МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
к установкам очистки газов

     
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Цель методического пособия "Экологические требования к установкам очистки газов" - выбор (или оценка примененного) газоочистного оборудования, а также вспомогательных устройств, обеспечивающих необходимый уровень очистки технологических газов и аспирационного воздуха от содержащихся в них загрязняющих веществ (ЗВ) перед отводом газов (воздуха) в атмосферу или возвратом обратно в рабочую зону.

"Экологические требования к установкам очистки газов" (УО) базируются на количественной и качественной оценке источника выброса, устанавливают подход к выбору необходимой эффективности очистки отходящих от источника выброса газов (воздуха), определяют технические решения, обеспечивающие надежное функционирование УО. Технические решения включают метод очистки, тип газоочистного оборудования (ГО); устройства для транспортировки очищаемых газов (воздуха), выгрузки и транспортировки пыли и шламов, возможные пути утилизации пыли, шламов и очищенных газов, средства контроля работы УО.

Сведения об организации отвода газов (воздуха) от источника их образования (источника выброса) в настоящем методическом пособии не рассматриваются. В тех технологических процессах, где осуществляется полное укрытие технологического оборудования (инкапсулирование) с целью полного предотвращения поступления ЗВ в производственное помещение, конструкция отводящего устройства разрабатывается при проектировании технологического оборудования и определяется техническими условиями работы этого оборудования.

При удалении загрязненных газов (воздуха) с помощью воздухозаборных устройств (местных отсосов), применяемых в системах вытяжной вентиляции, выбор воздухозаборных устройств осуществляется на основании требований, предъявляемых к их устройству [1, 2].

Данное методическое пособие предназначено для специалистов в области технологических и аспирационных выбросов, занимающихся вопросами разработки и эксплуатации систем очистки газов, обоснованием норм выбросов в окружающую среду, сертификацией на экологическую безопасность технологических производств, а также для специалистов государственных служб экологического контроля Российской Федерации, ответственных за экспертную оценку разрабатываемого ГО и контролирующих эффективность действующего ГО.

   1.1. Нормативные источники информации

В настоящем документе использованы следующие нормативные документы:

1. Закон РСФСР "Об охране окружающей природной среды", 03.03.92 г.

2. "Основные положения государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития". Указ Президента Российской Федерации N 236 от 04.02.94 г.

3. ГОСТы системы 17 "Охрана природы".

4. ГОСТы системы 12 "Пожаровзрывобезопасность".

5. СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения".

6. СНиП 3.05.04-85 "Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации".

7. СНиП 2.04.05-85 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха".

8. Сборник законодательных нормативных методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий. Л., Гидрометеоиздат, 1986, 320 с.

9. "Охрана атмосферного воздуха" (Рекомендации по организации воздухоохранной деятельности на предприятии). Московская государственная инспекция по охране атмосферного воздуха. М., 1993, 250 с.

    1.2. Определения и сокращения

В настоящем документе применены следующие термины и сокращения:

- газоочистное оборудование (ГО) - аппараты, устройства, машины, предназначенные для очистки газов (воздуха) от ЗВ

- установка (система) очистки газов (УО) - совокупность устройств, оборудования (включая ГО), обеспечивающая комплексное решение задачи очистки газов (воздуха), включая использование уловленной пыли и шламов;

- вентиляционная система очистки (ВО) - УО, предназначенная для очистки аспирационного воздуха от ЗВ;

- загрязняющие вещества (ЗВ) - вещества, содержащиеся в выбросах, способные оказывать вредное воздействие на здоровье человека;

- ПДК - предельно-допустимая концентрация ЗВ;

- ПДК р.з. - предельно-допустимая концентрация ЗВ в воздухе рабочей зоны;

- ПДВ - предельно-допустимый выброс ЗВ;

- ПДС - предельно-допустимый сброс ЗВ (со сточными водами).

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. ЗВ, попадая в атмосферный воздух, могут оказывать на человека как специфическое (характерное только для данного соединения), так и общетоксическое действие.

Для оценки степени токсического действия применяются следующие понятия: летальная (смертельная) концентрация, вызывающая при дыхании гибель 50% подопытных животных - и пороговая или наименьшая концентрация - , вызывающая тот или иной отрицательный эффект при однократном воздействии на животных. Отношение =ОП, называемое зоной однократного воздействия, характеризует степень опасности вещества.

По величине ОП промышленные вещества разделены на четыре класса опасности:

1 класс - вещества чрезвычайно опасные (ОП<6);

2 класс - вещества высокоопасные (ОП=6-18);

3 класс - вещества умеренно опасные (ОП=18,1-54);

4 класс - вещества малоопасные (ОП>54).

Концентрация для человека меньше примерно в 2,5 раза, чем для подопытных животных, что служит обоснованием коэффициента запаса при установлении нормативов уровня загрязнения атмосферного воздуха.

2.2. В Российской Федерации действует система санитарно-гигиенического нормирования уровня загрязнения воздуха, основанная на установлении предельно-допустимых концентраций (ПДК). Размерность ПДК - мг/м.

Нормативы ПДК устанавливаются Государственным комитетом Российской Федерации по санитарно-эпидемиологическому надзору, имеют законодательный статус и приводятся в регулярно дополняемых списках ПДК [3, 4].

На содержание ЗВ устанавливаются два типа ПДК: в воздухе рабочей зоны производственных помещений ПДК р.з. и в атмосферном воздухе населенных пунктов (в воздухе санитарной зоны). Для одних и тех же ЗВ ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов значительно ниже, чем ПДК для воздуха рабочей зоны производственных помещений.

