Практическое занятие № 3 Определение фактических концентраций вредных выбросов

Одной из мер защиты воздушного бассейна является рассеивание газообразных веществ и пыли в атмосфере при выбросе через высокие дымовые трубы.

В результате рассеивания происходит снижение максимально возможной концентрации веществ в приземном слое атмосферы и удаление зоны максимального загрязнения.

Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК).

Содержание загрязняющих веществ принято выражать в мг/м³ воздуха. Критерием оценки влияния выбросов предприятий на атмосферный воздух является сравнение фактических концентраций, полученных в результате рассеивания, с предельно допустимыми.

Определяющие факторы: H_тр ; _в; t _н.в.; t_ух.г.; рельеф; М,(г/с); _в ,м/с .

Ветер 

1 2 3

Lmax Cmax

Зона переброса факела Зона

загрязнения

Рис.1. Схема рассеивания газопылевого выброса предприятия:

1. – производственное здание;

2. – газо-пылеулавливающая установка;

3. – дымовая труба.

Стандартом установлены следующие виды предельно допустимых концентраций:

1. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны ПДК _Р.З.:

1 класс – чрезвычайно опасные <0,1 мг/м³.

2 класс – высоко опасные (0,11,0 мг/м³).

3 класс – умеренно опасные (1,010 мг/м³).

4 класс – мало опасные >10 мг/м³.

2. Максимально разовая ПДК_М.Р. – такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, которая не вызывает рефлекторных реакций в организме человека: ощущений запаха, вкуса, световой чувствительности глаза, изменение активности головного мозга и т.д.

3. Среднесуточная ПДК_С.С. – такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, которая не оказывает прямого или косвенного вредного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания воздуха.

Концентрации вредных веществ не должны превышать:

а) в воздухе производственных помещений – ПДК_Р.З.;

б) в атмосферном воздухе населенных мест – ПДК_М.Р.;

в) при отсутствии данных по ПДК_М.Р. – ПДК_С.С.

ПДК_Р.З. > ПДК_М.Р. > ПДК_С.С.

Расчет Сmax и ПДВ проводится по формулам отдельно для холодных и нагретых выбросов.

Для выбора вида расчетных формул по определению С_max(i) и ПДВ_(i) определяем параметр (f):

– если f <100, то расчет ведется по формуле для нагретых выбросов;

– если f ≥100, то расчет ведется по формуле для холодных выбросов.

где t = t_{ух. г.} – t_н.в., ^оС – температурный перепад между уходящими газами и воздухом окружающей среды.

Таблица 1 – Рабочие формулы расчётных концентраций нагретых

и холодных выбросов

Вид выброса	С max , мг/м3	ПДВ р , г/с
Нагретые
Холодные

В приведенных в таблице № 7 формулах приняты следующие параметрические характеристики объекта:

– – коэффициент рельефа местности;

– – секундная производительность по дымовым газам.

Безразмерные коэффициенты (m) и (n) учитывают условия выхода дымовых газов из устья дымовой трубы.

Коэффициент (m) определяется по формуле:

.

Коэффициент (n) определяют по соотношениям:

n = 3 при .

n = 1 при .

при 0,3 < Vm 2 ,

где Vm – параметр, определяемый по формуле:

,

А – коэффициент температурной стратификации атмосферы, входящий в формулы таблицы 1 и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредного вещества в атмосферном воздухе:

– 240 – субтропики южнее 45°с.ш.;

– 200 – Кавказ, Нижнее Поволжье, Сибирь, Дальний Восток;

– 160 – Север и Северо-Запад европейской части России, Среднее Поволжье, Урал;

– 120 – Центральная часть европейской территории России.

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

а) F = 1 – для газообразных вредных веществ и аэрозолей;

б) для более крупнодисперсной пыли и золы в зависимости от степени очистки

ε = 90% , F = 2;

ε =7590%, F = 2,5;

ε <75% , F = 3 (вне зависимости от ε при выбросе большого количества водяного пара).

По результатам выполненных расчетов делаются выводы о том, что загрязняют или нет вредные выбросы приземный слой атмосферы прилегающего района.

Если фактические выбросы не превышают предельно допустимых, то результаты расчетов могут быть рекомендованы для представления на согласование в городской или районный комитет по охране природы.

При расчете максимальных концентраций (C_max) и ПДВ необходимо учитывать фоновые концентрации, значения которых выдаются территориальными комитетами по охране природы.

При отсутствии таких данных для городов с населением до 300 тыс. человек можно принять:

SO_2(Ф) = 0,1 мг/м³ ; NO_2(Ф) = 0,03 мг/м³ ; CO_(Ф) = 1,5 мг/м³ ; пыль_(Ф) = 0,2 мг/м³ .

