Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 113.38.02-2019 "Наилучшие доступные технологии. Методические рекомендации по оценке затрат предприятий электроэнергетики по снижению выбросов загрязняющих веществ для достижения ими технологических показателей наилучших доступных технологий" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 августа 2019 г. N 557-ст)

Best available techniques. Guidelines for estimating the cost of power industry enterprises to reduce emissions of pollutants to achieve the technological indicators of the best available techniques

ОКС 13.020

Дата введения - 1 мая 2020 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Разработан Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-исследовательский институт "Центр экологической промышленной политики" (ФГАУ "НИИ "ЦЭПП"), Федеральным государственным бюджетным учреждением высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 113 "Наилучшие доступные технологии"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 августа 2019 г. N 557-ст

4 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на деятельность по производству электрической и тепловой энергии на тепловых электростанциях (ТЭС), отнесенных на основании [1] к I категории предприятий, то есть к предприятиям, оказывающим значительное негативное воздействие на окружающую среду.

Методические рекомендации (далее - методика) предназначены для оценки затрат на снижение выбросов загрязняющих веществ [оксиды азота NO_x, диоксид серы SO₂, твердые вещества (летучая зола)] до технологических показателей для газовых и угольных ТЭС.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 19431 Энергетика и электрификация. Термины и определения

ГОСТ 26691 Теплоэнергетика. Термины и определения

ГОСТ Р 51852 (ИСО 3977-1-97) Установки газотурбинные. Термины и определения

ГОСТ Р 54974 Котлы стационарные паровые, водогрейные и котлы-утилизаторы. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19431, ГОСТ 26691, ГОСТ Р 51852, ГОСТ Р 54974, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 доверительная вероятность: Вероятность того, что истинное значение измеряемой величины попадает в данный доверительный интервал.

3.1.2

доверительный интервал: Численный диапазон, в пределах которого, по оценкам, содержится изучаемый параметр. [ГОСТ Р 56258-2014, статья 3.73]

3.1.3

уровень значимости (критерия): Заданное значение верхнего предела вероятности ошибки первого рода. Примечание - Уровень значимости обычно обозначают . [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 2.70]

3.1.4

ошибка первого рода: Ошибка, состоящая в отбрасывании нулевой гипотезы, поскольку статистика принимает значение, принадлежащее критической области, в то время как эта нулевая гипотеза верна. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 2.75]

3.1.5

(генеральная) совокупность: Множество всех рассматриваемых единиц. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 2.3]

3.1.6

выборочная единица: Одна из конкретных единиц, из которых состоит генеральная совокупность. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 4.1]

3.1.7

выборка [проба]: Одна или несколько выборочных единиц, взятых из генеральной совокупности и предназначенных для получения информации о ней. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 4.2]

3.1.8

объем выборки: Число выборочных единиц в выборке. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 4.3]

3.1.9

выборка без возвращения: Выборка, в которую единицы отбирают из совокупности только один раз или последовательно и не возвращают в нее. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 4.7]

3.1.10

расслоенная выборка [проба]: В совокупности, которую можно разделить на различные взаимно исключающие и исчерпывающие подсовокупности, называемые слоями, отбор, проводимый таким образом, что в выборку [пробу] отбирают определенные доли от разных слоев и каждый слой представляют хотя бы одной выборочной единицей. [ГОСТ Р 50779.10-2000, статья 4.14]

3.1.11

страта (слой): Подгруппа множества данных, разделенная в пространстве или во времени (или же там и там) от остальной части множества, внутренне схожая с другими стратами по отношению к исследуемой характеристике, но отличающаяся от соседних страт множества данных. [ГОСТ Р 56258-2014, статья 3.349]

3.1.12

репрезентативная совокупность: Представительность (высокая степень сходства) отобранной части объектов из всей изучаемой генеральной совокупности в отношении изучаемых характеристик. [ГОСТ Р 56087.2-2014, пункт 3.10]

3.1.13

репрезентативная проба: Проба, отбираемая таким образом, чтобы она достоверно отражала соответствие одной или нескольких представляющих интерес характеристик определенным проектным требованиям для множества, из которого эта проба отбиралась. [ГОСТ Р 56258-2014, статья 3.277]

3.1.14 стандартные условия: Сухие дымовые газы при содержании кислорода (O₂), равном 6 % для котельных установок и 15 % - для газотурбинных установок, и нормальных условиях.

3.1.15 бесповторный отбор: Отбор, при котором каждый отобранный объект изымают и не возвращают в генеральную совокупность и не используют в дальнейшем отборе.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ЖШУ - жидкое шлакоудаление;

ЗАГ - зона активного горения;

ЗВ - загрязняющие вещества;

ЗУ - золоуловитель;

НДТ - наилучшие доступные технологии;

РФ - рукавный фильтр;

СНКВ - селективное некаталитическое восстановление;

ТШУ - твердое шлакоудаление;

ЭФ - электрофильтр.

