birmaga.ru
добавить свой файл

1
РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ И НОРМАТИВОВ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами загрязняющих веществ (ЗВ) от промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ, котельных и т.д.) определяется по наибольшей рассчитанной величине приземной концентрации загрязняющих веществ - ЗВ (Сmax, мг/м3).

Величина Сmax определяется на заданном расстоянии от места выброса при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях. Значение Сmax каждого ЗВ не должно превышать предельно допустимой концентрации данного ЗВ, т.е. должно соблюдаться условие Сmax ≤ ПДК.

Величина Сmax для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле (1):

(1)

для выброса холодной газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле (2):

(2)

где Акоэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания ЗВ в атмосфере, [с2/3 ·мг ·˚С1/3/г],

М – количество загрязняющего вещества (ЗВ), выбрасываемых в атмосферу (г/с), при расчете М необходимо учесть общий расход топлива за год, удельный выброс загрязнителя при сжигании тонны топлива и время работы участка;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ в атмосферном воздухе, для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F= 1; для пыли и золы: F= 2 при степени очистки свыше 90%; F=2,5 при степени очистки 75-90 %; F=3,0 при степени очистки < 75%;

m и n - безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси из устья источника (см. формулы ниже).


Безразмерный коэффициент η учитывает рельеф местности (для ровной и слабопересеченной местности η = 1).

Коэффициент m определяется в зависимости от величины параметра f [м/с2 · ˚С] по формулам (3…5):

при f < 100, (3)

при f ≥ 100; (4)

(5)

где W – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

D - диаметр источника выброса, м.

Выбросы, для которых f ≥ 100, относятся к холодным, а f < 100 – к нагретым.

В случае прямоугольного или квадратного устья трубы определяют эффективный диаметр устья Dэ по формуле

(6)

где L – длина устья, м; В – ширина устья, м; для источников с квадратным устьем L=B. Для источников с квадратным устьем эффективный диаметр Dэ равняется длине стороны квадрата. В остальном расчет рассеивания вредных веществ производится как для выбросов из источника с круглым устьем.

В формулах (1) и (2) Н – высота источника выброса над уровнем земли, м; ∆Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв.

Объем газовоздушной смеси Vi3/с) определяется по формуле (7):

(7)

Значение безразмерного коэффициента n для нагретых выбросов (f < 100) определяется в зависимости от значения параметра Vm по формулам (8-10):


n = 1 при Vm ≥ 2; (8)

при 0,5 ≤ Vm<2; (9)

n = 4,4 Vm при Vm<0,5; (10)

для холодных выбросов (f ≥ 100) n определяется так же, как для нагретых выбросов при

Для нагретых выбросов параметр Vm определяется по формуле (11):

(11)

для холодных: (12)

Расстояние Хmax (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения Сmax, определяется по формуле

(13)

Безразмерный коэффициент d находится по формулам (14…19):

при f < 100

при Vm 0,5; (14)

при 0,5 < ≤ 2; (15)

при Vm > 2; (16)

при f > 100 или ∆Т = 0

d = 5,7 при 0,5; (17)


d = 11,4 при 0,5 < ≤ 2; (18)

при > 2; (19)

При наличии N источников выброса Сmax и Vm определяются следующим образом: для нагретых выбросов

(20)

(21)

для холодных выбросов из N близко расположенных друг от друга одинаковых источников расчет рассеивания проводится по формуле

(22)

где М – суммарное количество ЗВ, выбрасываемого всеми источниками в атмосферу, г/с; V – суммарный объем выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, м3/с; V = ∑Vi.

Предельно допустимый выброс (ПДВ, г/с) ЗВ в атмосферу из одиночного источника (трубы), при котором обеспечивается не превышающая ПДК его концентрация в приземном слое воздух, определяется по формулам:

для нагретых выбросов

(23)

для холодных выбросов: (24)

где Сф – фоновая концентрация ЗВ в данной точке, мг/м3.

Значение ПДВ для источника с прямоугольным устьем определяется по тем же формулам, но при D = Dэ


В случае нескольких близкорасположенных одинаковых источников, значение ПДВ для каждого источника определяется делением значения суммарного выброса, на число источников N.

Высота (Н, м) одиночного источника выброса при которой обеспечивается не превышающее ПДК значение максимальной приземной концентрации ЗВ, может быть определена по формулам:

для нагретых выбросов: (25)

для холодных выбросов: (26)

Если из источника выбрасывается несколько различных вредных веществ, то за высоту выброса должно приниматься наибольшее из значений H, которые определены для каждого вещества в отдельности.




ЗАДАЧА.

