14 (Продолжение). Расчет кол-ва загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу из организованных источников загрязнения

Организованными называют выбросы, отводимые от мест их образования системой газоходов или воздуховодов. С целью сокращения вредных выбросов в атмосферу, обеспечения надежной и высокоэффективной работы имеющихся установок, совершенствования технологических процессов, изменения вида топлива и режима работы технологических агрегатов, анализа достаточности разработанных или выполненных мероприятий с учетом требуемого сокращения вредных выбросов в атмосферу, для заполнения отчетной формы ЦСУ «2-ТП» (воздух) на промышленных предприятиях расчетным или инструментальными замерами систематически определяют количественный и качественный состав выбросов вредных веществ от отдельных агрегатов, отделений и цехов, включая проверку работы газоочистных установок.

Расчетный метод определения кол-ва дымовых газов по составу сжигаемого топлива

Для расчета количества дымовых газов необходимы следующие исходные данные: расход сжигаемого топлива, В (кг/ч); состав сжигаемого топлива, мас.%; содержание С, Н₂ и 0₂ в топливе, ω (мас.%); содержание в дымовом газе 0₂, Н₂ и СО, γ (об.%).

Алгоритм расчета:

– Определяют кол-во воздуха, необходимое для сжигания 1кг топлива, кг/кг;

– Определяют объем воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива (при н.у.), м3/кг;

– Находят мольное содержание продуктов сгорания 1 кг топлива, кг·моль/кг;

– Устанавливают фактический коэффициент избытка воздуха по данным анализов;

– Определяют мольное содержание двухатомных газов при найденном коэффициенте избытка воздуха;

– Находят сумму мольных долей RO₂, H₂O, N₂ и О₂;

– Определяют кол-во продуктов сгорания, кг/ч;

– Определяют объём дымовых газов при н.у., м³/ч.

Расчётный метод определения кол-ва газовых выбросов после регенерации катализаторов

Для расчета количества газовых выбросов после регенерации катализаторов необходимы следующие исходные данные: кол-во регенерируемого катализатора, G_к (кг/ч); содержание сажи в исходном катализаторе (поступающем на регенерацию), ω₀ (мас.%); кол-во подаваемого на регенерацию воздуха (при н.у.), Q (м³/ч); содержание сажи в регенерированном катализаторе, ω (мас.%)

Алгоритм расчета:

– Определяют кол-во сгорающей сажи, G_с (кг/ч):

– Определяют кол-во газовых выбросов после регенерации катализатора (при н.у.), V (м3/ч):

15. Определение зон воздействия и влияния производства по рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере

Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере проводится для каждого источника загрязнения на предприятии с целью определе­ния его вклада в воздействие на атмосферу и для принятия решения о необходимости проведения соответствующих мероприятий. Если на первом этапе расчета выявляется опасность загрязнения за границей санитарно-защитной зоны предприятия, то разрабатываются мероприятия по снижению выброса загрязняющих веществ, определяется их эффек­тивность, и расчет повторяется с новыми исходными данными. Выброс, при котором на границе санитарно-защитной зоны приземная концентрация какого-либо загрязняющего вещества от всех источников предприятия с учетом влияния других производств не превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) по данному загрязняющему веществу, принимают за предельно допустимый выброс (ПДВ). Такой расчет является основой для любых видов деятельности на предприятии, связанных с контролем ИЗА. Полученные результаты используются для определения ущерба от загрязнения атмосферы и платежей за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Теоретической основой выполняемой работы являются следующие положения:

– на рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере влияют метеорологические параметры (скорость и направление ветра, температурная стратификация атмосферы, температура атмосферного воздуха)

– приземная концентрация загрязняющих веществ зависит от па метров источника выброса и свойств пылегазовоздушной смеси;

– максимальная приземная концентрация от данного источника загрязнения возникает при неблагоприятных метеорологических условиях (при опасной скорости и опасном направлении ветра, высокой температуре атмосферного воздуха).

Физические основы рассеивания примеси в атмосфере

Распространение в атмосфере выбрасываемых из незатененных источников загрязняющих веществ подчиняются законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятий, характер местности, физические свойства выбросов, высота источника, диаметр его устья и т.п. Горизонтальное перемешивание примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур в вертикальном направлении.

По мере удаления от организованного высокого источника выбросов концентрация примесей в приземном слое атмосферы сначала нарастает, достигает максимума на расстоянии 10-40 высот трубы, а затем медленно убывает. Этим определяются три зоны неодинаково загрязнения атмосферы:

– зона переброса факела выбросов, характеризующаяся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

– зона задымления с максимальным содержанием вредных веществ;

– зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Выбросы от затенённых источников попадают в область аэродинамической тени – зоны, возникающей около зданий и сооружений при обтекании их ветром и характеризующейся движением части воздушных потоков по замкнутому контуру, что увеличивает в ней загрязнение. Выше зоны аэродинамической тени создается область возмущенного по­тока (промежуточная зона), для которой характерна повышенная турбулентная диффузия. По мере удаления от низкого источника концент­рация примеси в атмосферном воздухе резко снижается.

