Оцінка викидів забруднюючих речовин при спалюванні мало- та високосірчистих мазутів

Abstract

В статті показана проблема забруднення довкілля при застосуванні мазутів у теплових та енергетичних установках. Використання високосірчистих мазутів для забезпечення роботи теплоелектроцентралей, теплоелектростанцій та котельних у стаціонарному устаткуванні в Україні заборонене з 2018 року. Світовими тенденціями стала потенційна заборона цього виду палива для роботи пересувних джерел викиду, зокрема морського транспорту. Тому метою роботи стало обґрунтування вимог національного законодавства та визначення переваг малосірчистих мазутів у порівнянні із високосірчистими. В статті наведена оцінка викидів шкідливих речовин, зокрема суспендованих твердих частинок, сполук сірки, азоту, вуглецю, ванадію, органовмісних летких сполук при спалюванні мазутів із різним хімічним складом. Завданнями роботи стала оцінка хімічного складу досліджуваних палив, ефективності роботи очисного устаткування, процесів зв’язування поллютантів золою та розрахунок за визначеними даними коефіцієнтів емісії забруднюючих речовин та величини їх викидів при згорянні тонни палива у топках енергетичного та теплового устаткування. У роботі застосовані розрахункові методи визначення викидів в атмосферне повітря при спалюванні палив на основі показників емісій забруднюючих речовин, що містяться у викиді за методикою Українського наукового центру технічної екології, що розроблена із використанням міжнародних методичних рекомендацій та стандартів. Приведений розрахунок викидів шкідливих речовин при спалюванні мазутів може бути використаний при розробці підприємствами, що забруднюють атмосферне повітря, дозвільних документів. При проведенні порівняльного аналізу виявлені високі значення по викидам діоксиду сірки по високосірчистим мазутам, за іншими показними викиди забруднюючих речовин при спалюванні різних видів мазутів є схожими. У статті також визначено, що більша частка вуглецю досліджуваних палив переходить у викид діоксиду вуглецю і менша – у викид оксиду вуглецю. Більша частка азоту переходить у викид оксиду азоту і менша – у викид оксиду діазоту. Таким чином, в роботі доведена небезпека високосірчистих мазутів з точки зору викидів сполук сірки, однак при застосуванні технологій щодо зниження вмісту сірки такі мазути можуть застосовуватись на рівні із малосірчистими, оскільки мають схожий якісний і кількісний склад викидів інших забруднюючих речовин.

The article shows the problem of environmental pollution when using fuel oil in thermal and power plants. The use of high sulfur fuel oil to ensure the operation of cogeneration plants, thermal power and boiler plants in stationary equipment in Ukraine has been prohibited since 2018. The potential ban of using of this type of fuel for the operation of mobile emission sources, including maritime transport has become an international trend. Therefore, the aim of the work was to substantiate the requirements of national legislation and to determine the advantages of low-sulfur fuel oil in comparison with high-sulfur. The article provides an estimate of emissions of harmful substances, including suspended solids, sulfur, nitrogen, carbon, vanadium compounds, organo-containing volatile compounds during the combustion of fuel oils with different chemistry. The tasks of the work were to evaluate the chemistry of the studied fuels, the efficiency of the treatment equipment, the processes of binding pollutants with ash, and the calculation of the emission factors of pollutants and the values of their emissions during the combustion of a ton of fuel in the furnaces of power and heating equipment. The paper used calculation methods for determining emissions into the air during fuel combustion based on indicators of emissions of pollutants contained in the emissions, according to the methodology of the Ukrainian Scientific Center of Technical Ecology, developed using international guidelines and standards. The above calculation of emissions of harmful substances during the burning of fuel oil can used in the development of permits by enterprises polluting the atmospheric air. When conducting a comparative analysis, high values were determined for sulfur dioxide emissions for high sulfur fuel oil, for other indicators, pollutant emissions during the combustion of various types of fuel oil are similar. The article also determined that most of the carbon in the studied fuels goes into carbon dioxide emissions and a smaller part – into carbon monoxide emissions. Most of the nitrogen goes into the emission of nitric oxide and a smaller part – into the emission of dinitric oxide. Thus, the work proved the danger of high-sulfur fuel oil in terms of sulfur compounds emissions, however, when using sulfur reduction technologies, such fuel oil can also be used as low-sulfur fuel, since they have a similar qualitative and quantitative composition of emissions of other pollutants.