- •Предисловие
- •Введение
- •1Атмосфера
- •3. Организация санитарной защиты воздушного бассейна
- •3.1. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе
- •3.2. Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух
- •3.3. Требования при проектировании предприятий
- •3.4. Санитарная защита воздушного бассейна на предприятиях
- •3.5. Обоснование допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу
- •3.5.1. Факторы, влияющие на рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе и загрязнение приземного слоя воздуха
- •3.5.2. Обоснование допустимых выбросов при рассеивании вредных веществ через высокие источники
- •4. Процессы пылегазоочистных установок и аппараты для пылегазоулавливания
- •4.1. Общие положения
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Интенсивность процессов и аппаратов
- •Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
- •4.2. Пылеулавливание
- •4.2.1. Параметры процесса пылеулавливания
- •4.2.2 Сухие пылеуловители
- •Принцип работы циклона
- •Основные характеристики цилиндрических циклонов
- •Расчёт циклонов
- •4.2.3. Мокрые пылеуловители
- •Принцип работы скруббера Вентури
- •Принцип работы форсуночного скруббера
- •Скрубберы центробежного типа
- •Принцип работы
- •Принцип действия барботажно-пенных пылеуловителей
- •4.2.4 Электрофильтры
- •Принцип работы двухзонного электрофильтра
- •4.2.5 Фильтры
- •Принцип работы рукавных фильтров
- •Туманоуловители
- •5. Очистка от промышленных газовых выбросов
- •5.1 Общие сведения о массопередаче
- •Равновесие в системе газ - жидкость
- •Фазовое равновесие. Линия равновесия
- •Материальный баланс. Рабочая линия
- •Направление массопередачи
- •Кинетика процесса абсорбции
- •Конвективный перенос
- •Дифференциальное уравнение массообмена в движущейся среде
- •Уравнение массоотдачи
- •Подобие процессов массоотдачи
- •Уравнение массопередачи
- •Зависимость между коэффициентом массопередачи и массоотдачи
- •5.2 Устройство абсорбционных аппаратов
- •5.3 Адсорбционная очистка газов
- •5.3.1Общие сведения
- •Равновесие и скорость адсорбции
- •5.3.2 Промышленные адсорбенты
- •Адсорбционная емкость адсорбентов
- •Пористая структура адсорбентов
- •Конструкция и расчёт адсорбционных установок
- •Расчет адсорбционных установок
- •5.4 Каталитическая очистка
- •5.4.1Общие сведения
- •Конструкции контактных аппаратов
- •Аппараты с взвешенным (кипящим) слоем катализатора
- •6. Тепловые процессы Общие положения
- •6.1 Температурное поле. Температурный градиент. Теплопроводность
- •Закон Фурье
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской стенки
- •Теплопроводность цилиндрической стенки
- •6.2 Тепловое излучение
- •Баланс теплового излучения
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Закон Кирхгофа
- •Взаимное излучение двух твердых тел
- •Лучеиспускание газов
- •6.3 Передача тепла конвекцией
- •Тепловое подобие
- •Численные значения коэффициента теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •6.4 Теплопередача Теплопередача при постоянных температурах теплоносителя
- •Теплопередача при переменных температурах теплоносителя
- •Уравнение теплопередачи при прямотоке и противотоке Теплоносителей
- •4.5. Нагревание, охлаждение и конденсация Общие сведения
- •6.4.1 Нагревающие агенты и способы нагревания Нагревание водяным паром
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание перегретой водой
- •Нагревание электрической дугой
- •6.4.2 Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •6.4.3 Конструкции теплообменных аппаратов
- •Расчет концентрации двуокиси серы
- •Пример расчета насадочного абсорбера
- •Пример расчёта теплообменника
- •Пример расчета электрофильтра
- •Методика расчета адсорбера
- •В ориентировочном расчете используется формула
- •4.2.8 Находим время защитного действия адсорбера
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Макаров Володимир Володимирович
3.5.2. Обоснование допустимых выбросов при рассеивании вредных веществ через высокие источники
Расчёт рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах, включает определение максимальной величины приземной концентрации вредного вещества СМ (мг/м3), которая может устанавливаться на некотором расстоянии от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях.
Как правило, высокие источники выбросов могут оказывать влияние на уровень загрязнения воздуха в жилых зонах. Поэтому рассчитанные значения СМ сравниваются с ПДКМ.Р., которые не должны превышаться.
Температура выбросов существенно влияет на подъём и рассеивание вредных веществ в атмосфере. По этому при расчетах рассеивания высокие источники выбросов подразделяются на нагретые и холодные.
При расчёте рассеивания нагретых выбросов из одиночного (точечного) источника значения СМ (мг/м3) определяют по формуле
. (1.15)
Пользуясь выражением (1.15), представляющем собой прямую формулу, можно по фактическому выбросу М определить концентрацию вредного вещества СМ. Обратная формула позволяет рассчитать допустимый выброс по значению ПДК, установленному для данного вредного вещества:
. (1.16)
При расчёте рассеивания холодных выбросов из одиночного (точечного) источника величина СМ равна:
, (1.17)
. (1.18)
Следует иметь в виду, что выбросы относятся к холодным, если разность температур близка к нулю.
Помимо ранее обозначенных, в выражениях (1.15) – (1.18) приняты обозначения:
А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (с2/ 3 мг · град1/ 3 ); для европейской территории России А =120, для Украины А =160; для Казахстана, Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Востока, остальных районов Средней Азии и Крыма А =200;
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;
m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы.
