Аналитический обзор методик выбора оптимальных параметров дымовых труб

Наиболее значимые технические решения должны оптимизироваться с помощью технико-экономического анализа, что позволяет уменьшить затраты на их реализацию. В связи с тем, что от скорости газов в стволе дымовой трубы зависит ее диаметр и высота, этот параметр является определяющим при проведении технико-экономического анализа. Однако существующие в Российской Федерации методики и нормативные документы, касающиеся строительства и проектирования дымовых труб учитывают не все необходимые характеристики и параметры, например, экономическую составляющую определения оптимальной скорости газов. ЦЕЛЬ. Обзор зарубежных источников, в которых рассматриваются указанные вопросы и проблемы. МЕТОДИКА. Для обзора были выбраны нормативные документы и научные работы, опубликованные в технически наиболее развитых странах. РЕЗУЛЬТАТЫ. В ходе анализа методологии моделирования рассеивания примесей и расчета высоты дымовой трубы были сделаны выводы о том, что, несмотря на большое количество расчетных моделей, наиболее точными являются модели рассеяния вредных примесей в воздухе, основанные на метеорологических данных, характерных для конкретного региона. Однако ни одна из рассмотренных методик выбора основных размеров дымовой трубы не основана на определении оптимальной скорости выхода газов, исходя из технико-экономического анализа. Выбор скорости газов носит рекомендательный характер и в основном связан с условиями формирования начального участка дымового факела и не зависит от стоимости трубы. Разрабатываемая в России методика позволяет учесть более широкий спектр условий работы дымовой трубы, в т.ч. и для переходного этапа к «Зеленой энергетике», когда состав продуктов сгорания будет меняться в зависимости от доли водорода в котельном топливе.

1. Приказ Минстроя России от 14.12.2017 №1667/пр «об утверждении свода правил трубы промышленные дымовые. правила проектирования».

2. СП 375.1325800.2017. Трубы промышленные дымовые. Правила проектирования. М.: Изд-во стандартов, 2018.

3. Model Code for Steel Chimneys - the CICIND Chimney Standard, ISBN 1-902998-16-

4. , Revision 2010, Zürich, Switzerland.

5. Environment Act 1995 - Act Chapter 25 1995. Department of the Environment London. H.M.S.O.

6. Environmental Protection Act 1990, 1993. Technical Guidance Note (Dispersion) D1, Guidance’s on Discharge Stack Heights for Polluting Emissions, London: HMIP.

7. The Third Edition of the 1956 Clean Air Act Memorandum on Chimney Heights (Department of the Environment, (1981)) London. H.M.S.O.

8. The Clean Air Act 1993/Act Chapter 25. 1993. Department of the Environment London. H.M.S.O.

9. EPA. “Guideline for Determination of Good Engineering Practice Stack Height (Technical Support Document for the Stack Height Regulation) Revised,” USEPA Office of Air Quality, Planning and Standards, Research Triangle Park, North Carolina, EPA–45014–80–023R, 1985.

10. EPA, “Guideline for Use of Fluid Modeling to Determine Good Engineering Practice Stack Height,” USEPA Office of Air Quality, Planning and Standards, Research Triangle Park, North Carolina, EPA–450/4–81–003, July 1981.

11. Ronald L. Petersen «Justifying a GEP Stack Height Taller than the EPA Formula Height» June 2015 108th Annual A&WMA Conference and Exhibition At: Raleigh, NC

12. Greenway A.R., Cermak J.E., Petersen R.L and H.C. McCullough. “Physical Modeling Studies for GEP Stack Height Determinations,” 74th Annual Meeting of the APCA, Paper No. 81–20.3, CEP80–81 JAP–JEC33, Philadelphia, Pennsylvania, June 21–26, 1981.

13. Halitsky J.A., Petersen R.L., Taylor S.D., et al. “Nearby Terrain Effects on a Good Engineering Practice Stack Height,” paper to be presented at 79th Annual APCA Meeting in Minneapolis, Minnesota, 1986.

14. Petersen R.L., Parce D.K., West J.L., et al. “Effect of a Nearby Hill on Good Engineering Practice Stack Height,” 86th Annual AWMA Conference, Denver, CO, June 14-18, 1993.

15. Petersen R.L. “Fluid Modeling for Good Engineering Practice Stack Height at Homer City Generating Station,” prepared for TRC Environmental Consultants, Inc., East Hartford, CT, by Cermak Peterka Petersen, Inc., Report No. 86-0338, October, 1987.

16. Snyder W.H. “Guideline for Fluid Modeling of Atmospheric Diffusion,” USEPA, Environmental Sciences Research Laboratory, Office of Research and Development, Research Triangle Park, North Carolina, Report No. EPA600/8–81–009, 1981.

17. EPA. AERSURFACE User’s Guide, EPA–454/B–08–001, USEPA Office of Air Quality Planning and Standards, Air Quality Assessment Division, Air Quality Modeling Group, Research Triangle Park, North Carolina, 2008.

