Расчет предельно допустимого выброса

Принятые обозначения:

Н - высота источника выброса над поверхностью, м;

ΔТ – разность температур выбрасываемых газов и воздуха;

V – расход газовоздушной смеси, м³/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае ровной или слабопересечённой местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η=1);

А – коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ;

D – диаметр устья источника выброса, м;

W₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени (мощность выброса), г/с;

Параметры: f, v_m, v¹_m и f₀.,зависящие от условий выброса.

Xm – расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация вредного вещества при неблагоприятных метерологических условиях достигает максимального значения (м);

d – безразмерный коэффициент ,зависящий от параметров выброса;

U_m (м/с)- значение опасной скорости ветра на уровне флюгера;

r, p – безразмерные величины, определяемые в зависимости от отношения

Xmu – расстояние от источника выброса (м), на котором при скорости ветра U и неблагоприятных метерологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения Сmu;

s₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения и коэффициента F.

Для регулирования вредных выбросов в атмосферу используют индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество источников, высоту их расположения, распределение выбросов во времени и в пространстве и другие факторы.

ПДВ – это предельное количество вредного вещества, устанавливаемое для предприятия, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создаёт приземную концентрацию, опасную для людей, животного и растительного мира.

Расчёт ПДВ и максимальной приземной концентрации производится в соответствии с “Методикой расчёта концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий” (ОНД-86) [7]. При установлении ПДВ для источника загрязнения атмосферы учитываются фоновые концентрации вредных веществ в воздухе С_ф, определяемые расчётом и экспериментально. Концентрации от источников загрязнений С_max должна быть меньше или равна ПДК, т.е.

(3.3)

Под фоновой концентрацией для отдельного источника загрязнения атмосферы понимают её загрязнение, связанное с другими источниками, исключая рассматриваемый.

Распространение выбросов в атмосфере подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов оказывает влияние состояние атмосферы, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника выброса и т.п. Горизонтальное перемещение примесей определяется, в основном, скоростью ветра.

Рис. 3.1. Схема распространения приземной концентрации загрязняющего вещества при выбросе через трубу

В зависимости от высоты устья трубы (Н) над уровнем земли источники выбросов в соответствии с ОНД-86 [7] подразделяются на высокие (Н≥50 м), источники средней высоты (Н=10-50 м), низкие (Н=2-10 м) и наземные (Н<2 м).

В зависимости от температуры выбросы делятся на сильно нагретые (Δt = [t_выб – t_окр] >100⁰С), нагретые (20 ⁰С < ∆t < 100 ⁰C), слабо нагретые (5 ⁰С < ∆t < 20 ⁰C), изотермические (∆t =0) и охлаждённые (∆t < 0 ⁰С).

Максимальная приземная концентрация вредного вещества

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (мг/м³) при выбросе из одиночного источника газовоздушной смеси определяется по формуле:

. (3.4)

В зависимости от метеорологических условий для субтропической зоны Средней Азии А=240; для Казахстана, Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Востока и остальных районов Средней Азии – 200; Севера и Северо-Запада европейской территории бывшего СССР, Среднего Поволжья, Урала и Украины – 160; Центральной части европейской территории России – 120.

Расход газовоздушной смеси V определяют по формуле

(3.5)

Минимальная высота Н одиночного источника выброса (трубы)

(3.6)

Значение безразмерного коэффициента F:

а) для газообразных вредных веществ (SO₂, H₂S и др.) и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых равна нулю) F=1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в пункте а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % F=2; от 75 до 90 % F=2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки F=3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, v_m, v¹_m и f₀.

;

;

;

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам:

f	m
при f < 100
f = 100
Для f0 < f <100,	f0 = f

Коэффициент n определяется в зависимости от v_m по формулам:

f	vm	n
f < 100	vm ≤ 0,3;	n = 3
	vm > 2;	n = 1
	0,3 < vm ≤ 2;
	vm1 < 0,5

Для f = 100 и v_m = 0,5 (холодные выбросы) при расчёте С_max используют формулу

(3.7)

где , причём n определяют по формулам при v_m = v_m¹ .

Аналогично при f < 100 и v_m <0,5 или f = 100 и v_m¹ < 0,5 (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчёт С_max ведут по формуле

, (3.8)

где m¹ = 2,86·m при f < 100, v_m < 0,5; m¹ = 0,9 при f = 100, v_m¹ < 0,5.

Расстояние от источника выбросов Xm (м), на котором приземная концентрация вредного вещества при неблагоприятных метерологических условиях достигает максимального значения С_max определяется:

при F=1 по формуле (3.9)

при F≥2 по формуле (3.10)

где безразмерный коэффициент d при f <100 находят по формулам:

f	vm	d
f <100	vm = 0,5
	0,5 < vm ≤ 2
	vm > 2
При f > 100	vm1 = 0,5
	0,5 < vm1 ≤ 2
	при vm1 > 2

Значение опасной скорости ветра U_m (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ С_max определяется по формулам:

f	vm	Um
f < 100	vm ≤ 0,5;	Um = 0,5
	0,5 < vm ≤ 2	Um = vm
	vm > 2
f = 100	v1m ≤ 0,5;	Um = 0,5
	0,5 ≤ v1m ≤ 2;	Um = vm
	при v1m > 2	Um = 2,2∙ vm

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (мг/м³) при неблагоприятных метерологических условиях и скорости ветра U (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра U_m (м/c), определяется по формуле:

, (3.11)

где r – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения по формулам:

r
	< 1
	> 1

Расстояние от источника выброса Xmu (м), на котором при скорости ветра U и неблагоприятных метерологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения Сmu, определяется по формуле:

, (3.12)

где p – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения по формулам:

p
p = 3	≤ 0,25;
	0,25 < ≤ 1
	> 1

Значения ПДВ (г/с) для продуктов сгорания рассчитывают по следующим формулам:

для нагретого выброса ; (3.13)

для холодного выброса ; (3.14)

Пример 2

Найти максимальное значение приземной концентрации газообразного диоксида азота и соответствующее ей расстояние от источника выброса, если скорость ветра 2 м/с, высота трубы 10 м, диаметр устья трубы 0,7 м, мощность выброса 100 г/с, температура выброса 50 ⁰С, температура окружающего воздуха 10 ⁰С. Коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы, принять равным 200. Средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса W=0,8 м/с.

Решение

1. Расход газовоздушной смеси

м³/c.

2. Максимальная приземная концентрация диоксида азота

ΔT = 50 – 10 = 40 ⁰C ; F = 1 (для газообразных веществ).

мг/м³.

Находим m и n по параметрам f, v_m, v_m¹ , f₀

;

; 0,3 < vm ≤ 2 ; (v max)

; (v max-штрих)

;

Считаем m ,n

при f < 100 ;

при 0,3 < v_m ≤ 2 .

3. Максимальное значение приземной концентрации при скорости ветра U (м/с):

мг/м³

при 0,5 < v_m ≤ 2 U_m = v_m , где U_m – опасная скорость ветра;

отношение > 1, то

.

4. Расстояние от источника выброса при скорости ветра U, при которой приземная концентрация вредного вещества достигает максимального значения Сmu :

м

При F = 1 м;

при 0,5 < v_m ≤ 2 .

Для коэффициент

Ответ: С_mu = 98,17 мг/м³ ; X_mu = 62,56 м