Величины М и V при проектировании определяются из расчётов материального баланса или принимаются в соответствии с установленными для данного процесса, аппарата или оборудования нормами на выбросы. В
условиях эксплуатации M и V принимаются как фактические значения, определённые в результате прямых измерений.
При расчёте значения СМ следует принимать наиболее неблагоприятные сочетания М и V, наблюдающиеся в реальных условиях эксплуатации. Величина определяется как разность температуры газовоздушной смеси ТГ, выбрасываемой в атмосферу, и температуры ТВ окружающего атмосферного воздуха, принимаемой с учётом географического местаисточника по нормативным материалам, т.е.
. (1.19)
При расчётах рассеивания величину ТВ принимают как среднюю температуру наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года. При расчётах рассеивания выбросов от котельных и ТЭЦ, работающих по отопительному графику, значения ТВ принимают равными средним температурам наружного воздуха за отопительный сезон.
Безразмерный коэффициент F следует принимать равным единице при расчётах рассеивания газообразных вредных веществ. При расчётах рассеивания пыли и золы величину F принимают равной:
при F =2;
при 75% < < 90% F =2,5;
при <75% F =3,0.
Безразмерный коэффициент m рассчитывают по формуле
, (1.20)
где f – вспомогательный параметр, м/с2град
. (1.21)
Безразмерный коэффициент n определяют в зависимости от величины вспомогательного параметра М по формулам:
при (1.22)
при (1.23)
при (1.24)
В случае нагретых выбросов
, (1.25)
а в случае холодных выбросов
. (1.26)
Коэффициент К, входящий в выражение (1.17) и (1.18), определяют по формуле
. (1.27)
В соответствии с общими закономерностями рассеивания выбросов от высоких источников величина СМ рассчитывается по формулам (1.15) и (1.17). При этом имеют место на оси факела выбросы на расстоянии хМ от источника выброса и при опасной скорости ветра .
При расчёте рассеивания газообразных вредных веществ расстояние хМ (м) определяют по формуле
, (1.28)
где d –безразмерная величина, определяемая в зависимости от параметров М и f в случае нагретых выбросов и только в зависимости от М в случае холодных выбросов.
При расчётах рассеивания пыли и золы, когда параметр ,
. (1.29)
Величина d в случае нагретых выбросов определяется с учётом параметра М,
при
, (1.30)
а при
. (1.31)
В случае холодных выбросов
при , (1.32)
при . (1.33)
Зная величины СМ и хМ , можно рассчитать приземные концентрации С вредных веществ в атмосферном воздухе по оси факела источника выброса на различных расстояниях х от этого источника
, (1.34)
где s1 –безразмерный коэффициент, определяемый по следующим формулам в зависимости от отношения х / хМ:
при
; (1.35)
при
; (1.36)
при
; (1.37)
при
. (1.38)
Пользуясь формулой (1.34) и зная в каждом конкретном случае расстояние х от источника выброса до начала населённого пункта (жилой застройки), можно рассчитать концентрацию вредного вещества в атмосферном воздухе населённого пункта, причём, если х / хМ =1, то s1=1 и тогда С=СМ. Для всех других отношений х / хМ s1<1 и, следовательно, С<СМ.
При определении уровня загрязнения воздуха от точечного (одиночного) источника значение С нужно рассчитывать, если расстояние х от источника выброса до начала населённого пункта больше хМ , т. е. х / хМ >1. При х / хМ <1 максимум значения уровня загрязнения обычно попадает на населённый пункт, и в этих случаях результаты расчёта характеризуются величиной СМ.
Значения концентраций вредных веществ, рассчитываемые по формулам (1.15) – (1.17) и (1.34), устанавливаются при опасной скорости ветра .
Величину опасной скорости ветра для нагретых и холодных выбросов следует принимать только в зависимости от параметра М (в пределах м/с).
При = 0,5 м/с; (1.39)
При = М м/с. (1.40)
При для нагретых выбросов
. (1.41)
Примеры расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе в районе источников их выброса представлены в приложении Б. Для выполнения такого рода расчётов составляют ситуационный план-схему предприятия, на которую наносят в масштабе габариты производственных зданий, границу территории предприятия, источники выбросов вредных веществ, границы санитарно-защитной зоны и указывают расстояния до начала населённого пункта (жилой застройки) (см. рисунок 3.1).
Суммарная концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха в любой точке местности при наличии N источников выбросов (СN, мг/м3) определяется как сумма концентраций вредного вещества в этой точке от отдельных источников
, (1.42)
где С1, С2,…,СN – концентрации вредного вещества, имеющие место в данной точке местности в результате рассеивания выбросов от 1, 2-го и N-го источников, мг/м3.
В зависимости от взаиморасположения источников выбросов на площадке предприятия и параметров выбросов выбирают один из нескольких вариантов расчёта суммарного загрязнения воздуха от группы источников.
Рисунок 3.1 – Ситуационный план промышленного предприятия с нанесением источника выбросов вредных веществ в атмосферу и требованиями к допустимому уровню загрязнения воздуха:
п роизводственные здания;
граница территории предприятия;
и сточники выбросов вредных веществ в атмосферу;
№1 – наиболее крупный источник выбросов, от оси которого откладываются значения l.