Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
УП Ханхунов Ю.М Основы нормирования.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
9.25 Mб
Скачать

3.5. Рассеивание выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

      1. Теоретические основы рассеивания выбросов

Когда отходящие газы по­кидают дымовую трубу и поступают в атмосферу, на них начинают воздействовать внешние условия — метеорологические (давление, температура, скорость и направление движения воздуха), расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ и т. п. (рис. 3.6). Все эти фак­торы влияют на распространение дыма от трубы и перенос загрязняющих веществ на дальние расстояния. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное — распределе­нием температур в вертикальном направлении. Прогнозирование поведе­ния факела в атмосфере — крайне сложная физико-математическая задачa, решение которой затрудняется еще и тем, что в атмосфере процессы нестабильны и могут очень быстро изменяться во времени.

Коагуляция частиц

Плотность и морфология частиц

Конденсация паров

Наличие в выбросах тяжелых компонентов

Гравитационное осаждение компонентов факела

Туман, облачность

Молекулярная диффузия

Осадки

Рельеф, поверхность, застройка местности

Условия выброса факела

Ветер

Инверсионные явления

Турбулентная диффузия

Термическая стратификация атмосферы

Высота трубы

Размер и форма устья

Скорость факела в устье

Разность температур наружного воздуха и факела

Рис. 3.6. Схема факторов, влияющих на рассеивание выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

В зависимости от атмосферных условий внешний вид факела может отличаться большим разнообразием. Он может выглядеть как вертикаль­ный столб над трубой, тянуться компактной струей в горизонтальном направлении, быстро размываться в горизонтальном, вертикальном или обоих направлениях и т. д.

Таблица 3.30

Состав наиболее распространенных лакокрасочных материалов

Компоненты (летучая часть, fp), входящие в состав лакокрасочных материалов, %

Марки лакокрасочных материалов

ацетон

нефрас

н-бу­тило­вый спирт

бути­лаце­тат

ксилол

уаит­спи-рит

толуол

этиловый спирт

2-это­ксиэ­танол

этил­ацетат

сольвент

изо­бутиловый спирт

бензин; циклоге­ксанон

Доля летучей части, %, (f2)

Доля сухой части, %, (f1)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Эмаль

