч9,5/10); дизель-электрический агрегат 2Э-16А (4Ч8,5/11), А-01М и т.д.;

Б - средней мощности, средней быстроходности и быстроходные (N_e = 73,6 - 736 кВт, n = 500 - 1500 мин^-1). Например, газомотокомпрессор КС-550/4-64 (8Д22/22,5), автоматизированный дизель-электрический агрегат АСДА-200 (дизель 1Д12В-300), дизельгенератор ДГР 300/500-4 (64Н25/34), дизель-насосная установка ДНУ 120/70 (6ЧН12/14), энергетические установки на базе дизеля ЯМЗ-238, дизельгенераторы ДГА-315, 320 (6ЧН25/34), Г-72 (6ЧН36/45), КАС 315 (12ЧН18/20), КАС 630Р (12ЧН18/20), AC 630M (12ЧН18/20) и т.д.;

В - мощные, средней быстроходности (N_е = 736 - 7360 кВт, n = 500 - 1000 мин^-1). Например, буровой агрегат 1А-6Д49 (8ЧН26/26), 1-9ДГ (16ЧН26/26), 14ДГ (дизель 14Д40), Г-99 (6ЧН12А36/45), ПЭ-6 (12ЧН26/26), дизельгенератор ДГ-4000 (дизель 64Г базовой модели 61В-3) и т.д.;

Г - мощные, повышенной быстроходности, многоцилиндровые (N_e = 736 - 7360 кВт, n = 1500 - 3000 мин^-1, i > 30). Например, АСДГ-800 (42ЧСПН16/17), ДГ-2000 (56ЧСПН16/17) и т.д.

Современные требования стандартов зарубежных стран к выбросам стационарных дизельных установок существенно отличаются от требований стандартов Российской Федерации ^*[2], ^*[3]. Кроме того, после капитального ремонта, происходит изменение количества выбросов дизельными двигателями. В связи с тем, что в ряде организаций Российской Федерации находятся в эксплуатации как зарубежные стационарные дизельные установки, так и установки капитально отремонтированные, данные по выбросам корректируются в соответствии с указанными обстоятельствами.

Расчет выбросов с использованием усредненных показателей

6. Максимальный выброс i-того вещества (г/с) стационарной дизельной установкой определяется по формуле:

М_i = (1/3600) · е_М_i · Р_э (1)

е_М_i (г/кВт · ч) - выброс i-го вредного вещества на единицу полезной работы стационарной дизельной установки на режиме номинальной мощности, определяемый по таблице 1 или таблице 2;

Р_э (кВт) - эксплуатационная мощность стационарной дизельной установки, значение которой берется из технической документации завода изготовителя. Если в технической документации не указывается значение эксплуатационной мощности, то в качестве Р_э принимается значение номинальной мощности стационарной дизельной установки (N_e);

(1/3600) - коэффициент пересчета «час» в «сек».

Таблица 1

Значения выбросов е_М_i (г/кВт · ч) для различных групп стационарных дизельных установок до капитального ремонта

Группа	Выброс, г/кВт · ч
Группа	СО	NO_x	СН	С	SO₂	СН₂О	БП
А	7,2	10,3	3,6	0,7	1,1	0,15	1,3 · 10^-5
Б	6,2	9,6	2,9	0,5	1,2	0,12	1,2 · 10^-5
В	5,3	8,4	2,4	0,35	1,4	0,1	1,1 · 10^-5
Г	7,2	10,8	3,6	0,6	1,2	0,15	1,3 · 10^-5

Таблица 2

Значения выбросов е_М_i (г/кВт · ч) для различных групп стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт

Группа	Выброс, г/кВт · ч
Группа	СО	NO_x	СН	С	SO₂	СН₂О	БП
А	8,6	9,8	4,5	0,9	1,2	0,2	1,6 · 10^-5
Б	7,4	9,1	3,6	0,65	1,3	0,15	1,5 · 10^-5
В	6,4	8,0	3,0	0,45	1,5	0,12	1,4 · 10^-5
Г	8,6	10,3	4,5	0,75	1,3	0,2	1,6 · 10^-5