18. Petersen R.L. and A. Beyer-Lout. Fluid Modeling Good Engineering Practice Stack Height Determination for the Rhinelander Mill Stack S09, CPP Report 7835, October 2014.

19. Panofsky and Dutton. “Atmospheric Turbulence,” John Wiley & Sons, Inc., 1984.

20. Cimorelli A.J., Perry S.G., Venkatram A., et al. “AERMOD: Description of Model Formulation,” EPA-454/R-03-004, September 2004.

21. Petersen R.L. “Dispersion Comparability of the Wind Tunnel and Atmosphere for Adiabatic Boundary Layers with Uniform Roughness,” Seventh Symposium on Turbulence and Diffusion, American Meteorological Society, Boulder, CO, November 12-15, 1985.

22. Thomas F.W., Carpenter S.B. & Gartrell F.E. (1963) Stacks-How High? Journal of the Air Pollution Control Association, 13:5, 198-204. doi: 10.1080/00022470.1963.10468165.

23. Directive 2000/76/EC of the European Parliament and of the Council of 4 December 2000 on the incineration of waste, Official Journal L 332.

24. Real Decreto 430/2004, de 12 de marzo, por el que se establecen nuevas normas sobre limitación de emisiones a la atmósfera de determinados agentes contaminantes procedentes de grandes instalaciones de combustión, y se fijan ciertas condiciones para el control de las emisiones a la atmósfera de las refinerías de petróleo. Ministry of Industry, Spain.

25. Sweden Environmental Protection Agency regulations amending the Environmental Protection Agency regulations (NFS 2002:26) on air emissions of sulphur dioxide, nitrogen oxides and dust from combustion installations with a rated thermal input of 50 MW or more, of 31st March 2010).

26. Technical Instructions on Air Quality Control- TA Luft of 24 July 2002. Federal Ministry of Environment, Germany.

27. Central Board for the prevention and control of water pollution, New Delhi, (1985). A method to determine the minimum stack height, Control of Urban Pollution Series: CUPS/13/1984-85.

28. Central Pollution Control Board, (1994). Report on Design and operating parameters of Electrostatic Precipitators, Programme Objective Series: PROBES/45/1992, September 1994, pp.3, 20-22.

29. Central Pollution Control Board, (1996). Pollution Control Acts, Rules, and Notifications issued thereunder, Pollution Control Series: PCL/2/1992 (V.1).

30. George KV, Chalapati Rao CV, Labhsetwar P K and Hasan M. Z. 2002 “Minimum Stack Height Formula for Coal Based Thermal Power Plant in Northern India” J. Institut. Engineers (India), Environ. Engg. Div. 2002.V. 82. pp 31-34.

31. National Standard of the People’s Republic of China. GB 13223–2011: Emission standard of air pollutants for thermal power plants. Chinese standard. Beijing: Ministry of Environmental Protection of the PRC; 2011. Chinese.

32. National Standard of the People’s Republic of China. GB 13223–2003: Emission standard of air pollutants for thermal power plants. Chinese standard. Beijing: Ministry of Environmental Protection of the PRC; 2003. Chinese.

33. National Standard of the People’s Republic of China. HJ 2000-2010: Technical guidelines for air pollution control projects; 2010. Chinese.

34. Von Hohenleiten H.L. & Kent R.H. (1954) Economic and Engineering.

35. Considerations in the Design of Stacks for Good Gas Dispersion, Air Repair, 3:3, 195-200, doi:10.1080/00966665.1954.10467628.

36. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants Industrial Emissions Directive 2010/75/EU Integrated Pollution Prevention and Control) JOINT RESEARCH CENTRE Institute for Prospective Technological Studies Sustainable Production and Consumption Unit European IPPC Bureau Final Draft (June 2016).

37. Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. М., «Энергия», 1975, 312 с.

38. Zroichikov N.A., Saparov M.I., Gribkov A.M., Mirsalikhov K.M. A general-purpose procedure for the calculation of the optimum gas velocity in gas exhaust ducts of stacks at thermal power stations. Thermal Engineering. 2020. Т. 67. № 3. pp. 157-164. doi: 10.1134/S0040601520030064

39. Zroichikov N.A., Gribkov A.M., Saparov M.I., Mirsalikhov K.M. Analysis of the Benefits of TPP’s Three-Barrel Smokestacks. Thermal Engineering. 2020. Т. 67. №9 pp. 610–616. doi: 10.1134/S0040601520090116.

40. Gribkov A.M., Chichirova N.D., Fedorenkov D.I. Modelling of the Initial Part of a Smoke Plume from a Four-Flue Stack at a Thermal Power Station. Thermal Engineering. 2020. Т. 67. №10 pp. 724–732. doi: 10.1134/S0040601520100043.

41. Gribkov A.M., Zroichikov N.A. & Prokhorov V.B. Plume trajectory formation under stack tip self-enveloping. Thermal Engineering. 2020. Т. 64. №10 pp, 745–752 (2017). doi: 10.1134/S0040601517100032.