АС-182

-

-

-

-

85,00

5,00

-

-

-

-

10,00

-

-

47

53

ГФ-92ГС

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

100,0

-

-

43

57

МЛ-12

-

-

20,78

-

-

20,14

-

-

1,40

-

57,68

-

-

65

35

МС-17

-

-

-

-

100,0

-

-

-

-

-

-

-

-

57

43

НЦ-11

-

-

10,00

25,0

-

-

25,0

15,0

-

25,0

-

-

-

74,5

25,5

НЦ-25

7,0

-

15,00

10,0

-

-

45,0

15,0

8,00

-

-

-

-

66

34

ПФ-115

-

-

-

50,00

50,00

50,00

-

-

-

-

-

-

-

45

55

Лаки

-

МЛ-92

-

-

10,0

-

40,00

40,00

-

-

-

-

-

10,0

-

47,5

52,5

НЦ-221

5,05

-

19,98

15,04

-

-

39,95

6,99

3,0

9,99

-

-

-

83,1

16,9

Грунтовки

ГФ-017

-

-

-

-

100,0

-

-

-

-

-

-

-

-

51

49

ВЛ-023

22,78

-

24,06

3,17

-

-

1,28

48,71

-

-

-

-

-

74

26

НЦ-0140

-

-

15,00

20,00

-

-

20,00

10,00

15,0

15,0

-

-

5*

80

20

ПФ-020

-

-

-

-

100,0

-

-

-

-

-

-

-

-

43

57

ФЛ-03К

-

-

-

-

50,0

50,0

-

-

-

-

-

-

-

30

70

МЛ-029

-

-

42,62

-

57,38

-

-

-

-

-

-

-

-

40

60

Растворители

646

7,0

-

15,0

10,0

-

-

50,00

10,00

8,0

-

-

-

-

100

-

647

-

-

7,7

29,8

-

-

41,30

-

21,2

-

-

-

-

100

-

Р-4

26,0

-

-

12,0

-

-

62,00

-

-

-

-

-

-

100

-

Р-5, Р-5А

30,0

-

-

30,0

40,0

-

-

-

-

-

-

-

-

100

-

РФГ

-

-

75,0

-

-

-

-

25,0

-

-

-

-

-

100

-

PC-2

-

-

-

-

30,0

70,0

-

-

-

-

-

-

-

100

-

Основной эффект рассеивания может достигаться за счет молекуляр­ной и турбулентной диффузии, обеспечивающей одинаковое течение процесса переноса тепла, вредных газов, мелких аэрозолей, водяных па­ров и т. д. Роль молекулярной диффузии в рассеивании пренебрежитель­но мала; основную роль играет турбулентная диффузия. Она вызывается двумя группами факторов: динамическими и термическими. Первые связаны с движением воздушных масс независимо от распределения темпе­ратур. В нижних слоях атмосферы динамическая диффузия возникает или усиливается за счет макронеровностей рельефа, высокой плотности рас­тительности или искусственных сооружений. Термическая диффузия связана с градиентами температур воздуха по высоте. В большинстве слу­чаев атмосферная диффузия имеет комплексную природу, т.е. турбулен­тность создается как термическими, так и динамическими факторами. Существует несколько теорий турбулентной диффузии в атмосфере, од­нако ни одна не дает более или менее точного количественного описа­ния процесса рассеивания.

В соответствии с теорией массопереноса рассеивание в общем виде опи­сывается дифференциальным уравнением:

(3.83)

где производная по времени концентрации загрязнителя в точке с координатами х, у, z; дС/дт0 — градиент по времени концентрации загряз­нителя в точке с координатами х = у = z = 0 (это может быть центр устья трубы или точка, учитывающая возвышение факела над устьем, или вооб­ще какая-либо точка, которую в данном случае целесообразно принять за начало координат); и, v, wскорости распространения загрязнителя вдоль осей х, у, z; градиенты концентраций загрязнителя по отношению к осям координат.

Уравнение составлено в трехмерной системе координат, причем ось х совпадает с направлением основного движения факела, ось у — горизон­тальна и перпендикулярна к оси х, ось zвертикальна. Положение осей иллюстрируется рисунком 3.7. Толкование уравнения неоднозначно. Некото­рые исследователи отождествляют величину и со скоростью ветра и счита­ют, что вектор и совпадает с вектором-скоростью ветра. Другие располагают вектор и по оси факела. И то и другое — частные случаи. В рассматрива­емой зоне ветер может дуть не горизонтально, а с наклоном вверх или вниз; ось факела может на довольно значительном участке не совпадать с общим направлением ветра. Ряд трудностей связан с определением градиентов концентраций вдоль осей координат. Тем не менее уравнение 3.82 позволяет в первом приближении качественно оценить условия выброса и распространения факела. Градиент может иметь знак плюс — если на протяжении данного отрезка времени выброс возрастает, знак минус — если выброс уменьшается, или быть равным нулю — при стабильном во времени выбросе. Остальные градиенты всегда имеют знак минус, поскольку по мере удаления от источника выброса концентрация загрязнителя всегда падает.

Рис.3.7. Факел выбросов в осях коорди­нат х—у—z

Поскольку градиенты концентрации вдоль осей координат сами по себе непостоянны во времени, необходимо ввести в уравнение вторые производные, после чего оно принимает следующий вид:

(3.84)

Очевидно, что если имеет знак плюс и при этом

(3.85)

то концентрация загрязнителя в данной точке возрастает; при обратном соотношении она снижается. Концентрация остается неизменной, если

(3.86)

или если условия рассеивания в точности компенсируют изменения величины .Однако последнее крайне маловероятно на практике.

Принципиальная разница между правой и левой частями уравнений состоит в том, что абсолютная величина и знак левой части определяются режимом источника выброса и, таким образом, поддаются контролю и управлению. Величина и знак правой части определяются только условиями рассеивания.

Решение приведенных здесь первичных уравнений рассеивания связа­но с очень большими трудностями. Говоря формально, они могут быть ре­шены для условий, существующих в единственный данный момент време­ни. Но такое решение не имеет никакой практической ценности.

Практически приемлемое решение возможно на базе ряда упроще­ний и усреднений. Рассмотрим влияние некоторых факторов на процесс рассеивания.