7. Валовый выброс i-того вещества за год (т/год) стационарной дизельной установкой определяется по формуле:

W_э_i = (1/1000) · q_э_i · G_т (2)

q_э_i (г/кг · топл.) - выброс i-го вредного вещества, приходящегося на один кг дизельного топлива, при работе стационарной дизельной установки с учетом совокупности режимов, составляющих эксплуатационный цикл ^*[2]; определяемый по табл. 3 или табл. 4;

G_т (т) - расход топлива стационарной дизельной установкой за год (берется по отчетным данным об эксплуатации установки);

(1/1000) - коэффициент пересчета «кг» в «т».

Таблица 3

Значения выбросов q_э_i (г/кг · топл.) для различных групп стационарных дизельных установок до капитального ремонта

Группа	Выброс, г/кг · топл.
Группа	СО	NO_x	СН	С	SO₂	СН₂О	БП
А	30	43	15,0	3,0	4,5	0,6	5,5 · 10^-5
Б	26	40	12,0	2,0	5,0	0,5	5,5 · 10^-5
В	22	35	10,0	1,5	6,0	0,4	4,5 · 10^-5
Г	30	45	15,0	2,5	5,0	0,6	5,5 · 10^-5

Таблица 4

Значения выбросов q_э_i (г/кг · топл.) для различных групп стационарных дизельных установок, прошедших капитальный ремонт

Группа	Выброс, г/кг · топл.
Группа	СО	NO_x	СН	С	SO₂	СН₂О	БП
А	36	41	18,8	3,75	4,6	0,7	6,9 · 10^-5
Б	31	38	15,0	2,5	5,1	0,6	6,3 · 10^-5
В	26	33	12,5	1,9	6,1	0,5	5,6 · 10^-5
Г	36	43	18,8	3,15	5,1	0,7	6,9 · 10^-5

8. Для стационарных дизельных установок зарубежного производства, отвечающих требованиям природоохранного законодательства стран Европейского Экономического Сообщества, США, Японии, значения выбросов по табл. 1, 2, 3, 4 могут быть соответственно уменьшены по СО в 2 раза; NO₂ и NO в 2,5 раза; СН, С, СН₂О и БП в 3,5 раза.

9. При внедрении различных природоохранных технологий (жидкостные и каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, «экологически чистые» виды топлив и т.п., табл. 5), эффективность очистки отработавших газов должна быть подтверждена соответствующими данными инструментального контроля выбросов в условиях эксплуатации стационарной дизельной установки.

Таблица 5

Сведения об эффективности природоохранных технологий

№ п/п	Наименование технологии	Вещество	% очистки
1.	Окисление в каталитическом нейтрализаторе (активная фаза платина Рt)	СО	90 - 95
		СН	70 - 80
		с	30 - 50
		СН₂О	50 - 60
2.	Окисление в каталитическом нейтрализаторе с принудительным разогревом реактора (активная фаза платина Pt)	со	98 - 100
		СН	98 - 100
		с	50 - 60
		СН₂О	90 - 95
3.	Окисление и фильтрация в регенерируемых каталитических фильтроэлементах (активная фаза платина Pt)	со	98 - 100
		СН	98 - 100
		с	90 - 95
		СН₂О	90 - 95
4.	Применение вододиспергированного топлива	NO_х	до 50
	Применение вододиспергированного топлива	с	60 - 80
5.	Применение топлива с пониженным содержанием серы	SО₂	До 95
6.	Восстановление NO₂ аммиаком в сотово-блочных катализаторах (активная фаза V₂O₅(WO₃)/(TiО₂))	NO_х	до 80
7.	Промывка в водных растворах (жидкостная нейтрализация)	NO_х	до 40
		С	до 50
		СН₂О	до 80

Оценки выбросов по данным технической документации завода-изготовителя и инструментального контроля

10. При наличии, в сопровождаемой стационарную дизельную установку документации, сведений о выбросах вредных веществ в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала дизеля, расчеты выбросов выполняются с использованием этих данных на основе учета в течение года режимов и времени работы на них установки. При этом значения расходов отработавших газов на стационарных режимах работы установки берутся из технической документации, или рассчитываются в соответствии с нормативным документом ^*[2], а для расчетов загрязнения атмосферы принимаются максимальные значения выбросов.