Источником выброса на предприятии является паросиловое производство, сжигающее углеводородное топливо. Выброс дымовых газов с температурой Тг (˚С) ведется через N труб высотой Н (м) и диаметром D (м) со скоростью W (м/с). Рассеивание происходит в атмосферном воздухе, температура которого Тв (˚С). Количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ М (г/с) определяется по данным годового расхода топлива и времени работы котельной за год с учетом удельных показателей вредных выбросов (т/т топлива) с учетом данных, представленных в табл. 1.

Необходимо:


  1. определить наибольшую ожидаемую концентрацию Сmax (мг/м3) загрязняющих веществ: оксида углерода СО, диоксида серы SO2, оксидов азота NOx, пыли в приземном слое атмосферы при неблагоприятных условиях рассеивания;
  2. рассчитать расстояние Хmax (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) загрязняющих веществ при неблагоприятных метеорологических условия достигает максимального значения Сmax;


  3. сравнить фактическое содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (Сmax + Сф) с учетом фоновой концентрации Сф с санитарно-гигиеническими нормами (ПДК), если



    ПДКСО = 5 мг/м3



    ПДКNO2 = 0,085 мг/м3



    ПДКпыль = 0,5 мг/м3



    ПДКSO2 = 0,5 мг/м3

  4. рассчитать ПДВ отдельно по каждому выбрасываемому ЗВ с учетом фоновых концентраций Сф, мг/м3;

  5. определить высоту одиночного источника выброса, при которой обеспечивается не превышающее ПДК значение максимальной приземной концентрации ЗВ;

  6. определить требуемую степень очистки ε (%), если фактический выброс М какого-либо ЗВ превышает расчетный норматив (ПДВ):



Таблица 1. Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ для различных видов топлива

Топливо


Удельные показатели выбросов, т/т топлива

пыль

СО

SO2

NOx

Уголь:

донецкий

0,0676

0,0490

0,0504

0,00221

кузнецкий

0,0536

0,0513

0,0072

0,00223

карагандинский

0,0752

0,0439

0,0144

0,00197

канско-ачинский

0,0360

0,0332

0,0720

0,00121

Мазут

0,0060

0,0377

0,0549

0,00246



Исходные данные по вариантам задачи



вар.

Топливо

Режима работы предприятия


Источник выброса ЗВ


W, м/с

Степень пыле-очистки, %


Тг, ˚С


Тв, ˚С


А

Вид


Расход,

т/год

дней в год

часов

в сутки

N,

шт.

Н, м


D, м

L, м

B, м

1

Уголь

донецкий

3713

340

14

1

30

1,1







13,0

88

195

23,4

200

2

кузнецкий

3856

200

12

2

33

1,3








12,6

92

182

20,4

200

3

караган-динский

4350

150

8

3

40

1,4







13,2

77

173

15,4

250

4

4530

123

5

4

45




0,5

0,5

12,2

76

167

24,6

250

5

канско-ачинский

4460

155

7

4

50




0,6

0,6

13,5

73

154

18,6

200

6

5089

112


5

3

55




0,5

0,3

14,2

74

146

24,5

200

7

донецкий

4920

110

6

2

16

1,6







18,4

70

42,2

26,4

180

8

Мазут

9058

90

6

1

17

2,5







18,8

69

55

30,0

200

9

9890


100

7

2

11

2,8







20,6

66

37,8

28,5

250

10

8789

78

5

3

120




0,8

0,8

22,0

45

120

20,0

160

11

Уголь

кузнецкий

9563

60

3

4

125




0,7

0,7

20,8

55

118

22,5

200

12

караган-динский

9673

75

4

3

130




0,6

0,6

21,4

65

115

24,8

200

13

9538

325

5

2

145




1,5

0,8

22,0

80

114

25,6

200

14

канско-ачинский

3569

218

8

1

108




1,2

0,6

13,8

84

150

20,0

140

15

4573

237

9

2

15

4,3







19,0

89

46

22,0

200

16

донецкий

7834

180


12

3

15

2,3







23,0

93

56

20,0

200

17

караган-динский

1759

160

10

4

20

5,0







28,0

95

47

18,6

200

18

7008

105

9

3

200




0,5

0,5

35,0

87

200

24,6

180

19

Мазут

9856

87

5

2

50




0,6

0,6

13,5

82


154

29,5

200

20

9721

99

4

1

45




0,7

0,7

12,2

94

167

21,8

160

21

8740

59

8

2

95




1,8

0,7

16,2

78

125

26,4

140

22

8840

68

7

3

53




1,5

0,6

15,8

79

175

30,0

200

23

7690

146

6

2

140

3,2






13,4

80

139

22,1

160