4 Алгоритм расчета затрат на снижение выбросов загрязняющих веществ тепловых электростанций

4.1 Для оценки затрат на снижение выбросов ЗВ при переходе ТЭС на принципы НДТ необходимы следующие исходные данные:

- число и мощность энергоустановок, работающих на ТЭС;

- сроки ввода энергоустановок в эксплуатацию;

- вид сжигаемого топлива;

- фактические концентрации загрязняющих веществ в выбросах;

- концентрации загрязняющих веществ в выбросах, соответствующих требованиям НДТ (технологические показатели);

- справочные значения удельных капитальных и эксплуатационных затрат на сооружение природоохранного оборудования.

4.2 Расчет затрат на снижение выбросов ЗВ ТЭС проводят в соответствии с алгоритмом, представленным на рисунке 1.

Рисунок 1 - Алгоритм оценки затрат на снижение выбросов ТЭС до технологических показателей

4.3 Данные о фактических концентрациях загрязняющих веществ в выбросах ТЭС могут быть получены путем прямых инструментальных измерений массовых концентраций на номинальной нагрузке C_m, г/м³ или мг/м³, пересчитанных на стандартные условия.

4.4 При отсутствии возможности получения данных о фактических концентрациях ЗВ в выбросах ТЭС путем прямых инструментальных измерений эти значения могут быть определены расчетным путем по приложению А.

4.5 Технологические показатели, применяемые для проведения расчетов в данной методике С_НДТ, соответствуют технологическим показателям НДТ, устанавливаемых нормативными документами в области охраны окружающей среды.

4.6 Соответствие фактических концентраций ЗВ в выбросах ТЭС технологическим показателям проводят для следующих загрязняющих веществ:

- на ТЭС, сжигающих в качестве основного топлива природный газ, - оксиды азота NO_x = NO + NO₂;

- на ТЭС, сжигающих твердое топливо, - оксиды азота NO_x = NO + NO₂, диоксид серы SO₂, твердые частицы.

4.7 Для определения необходимой степени снижения выбросов ЗВ до уровня технологических показателей необходимо сравнить значения фактических массовых концентраций C_m по каждому загрязняющему веществу с соответствующими технологическими показателями С_НДТ.

Сравнение C_m и С_НДТ проводят в зависимости от следующего:

- вида топлива (твердое топливо, газ, мазут);

- тепловой мощности (50-100; более 100 до 300; более 300 МВт);

- срока ввода в эксплуатацию (котельные установки, введенные по проектам, утвержденным до 31.12.1981 г.; котельные установки, спроектированные после 01.01.1982 г. и введенные до 31.12.2000 г.; котельные установки, введенные с 01.01.2001 г.).

При этом необходимую степень снижения выбросов , %, вычисляют по формуле

,

(1)

где C_mi - фактическая массовая концентрация i-го ЗВ в выбросах.

4.8 Затраты на оборудование по снижению выбросов ЗВ для каждой энергетической установки З_сум, руб., вычисляют как сумму капитальных затрат З_кап и эксплуатационных затрат З_эксп по формуле

.

(2)

Капитальные затраты З_кап, руб., вычисляют по формуле

,

(3)

где З_уд.кап - справочные значения удельных капитальных затрат на оборудование по снижению выбросов, приведенные в приложении Б, руб./кВт;

N_эл - установленная электрическая мощность рассматриваемой энергетической установки, кВт.

Эксплуатационные затраты З_эксп, руб., рассчитывают по формуле

,

(4)

где З_{уд.эксп} - справочные значения удельных эксплуатационных затрат на оборудование по снижению выбросов, приведенные в приложении Б, ;

Т - среднее время работы оборудования по снижению выбросов за год, ч;

t - срок эксплуатации основных фондов, который принимают равным 15 годам;

r - коэффициент, характеризующий инфляцию (прирост цен) за 1-й год (выбирают по официальным прогнозам Минэкономразвития), %.

5 Обобщенный алгоритм выбора наилучших доступных технологий и перспективных технологий для снижения выбросов загрязняющих веществ

5.1 Основными критериями для выбора наилучших доступных и перспективных технологий являются:

- требуемая степень снижения выбросов, определенная в соответствии с 4.7;

- сроки реализации мероприятий (внедрения технологий). Данный критерий характеризует период простоя действующего оборудования;

- капитальные и эксплуатационные затраты на реализацию, рассчитанные в соответствии с 4.8.

5.2 Выбор наилучших доступных и перспективных технологий для снижения выбросов ЗВ на конкретном объекте проводят в соответствии с алгоритмом, представленным на рисунке 2.