11. Инструментальные замеры выбросов должны выполняться на характерных, для условий реальной эксплуатации в течение года, режимах работы стационарной дизельной установки и использоваться в дальнейшем для расчета максимальных и валовых показателей выбросов аналогично п. 7 на основе учета в течение года данных по загрузке установки.

12. Допускается использовать комбинированные методы оценки выбросов стационарными дизельными установками на основе расчетов выбросов с использованием усредненных показателей и оценки выбросов по данным технической документации завода изготовителя и инструментального контроля.

Литература

*[1]. Теория двигателей внутреннего сгорания/Под. ред. проф. д-ра техн. наук Н.Х. Дьяченко. Л., Машиностроение (Ленингр. отделение), 1974.

*[2]. ГОСТ Р 51249-99. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. М., Издательство стандартов, 1999.

*[3]. ГОСТ Р 51250-99. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы определения. М., Издательство стандартов, 1999.

*[4]. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. СПб., 2000.

*[5]. Экспериментально-расчетная оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах работы/О.И. Демочка, В.Н. Ложкин и др. Технический отчет по НИР. СПб., НПО ЦНИТА, 1990.

*[6]. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М., Транспорт, 1985.

*[7]. Орлов Н.И., Смайлис В.И. Временные рекомендации по расчету выбросов от стационарных дизельных установок. Л., 1988.

Приложение

к методике расчета выбросов
загрязняющих веществ в
атмосферу от стационарных
дизельных установок

Оценка расхода и температуры отработавших газов

Расход отработавших газов от стационарной дизельной установки в соответствии с ^*[1] определяется по выражению:

G_o_г = G_в · {l + l/(j · a · L₀)}, (П1)

где G_в - расход воздуха, определяемый по соотношению ^*[1]:

G_в = (1/1000) · (1/3600) · (b_э · Р_э · j · a · L₀), (П2)

где: b_э - удельный расход топлива на эксплуатационном (или номинальном) режиме работы двигателя, г/кВт · ч (берется из паспортных данных на дизельную установку);

j ≈ 1,18 - коэффициент продувки;

a ≈ 1,8 - коэффициент избытка воздуха;

L₀ ≈ 14,3 кг воздуха/кг топлива - теоретически необходимое количество кг воздуха для сжигания одного кг топлива; значение остальных коэффициентов и параметров такое же, как и в (1) и (2).

После подстановки (П2) в (П1) окончательная формула для расчета расхода отработавших газов от стационарной дизельной установки приобретает вид:

G_o_г ≈ 8,72 · 10^-6 · b_э · Р_э, кг/с. (П3)

Объемный расход отработавших газов определяется по формуле:

Q_o_г = G_o_г/γ_o_г, м³/с, (П4)

где: γ_o_г - удельный вес отработавших газов, рассчитываемый по формуле:

γ_o_г = {γ_o_г (при t = 0 °C)}/(1 + Т_o_г/273), кг/м³, (П5)

где: {γ_o_г (при t = 0 °C)} - удельный вес отработавших газов при температуре, равной 0 °С; значение которого согласно ^*[1], ^*[6] можно принимать 1,31 кг/м³;

Т_ог - температура отработавших газов, K.

При организованном выбросе отработавших газов в атмосферу, на удалении от стационарной дизельной установки (высоте) до 5 м, значение их температуры можно принимать равным 450 °С, на удалении от 5 до 10 м - 400 °С.