2.3. Для каждого источника загрязнения атмосферы устанавливается величина предельно-допустимого выброса (ПДВ). Размерность ПДВ - г/с (т/год).

Обоснование величины ПДВ производится по нормативным материалам [5, 6] с обязательным соблюдением условий, что выбросы ЗВ данным источником и совокупностью других с учетом рассеивания ЗВ в атмосфере не создадут приземных концентраций, превышающих ПДК.

2.4. Функционирование УО, как и ГО, характеризуется двумя основными параметрами: эффективностью улавливания ЗВ и энерго-экономическими показателями.

Эффективность улавливания выражается в виде отношения ПДВ, где: - концентрация ЗВ после очистки (т.е. после прохождения очищаемым газовым потоком УО), г/м - объемный расход очищаемого газа (воздуха), м/с.

Условием оптимального функционирования УО является:

                                                        (1)

Это условие необязательно для ГО, так как в составе УО возможна последовательная установка различных типов, а иногда и идентичных образцов ГО, задача которых обеспечить необходимое значение на выходе из УО.

Эффективность УО рассчитывается по формуле:

,                                                                    (2)

где - концентрация ЗВ на входе в УО, г/ м, а эффективность ГО - из выражения:

,                                                              (3)

где - концентрация ЗВ на выходе из ГО, г/ м.

Если УО состоит из одной ступени очистки, т.е. базируется на применении одного вида ГО, величина .

2.5. Энерго-экономический показатель определяется затратами энергии на осуществление процесса улавливания ЗВ из очищаемых газов (воздуха) в УО и ГО.

Поскольку УО включают в себя ГО, величина для УО будет всегда больше, чем для ГО.

Величина выражается в затратах энергии (кДж), которые необходимы для очистки от ЗВ 1000 м газов (воздуха). Поскольку для достижения необходимого уровня очистки () возможно применение различных видов ГО (или даже нескольких в составе УО), значения для решения одной и той же задачи по очистке отходящих газов (воздуха) могут отличаться и значительно.

Логичное стремление к минимально возможному значению на практике не всегда оправдано, так как помимо получения требуемой эффективности улавливания ЗВ необходимо обеспечение надежности работы УО и ГО в течение длительного периода эксплуатации

.

2.6. При разработке УО и выборе ГО приходится учитывать целый ряд конкретных производственных факторов: наличие свободных площадей, целесообразность применения того или иного способа очистки (например, сухого или мокрого), уровень эксплуатации и др.

Поэтому при выборе ГО, а также принципиальных схем УО эти факторы принимаются во внимание наряду с показателем .

2.7. Решающее значение для выбора ГО и, соответственно, определения величины принадлежит параметрам, характеризующим физико-химические свойства ЗВ. Эти параметры определяют не только экологическую опасность источника выброса, но и наиболее целесообразные способы ее ликвидации.

Возможны два основных вида ЗВ: взвешенные (аэрозольные) частицы, твердые или жидкие, и газообразные (парообразные).

Среди свойств, характеризующих взвешенные частицы, наиболее существенными с точки зрения решения задачи улавливания являются токсичность, концентрация, дисперсный и химический состав, плотность, аутогезия, абразивность, смачиваемость, гигроскопичность, растворимость, возможность электрической зарядки и удельное электрическое сопротивление, возгораемость и взрывоопасность. Методы определения количественных значений вышеперечисленных свойств изложены в [7-9].

Газообразные ЗВ характеризуются токсичностью, концентрацией, химическим составом, плотностью, растворимостью, возгораемостью и взрывоопасностью. Указанные свойства, а также методы их определения приведены в [10, 11].

2.8. Существенное значение для выбора ГО и схемы УО имеют также параметры, характеризующие физико-химические свойства очищаемых газов (воздуха) и условия производства, где предполагается разместить УО.

Показатели физико-химических свойств очищаемых газов (воздуха) включают расход (по массе), химический состав, температуру, давление, возгораемость и взрывоопасность [7].

2.9. Условия производства регламентируют наличие свободных площадей для размещения УО, место их возможного расположения в зависимости от климатических условий (помещение, открытый воздух), энергообеспечение (наличие и параметры подводимого электротока, пара, сжатого воздуха, технической воды и т.п.), график и режим работы технологического оборудования, возможности утилизации вторичных отходов (пыли, шламов, очищенного газа), уровень технической подготовки обслуживающего персонала.

2.10. Условия производства и физико-химические свойства очищаемых газов (воздуха) и улавливаемых ЗВ представляются заказчиком УО в виде "Опросного листа", приведенного в Приложении А.

3. СВОЙСТВА ОЧИЩАЕМЫХ ГАЗОВ

3.1. Очищаемые газы, как правило, являются влажными, т.е. представляют собой смесь сухого газа с парами жидкости (чаще всего воды). Состояние влажного газа определяется температурой и давлением. С достаточной для технических расчетов точностью влажный газ подчиняется всем законам смеси идеальных газов, т.е. к нему могут быть применены все классические законы теплофизики и термодинамики.

3.2. Одним из основных показателей очищаемых газов (воздуха) является температура газового потока, которая в сочетании с давлением газа и концентрацией паров в нем определяет его рабочий объем. Газы, имеющие температуру выше 300 °С, обычно называются высокотемпературными. При транспортировке и обработке высокотемпературных газов (выше 500 °С) не может устанавливаться оборудование из обычной углеродистой стали (без применения коррозионностойких покрытий).