Расчет

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 (С_тах, мг/м ).

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

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

С_тах ⁼ (1)

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

С_тах ⁼ (2)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания ЗВ в атмосфере, [с ^2/3 мг °С ^1/2 /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%;

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

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

Коэффициент т определяется в зависимости от величины параметра f [м/с² °С] по формулам (3...5):

т = при f (3)

т = при f (4)

f = 1000, (5)

где W - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника

выброса, м/с;

D - диаметр устья 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 D, 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 D_э 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;

T - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_r и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_В.

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

(7)

Значение безразмерного коэффициента п для нагретых выбросов (f < 100) определяется в зависимости от значения параметра V_m no формулам (8-10):

п = 1 при V_m 2; (8)

п = 0,532 - 2,13 V_m + 3,13 при 0,5 V_m2; (9)

n = 4,4V_m при V_m<0,5; (10)

для холодных выбросов (f 100) п определяется так же, как для нагретых выбросов при V_m -.

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

V_m = , (11)

для холодных: = 1,3 (12)

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

Х_тах = (13)

Безразмерный коэффициент d находится по формулам (14... 19): при f < 100

d = 2,48(1 + 0,28) при V_m0,5; (14)

d = 4,95V_m(1 + 0,28при 0,5 2; (15)

d = 1 + 0,28) при V_m > 2; (16)

при f >100 или T =0

d=5,7 при 0,5; (17)

d=11,4: при 0,5<2; (18)

d =16 при >2; (19)

При наличии N источников выброса С_mах и V_m определяются следующим образом: для нагретых выбросов

С_mах =; (20)

V_m = (21)

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

С_mах = = (22)

где М - суммарное количество ЗВ, выбрасываемого всеми источниками в атмосферу, г/с; V - суммарный объем выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, м/с; V= V_i..

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

ПДВ = (23)

для холодных выбросов: ПДВ = (24)

где С_ф - фоновая концентрация ЗВ в данной точке, мг/м³ .

Значение ПДВ для источника с прямоугольным устьем определяется по тем же формулам, но при D = D₃

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: H = ; (25)

для холодных выбросов: Н = ^3/4 (26)

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

ЗАДАЧА.

Источником выброса на предприятии является паросиловое производство, сжигающее углеводородное топливо. Выброс дымовых газов с температурой Т_г (°С) ведется через N труб высотой Н (м) и диаметром D (м) со скоростью W (м/с). Рассеивание происходит в атмосферном воздухе, температура которого Т_в (°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 С_mах (мг/м³) загрязняющих веществ: оксида углерода СО, диоксида серы S0₂, оксидов азота NO_x, пыли в приземном слое атмосферы при неблагоприятных условиях рассеивания;

2. рассчитать расстояние Х_mах(м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м ) загрязняющих веществ при неблагоприятных метеорологических условия достигает максимального значения С_mах;

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

=1,5 мг/м³; ПДК^СО = 5 мг/м³

= 0,03 мг /м³; ПДК^NO2= 0,085 мг/м³

= 0,2 мг/м³; ПДК ^пыль= 0,5 мг/м³

= 0,1 мг/м³; ПДК^SO2 = 0,5 мг/м³

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

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

6. определить требуемую степень очистки (%), если фактический выброс Мкакого-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, %		Тr,°С		Тв,°С		А
	Вид		Расход, т/год	дней в год	часов в сутки	N, шт.	^H^, м	А, 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		караган­динский	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		караган­динский	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		караган­динский	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