Рисунок 2 - Обобщенный алгоритм выбора НДТ для энергоустановок

5.3 При сжигании газообразного топлива выбор наилучших доступных и перспективных технологий для снижения выбросов оксидов азота рекомендуется проводить из перечня, представленного в таблице 1, в зависимости от необходимой степени снижения выбросов.

5.4 При сжигании твердого топлива в зависимости от необходимой степени снижения выбросов выбор наилучших доступных и перспективных технологий для снижения выбросов ЗВ рекомендуется проводить из перечней, представленных:

- в таблице 2 - для оксидов азота;

- в таблице 3 - для диоксида серы;

- в таблице 4 - для твердых частиц.

Таблица 1 - Перечень рекомендуемых наилучших доступных и перспективных технологий для снижения выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива

Необходимая степень очистки, %	Рекомендуемые технологии
30	1 Контролируемое снижение избытка воздуха 2 Нестехиометрическое сжигание 3 Упрощенное двухступенчатое сжигание без реконструкции 4 Рециркуляция дымовых газов
30 < 50	1 Нестехиометрическое сжигание 2 Двухступенчатое сжигание с реконструкцией (для установок с 1982 года ввода)/без реконструкции (для установок до 1982 года ввода) 3 Рециркуляция дымовых газов 4 СНКВ 5 Нестехиометрическое сжигание + рециркуляция (для установок с 1982 года ввода) 6 Двухступенчатое сжигание + рециркуляция 7 Малотоксичные горелки (для установок с 1982 года ввода)
50 < 70	1 Нестехиометрическое сжигание + СНКВ (для установок с 1982 года ввода) 2 Двухступенчатое сжигание + рециркуляция 3 Рециркуляция дымовых газов + СНКВ 4 Малотоксичные горелки (для установок с 1982 года ввода)
> 70 (для установок с 1982 года ввода)	1 Двухступенчатое сжигание + рециркуляция 2 Малотоксичные горелки + рециркуляция 3 Малотоксичные горелки + СНКВ 4 Малотоксичные горелки + двухступенчатое сжигание

Таблица 2 - Перечень рекомендуемых наилучших доступных и перспективных технологий для снижения выбросов оксидов азота при сжигании твердого топлива

Необходимая степень очистки, %	Рекомендуемые технологии
30	1 Контролируемое снижение избытка воздуха 2 Нестехиометрическое сжигание 3 Двухступенчатое сжигание без реконструкции/с реконструкцией (для установок с 1982 года ввода) 4 Концентрическое сжигание
30 < 50	1 Двухступенчатое сжигание без реконструкции/с реконструкцией 2 Упрощенное трехступенчатое сжигание 3 Малотоксичные горелки (для установок с 1982 года ввода) 4 СНКВ
50 < 70	1 Малотоксичные горелки (для установок с 1982 года ввода) 2 Трехступенчатое сжигание 3 Нестехиометрическое сжигание + СНКВ
70 (для установок с 1982 года ввода)	1 Малотоксичные горелки 2 Малотоксичные горелки + СНКВ

Таблица 3 - Перечень рекомендуемых технологий для снижения выбросов оксидов серы при сжигании твердого топлива

Необходимая степень очистки, %	Рекомендуемые технологии
40	1 Скруббер Вентури с использованием щелочных свойств золы (при его наличии) 2 Упрощенная мокро-сухая сероочистка (метод E-SOx) (перед ЭФ)
40 < 60	1 Скруббер Вентури с использованием двойного щелочного способа (при его наличии) 2 Упрощенная мокро-сухая сероочистка (метод E-SOx) (перед ЭФ) 3 Полусухая сероочистка с циркулирующей инертной массой (метод NID) (для установок с 1982 года ввода)
60 < 80 (для установок с 1982 года ввода)	1 Полусухая сероочистка с циркулирующей инертной массой (метод NID)
> 80 (для установок с 1982 года ввода)	1 Полусухая сероочистка с циркулирующей инертной массой (метод NID) 2 Аммиачно-сульфатная сероочистка

Таблица 4 - Перечень рекомендуемых наилучших доступных и перспективных технологий для снижения выбросов золы при сжигании твердого топлива

Необходимая степень очистки, %	Рекомендуемые технологии
10	1 Ремонт и наладка ЗУ
10 < 30	1 Для батарейных циклонов: - замена на эмульгатор/скруббер 2 Для скрубберов/эмульгаторов: - установка эмульгатора в корпусе скруббера 3 Для электрофильтров: - оптимизация работы (влажностное или химическое кондиционирование); - модернизация ЭФ (установка современных электродов и вспомогательного оборудования)
> 30	1 Для батарейных циклонов: - замена на эмульгатор, РФ или ЭФ; - установка скруббера или эмульгатора после батарейного циклона 2 Для скрубберов/эмульгаторов: - замена скруббера на эмульгатор; - замена на РФ или ЭФ 3 Для электрофильтров: - модернизация ЭФ (увеличение количества полей, увеличение высоты электрофильтра); - установка современных ЭФ или РФ

