Химический и физический состав выбросов

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при

поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последним относятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии. К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферный озон.

Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и котельные.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом

выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух

окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.

Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода.

б) Сернистый ангидрид.

в) Серный ангидрид.

г) Сероводород и сероуглерод.

д) Оксиды азота.

е) Соединения фтора.

ж) Соединения хлора.

В соответствии со ст. 22 ФЗ-№ 96 «Об охране атмосферного воздуха» «Инвентаризация выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их источников" юридические лица, имеющие источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, проводят инвентаризацию выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их источников в порядке, определенном федеральным органом исполнительной власти в области охраны окружающей среды (в настоящее время - Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору, далее - Ростехнадзор).

Инвентаризацию выбросов вредных веществ в атмосферу (в дальнейшем - "инвентаризацию") проводят все действующие предприятия, организации, учреждения независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, производственная деятельность которых связана с выбросом загрязняющих веществ в атмосферу.

Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу является систематизацией сведений о распределении источников выбросов на территории, количестве и составе выбросов.

Инвентаризация является основой для ведения всей воздухоохранной деятельности. Основной целью инвентаризации является выявление и учет источников загрязнения атмосферы (ИЗА), определение количественных и качественных характеристик выбросов загрязняющих веществ для:

- подготовки исходных данных для нормирования выбросов и установления нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов ЗВ в атмосферу (ПДВ и ВСВ) предприятий;

- подготовки исходных данных для оценки загрязнения атмосферы (в частности, в рамках расчетного мониторинга загрязнения атмосферы);

- контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов;

- ведения статистической отчетности о выбросах;

- контроля работы пылеулавливающих и газоочистных установок (ГОУ) и выработки рекомендаций по улучшению их эффективности;

- разработки и установления технических нормативов выбросов (ТНВ) вредных (загрязняющих) веществ для передвижных и стационарных источников выбросов от технологических процессов и оборудования;

- оценки экологичности используемых технологий;

- формирования компьютерной базы данных об ИЗА в разрезе предприятия, отрасли, города и региона.

2. При инвентаризации должны быть выявлены и учтены все возможные источники выделения и выброса ЗВ в атмосферу, которые постоянно или временно эксплуатируются или хранятся на производственной территории предприятия (в т.ч. и передвижные), а также вредные вещества, которые могут выделиться или образоваться при осуществлении всех процессов, предусмотренных технологическим регламентом производства.

Все источники, относящиеся к конкретной территории предприятия, являются стационарными источниками выброса вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.

Стационарным источником выброса вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух является любой (точечный, площадной и т.д.) источник с организованным или неорганизованным выбросом вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, дислоцируемый или функционирующий постоянно или временно в границах участка территории (местности) объекта, предприятия, юридического или физического лица, принадлежащего ему или закрепленного за ним в соответствии с действующим законодательством.

Стационарные источники выброса вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух подразделяются на два типа:

- источники с организованным выбросом;

- источники с неорганизованным выбросом.

Наиболее часто употребляется краткая форма данных терминов: "организованный источник" и "неорганизованный источник".

Под организованным выбросом понимается выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы; под неорганизованным выбросом понимается выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы вентиляционных систем, местных отсосов в местах загрузки, выгрузки или хранения сырья, топлива, полупродуктов и продуктов и т.д.

3. Работы по инвентаризации можно подразделить на следующие основные этапы:

- изучение технологического регламента (карты техпроцесса) и составление перечня загрязняющих веществ, которые могут выделяться (образоваться) в ходе технологических процессов. При этом учитываются результаты инструментального и расчетного определения выбросов при предыдущей инвентаризации (для действующих объектов), данные проектной документации (для вновь вводимых в действие реконструируемых объектов) и действующие расчетные методики определения выделений (выбросов) в атмосферный воздух различными производствами;

- подготовка карты-схемы промплощадок предприятия, для которых проводится инвентаризация;

- кодификация и определение координат ИЗА.

Для определения количественных и качественных характеристик выделений и выбросов ЗВ в атмосферу используются инструментальные и расчетные (расчетно-аналитические) методы.

К основным источникам с организованным выбросом относятся:

- дымовые и вентиляционные трубы;

- вентиляционные шахты;

- аэрационные фонари;

- дефлекторы.

Расчетные методы применяются, в основном, для определения характеристик неорганизованных выделений (выбросов).

К неорганизованным источникам относятся:

- неплотности технологического оборудования (пропуски технологических газов через уплотнения перекачивающего оборудования и запорно-регулирующую арматуру, расположенную вне вентилируемых помещений), в том числе работающего при избыточном давлении;

- факельные установки и амбары для сжигания некондиционного углеводородного сырья;

- открытое хранение топлива, сырья, материалов и отходов, в том числе пруды-отстойники и накопители, нефтеловушки, шламо- и хвостохранилища, золоотвалы, отвалы горных пород, открытые поверхности испарения и т.п.;

- взрывные работы;

- погрузочно-разгрузочные работы, в том числе маршруты перемещения сыпучих материалов;

- карьеры добычи полезных ископаемых, открытые участки их дробления и рассева на фракции;

- оборудование и технологические процессы, расположенные в производственных помещениях, не оснащенных вентиляционными установками, а также расположенные на открытом воздухе (например, передвижные сварочные посты, пилорамы и т.д.).