Выбросы из промежуточных источников, попадающие в область возмущенных потоков над зоной аэродинамической тени, рассеиваются так же, как и от высоких труб. Однако под действием более интенсивной вертикальной диффузии нижняя часть факела может при определенных условиях затягиваться внутрь зоны аэродинамической тени, вызывая её дополнительное загрязнение так же, как и от низких источников. Промежуточные источники так же, как и высокие, создают максималь­ную приземную концентрацию на расстоянии 10-40 высот трубы и од­новременно нижним шлейфом выбрасываемого факела загрязняют зону аэродинамической тени, где могут создаваться высокие концентрации загрязняющих веществ.

Численные методы расчета рассеивания примеси в атмосфере

Нормативный метод расчета базируется на математической модели рассеивания газообразных и аэрозольных примесей в атмосферном воздухе и позволяет рассчитывать поля концентраций, создаваемые дымовыми трубами, а также линейными и плоскостными источниками. Для решения практических задач, прежде всего расчет ПДВ, наибольшее значение представляет определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ и соответствующих минимальных коэффициентов метеорологического разбавления.

– Расчет приземных концентраций пром.выбросов из незатенённых источников

Нормативные методы позволяют рассчитывать концентрации примесей в вертикальном и горизонтальном сечении дымового факела на расстоянии не более 100 км от источника и в 2-метровом слое на уровне земли.

А ксонометрическая схема приземной концентрации примесей и; немного источника приведена на рис. 4.

Величина максимальной приземной концентрации пылегазовыбросов С_м (мг/м³) на расстоянии Х_м от источника определена по формулам:

– для выброса нагретой пылегазовоздушной смеси (ΔТ>>0)

,

– для выброса пылегазовоздушной смеси (ΔТ≈0)

,

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в соответствии с районом расположения предприятия (для европейской части территории РФ севернее 52° с. ш. А = 160); М – мощность выброса в атмосферу из источника, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ (в атмосфере (для газов F = 1, при эффективности пылеулавливания, равной 90 %, F = 2); m и n – коэффициенты, учитывающие условия выброса пылегазовоздушной смеси из устья источника; η – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности на рассеивание примеси (для равнинного ландшафта η = 1); Н – высота трубы, м; V1 – объем выбрасываемой из одного источника пылегазовоздушной смеси, м3/с; ΔТ = Тг – Тв – разность между температурами выбрасываемой пылегазовоздушной смеси и атмосферного воздуха, °С (для Череповца температура воздуха принимается для самого теплого месяца: Тв = 22,5 °С).

Значения коэффициентов m и n, учитывающих подъем факела над трубой, определены по вспомогательным величинам, вычисляемым, в свою очередь, по конструктивным параметрам:

f = 1000· м/с2·град

υм = 0,65· м/с

υм' = 1,3· м/с;

fe = 800·( υм')3 м/с2·град

где ω₀ – скорость выхода пылегазовоздушной смеси из трубы, м/с; D – диаметр устья трубы, м.

При f < 100 (для всех горячих источников f всегда меньше 100), коэффициент m рассчитан по формуле

m =

а коэффициент n при f < 100 определен в зависимости от υм: при υм ≥ 2 n = 1

Расстояние Хм (м) от источника выбросов до координаты максимума приземной концентрации См (мг/м3), рассчитано по формуле:

Хм = ·Н·d,

где d – безразмерный коэффициент, который при f < 100 определен в зависимости от υм по формуле:

при > 2

Опасная скорость ветра Uм (м/с), при которой приземная концентрация достигает своего максимума, при f < 100 определена в зависимости от υм по формуле

при > 2

Изменение приземной концентрации в атмосфере С (мг/м³) на различных расстояниях L₀ (м) от источника выброса рассчитано по формуле

С = S₁·С_м,

где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения L₀/Х_м по формулам:

S₁ = при L₀/Х_м ≤ 1;

S₁ = при 1 < L₀/Х_м ≤ 8

– Расчет приземных концентраций пром.выбросов из низких и наземных источников

Величину максимальной приземной концентрации пылегазовыбросов С_м (мг/м³) на пром.площадке для низких линейных источников определяют по формуле:

,

где М – мощность выброса, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ (в атмосфере (для газов F = 1, при эффективности пылеулавливания, равной 90 %, F = 2); u – скорость ветра,принимаемая при расчетах равной 1 м/с; х' - длина зоны аэродинамической тени или межкорпусной зоны, м, которую для приближенных расчётах принимают в пределах х' = 6 + 8НЗД; l - длина линейного источи например здания, перпендикулярная направлению ветра, м; Н_зд - высота здания от уровня земли до верхней отметки крыши, м; К_l -размерный коэффициент, учитывающий влияние длины здания на рассеивание примеси и определяемый в зависимости от отношения l /Н_зл.

Величину разовой (время осреднения τ = 20 мин) приземной концентрации примеси на оси струи для наземного точечного источника С (мг/м³)на расстоянии от 0,1 до 10 км определяют по формуле:

где М – мощность выброса, г/с; u₁ – скорость ветра на высоте 1 м, м/с; х – расстояние от источника, м.