5.5 При окончательном выборе наилучших доступных или перспективных технологий для снижения выбросов энергетических установок необходимо учитывать:

- конструктивные особенности котельной установки, включая установленное пыле-, газоочистное оборудование;

- возможность уменьшения капитальных затрат за счет применения очистного оборудования для снижения выбросов сразу нескольких ЗВ (например, в мокрых скрубберах можно не только улавливать летучую золу, но и за счет использования щелочных свойств золы и раствора гашенной извести снижать выбросы SO₂);

- возможность внедрения нескольких НДТ на одной энергетической установке без снижения надежности и эффективности ее работы (например, мокрая сероочистка перед рукавным фильтром не может быть внедрена на одной энергетической установке без снижения ее надежности).

6 Алгоритм расчета затрат на снижение выбросов загрязняющих веществ для энергетической отрасли

6.1 Оценку затрат на снижение выбросов ЗВ при переходе на НДТ энергетической отрасли проводят в соответствии с алгоритмом, приведенном на рисунке 3.

Рисунок 3 - Алгоритм оценки затрат при переходе на НДТ энергетической отрасли

6.2 Для формирования репрезентативной выборки из перечня энергоустановок, не удовлетворяющих требованиям НДТ, необходимо использовать метод стратифицированного семплирования. Данный метод предусматривает выделение типических групп (страт) исходя из следующих критериев:

- вид сжигаемого топлива;

- сроки ввода энергетического оборудования в эксплуатацию;

- необходимая степень снижения выбросов.

6.3 На основании критериев, приведенных в 6.2, все энергоустановки, не удовлетворяющие требованиям НДТ, разбивают на страты в следующей последовательности (рисунок 4):

- выделяют главные группы по виду сжигаемого топлива (газообразное или твердое топливо);

- внутри каждой выделенной главной группы выделяют группы по срокам ввода энергетического оборудования в эксплуатацию (до 1982 года или после 1982 года);

- далее каждую группу разбивают на подгруппы на основании вида загрязняющего вещества, по которому имеется превышение выброса сверх технологического показателя;

- в каждой такой подгруппе выделяют исследуемые страты на основании необходимой степени очистки для каждого загрязняющего вещества.

Рисунок 4 - Алгоритм разбиения исследуемого массива данных на страты

6.4 Объем репрезентативной выборки для каждой выделенной типической группы (страты) n_i р.в вычисляют по формуле

,

(5)

где k - коэффициент доверия при выбранном уровне доверительной вероятности (рекомендуется принимать значение данного коэффициента k = 1,96, соответствующее 95 % уровню доверительной вероятности);

- средняя дисперсия подгруппы;

N_i - объем рассматриваемой страты;

- предельная ошибка выборки;

N - объем подгруппы, в которую входит рассматриваемая страта.

Расчет средней дисперсии подгруппы осуществляют по формуле

,

(6)

где - дисперсия i-й страты, вычисляемая по формуле

,

(7)

где - значение степени снижения выбросов ЗВ j-й энергоустановки i-й страты;

- среднее значение степени снижения выбросов ЗВ i-й страты.

Расчет предельной ошибки выборки для i-й страты определяют по формуле

,

(8)

где - средняя ошибка типической выборки для бесповторного отбора.

Среднюю ошибку типической выборки для бесповторного отбора вычисляют по формуле (9) в случае, если количество страт i > 1, и по формуле (10) для случая, когда в подгруппе всего одна страта (i = 1).

;

(9)

.

(10)

Пример расчета объема репрезентативной выборки приведен в приложении В.

6.5 Расчет затрат на оборудование по снижению выбросов для энергоустановок, включенных в репрезентативные выборки, проводят в следующем порядке:

- для каждой энергоустановки определяют затраты на оборудование в соответствии с 4.8;

- определяют суммарные затраты для репрезентативной выборки З_{сум. р.в} путем сложения затрат по выбранным энергоустановкам, входящим в рассматриваемую выборку.

6.6 Укрупненную оценку затрат на оборудование по снижению выбросов З_в при переходе на НДТ энергетической отрасли вычисляют по формуле

,

(11)

где m - число подгрупп в исходном массиве данных;

З_сум.р.в - затраты на оборудование по снижению выбросов для всех энергоустановок, входящих в репрезентативную выборку.

Библиография

[1]	Постановление Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029 "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий"
[2]	Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов/Под редакцией Э.Х. Вербовецкого и Н.Г. Жмерика. - СПб, 1996
[3]	Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). СПб.: ЦКТИ, 1998