В рамках работ по учету, нормированию и контролю выбросов стационарных источников к неорганизованным источникам также относятся:

- транспортные средства, хранящиеся или эксплуатируемые на производственной территории (автотранспорт, тепловозы, дорожная и строительная техника, речные и морские суда в акватории порта и т.п.);

Методики по расчетному определению выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферный воздух от различных производств включаются в перечень документов, рекомендуемых к применению Ростехнадзором в установленном порядке.

При использовании определенного расчетного метода надо удостовериться, что выбранные для расчета удельные технологические показатели выделений и выбросов соответствуют именно тому технологическому оборудованию, сырью (материалам), которые используются на данном предприятии (цехе, участке).

Как правило, расчетные методы используют одно значение удельного выделения (выброса), которое представляет собой среднее значение, отнесенное к единице сырья, продукции, времени работы оборудования и т.д.

Если расчетная методика содержит несколько значений удельных выделений (выбросов) или диапазон их изменения, то для определения разовой мощности выделения (выброса) (г/с) следует брать наибольшее значение.

При отсутствии в расчетных методиках конкретных формул для определения максимальных разовых выделений (выбросов) (г/с) их значения рассчитываются исходя не из значений годового расхода сырья (материалов), а устанавливаются исходя из максимального расхода сырья (материалов) в единицу времени (как правило, не более часа) при максимальной производительности процесса.

Расчет выделений (выбросов) проводится с учетом возможных различий в работе производств, участков, агрегатов и т.п. при разных режимах работы, в частности на разных стадиях многостадийных технологических процессов.

При использовании расчетных методов следует также учитывать длительность работы источника, когда она менее 20 минут (например, при сварочных работах), и температуру выбрасываемой пылегазовоздушной смеси (при этом имеется в виду, что расходы воздуха вентиляционными установками, установленными в производственном помещении, согласно имеющимся на эти установки паспортам (сертификатам), отнесены к нормальным условиям).

Выброс вредных веществ в атмосферу должен производиться таким образом, чтобы загрязнение воздушной среды в приземном слое не превышало установленных предельно-допустимых концентраций (ПДК). В ходе расчета могут устанавливаться:

1. С_М – максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы для сравнения ее с ПДК.

2. Н – минимальная высота трубы или вентиляционной шахты для обеспечения ПДК вредных веществ в приземном слое воздуха.

3. ПДВ – предельно-допустимый выброс вредных веществ, обеспечивающий концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы не выше ПДК.

4. С_М.Т – соответствующая ПДВ максимальная концентрация вредных веществ в устье выбросной трубы или шахты.

Формулами для расчетов служат

1. Максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы:

(1)

где

С_М – максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы, мг/м³;

А- коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в зависимости от климатической зоны страны; коэффициент А колеблется в зависимости от потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) от 140 для Центральной части Европейской территории России до 250 – для Сибири, Дальнего Востока. В ОНД–86 приводятся 5 его значений: 140, 160, 180, 200, 250.

М - масса выбрасываемых вредных веществ, г/с;

n- безразмерный коэффициент, зависящий от параметра V^/_м, указывающего на опасную скорость ветра на уровне флюгера; коэффициент n принимается равным:

n = 1 при ;

при (2)

при .

Параметр , указывающий на опасную скорость ветра, определяется по формуле

, (3)

где,

- скорость выхода газов в сечении устья трубы, м/с

. (4)

К – коэффициент, зависящий от диаметра устья и объема выброса;

Коэффициент К

……………… (5),

где

V – объем выбрасываемых газов, м³/с;

D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м;

F- безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе; коэффициент F принимается равным:

F = 1,0 для газообразных выбросов и мелкодисперсной пыли;

F = 2,0 при коэффициенте очистки выбросов η ≥ 90 %;

F = 2,5 при 75 % ≤ η < 90 %;

F = 3,0 при η < 75 %.

Н - высота выброса (для холодных выбросов – высота трубы), м;

2. Минимальная высота трубы или вентиляционной шахты для обеспечения ПДК вредных веществ в приземном слое воздуха.

(6)

где

А- коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в зависимости от климатической зоны страны; коэффициент А колеблется в зависимости от потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) от 140 для Центральной части Европейской территории России до 250 – для Сибири, Дальнего Востока. В ОНД–86 приводятся 5 его значений: 140, 160, 180, 200, 250.

М - масса выбрасываемых вредных веществ, г/с;

F- безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе; коэффициент F принимается равным:

F = 1,0 для газообразных выбросов и мелкодисперсной пыли;

F = 2,0 при коэффициенте очистки выбросов η ≥ 90 %;

F = 2,5 при 75 % ≤ η < 90 %;

F = 3,0 при η < 75 %.

D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м;

V – объем выбрасываемых газов, м³/с;

С_Д – допустимая приземная концентрация вредности в приземном слое, определяемая как разность предельно-допустимой (С_ПДК) и фоновой (С_Ф) концентраций, мг/м³.

С_Д = С_ПДК – С_Ф