Предельно допустимые (максимальные разовые) концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы – ПДК_м.р. (мг/м³):

SO₂=0,5 мг/м³ ; NO₂ =0,085 мг/м³ ; CO=5,0 мг/м³ ; пыль=0,5 мг/м³.

Каждый из компонентов выбросов не создаёт эффекта загрязнения в приземном слое атмосферы, если его максимальная расчетная концентрация удовлетворяет неравенству:

С_max+С_ф<ПДК_м.р.

Основные исходные данные для расчетов принимают из таблиц:

– табл. № 2 и № 3 – по предпоследней и последней цифрам шифра (для расчета газопылевого выброса цементного завода – спец. 290300);

– табл. № 4 и № 5 – по предпоследней и последней цифрам шифра (для расчета газопылевого выброса производственно-отопительной котельной – спец. 290500; 290700).

Удельные показатели выбросов вредных веществ от топлива, сжигаемого в котлоагрегатах, принимают из таблицы № 6 по виду заданного топлива (спец. 290500; 290700).

Расчеты максимальных концентраций вредных выбросов выполняются по алгоритмам, приведенным в разделе 1.2.

Таблица 2 – Технологические характеристики цементных заводов

№ пред– послед. цифры	Район строительства	G, т/ч	tн.в., оС	tух.г., оС	Н, м	D, м	Wо, м/с
1	Ростов	12	+25	+180	60	2,5	13
2	Краснодар	17	+28	+170	70	2,7	15
3	Саратов	22	+26	+165	80	2,85	20
4	Мурманск	26	+20	+185	90	3,0	14
5	Черкесск	32	+26	+175	95	3,2	18
6	Владивосток	36	+25	+160	105	3,5	20
7	Рязань	20	+24	+155	75	2,8	13
8	Москва	25	+25	+160	85	2,9	17
9	Санкт-Петербург	30	+22	+145	90	3,1	16
0	Челябинск	35	+24	+140	100	3,4	19

Таблица 3 – Удельные показатели вредных выбросов цементных заводов

№ послед. цифры	Удельные показатели вредных выбросов, m (кг/кг)
	Твердые частицы	Сернистый ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
1	0,085	0,0081	0,0261	0,00145
2	0,234	0,0096	0,0185	0,00215
3	0,183	0,0248	0,0090	0,00181
4	0,297	0,0173	0,0063	0,00211
5	0,144	0,0215	0,0138	0,00165
6	0,217	0,0096	0,0235	0,00206
7	0,268	0,0146	0,0198	0,00150
8	0,117	0,0213	0,0143	0,00190
9	0,167	0,0137	0,0074	0,00205
0	0,111	0,0121	0,0176	0,00171

В состав твёрдых частиц вредных выбросов цементных заводов входят следующие компоненты: СаО; SiO₂; Al₂O₃; ТiO₂; Fe₂O₃; МgO; R₂O.

Данные по концентрациям, приведённые в табл. 2, соответствуют остаточному содержанию вещества в выбросах после электрофильтров.

Таблица 4 –Технологические характеристики производственно-отопительных

котельных

№ предп. цифры	Марка котла	Кол-во котлов n	tух.г., оС	к.а., %	iп , кДж/кг	Вид топлива	Qзн , кДж/кг
1	2	3	4	5	6	7	8
1	4–13	4	190	77	2341	уголь Кузнецк.С	28300
2	20–23	2	170	84	2363	уголь Донецк. К	27500
3	10–39	2	165	85	2361	мазут высокосерн.	38500
4	6,5–13	3	185	79	2341	уголь Челябинск. Б	15800

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4	5	6	7	8
5	10–23	3	175	82	2363	уголь Донецк. Д	20500
6	20–39	2	160	87	23671	мазут малосернист	39000
7	10–13	3	195	75	2341	уголь Подмосков.Б	10600
8	20–23	3	170	84	2363	уголь Кузнецк.Г	26000
9	20–13	2	180	80	2341	уголь Караганд. Б	15200
0	20–39	3	165	85	2361	мазут высокосерн.	38500

Таблица 5 – Район строительства и характеристики дымовых труб

котельных

№ последней цифры	Район строительства	tн.в., оС	Н, м	D, м	Wо, м/с
1	Ростов	+25	30	1,1	10
2	Краснодар	+28	35	1,2	15
3	Саратов	+26	40	1,25	20
4	Мурманск	+20	45	1,30	10
5	Ставрополь	+26	50	1,35	18
6	Владивосток	+25	30	1,05	20
7	Рязань	+24	35	1,10	12
8	Москва	+25	40	1,15	18
9	Санкт-Петербург	+22	45	1,20	13
0	Челябинск	+24	50	1,25	20

Таблица 6 – Удельные показатели выбросов вредных веществ от топлива,

сжигаемого в котлоагрегатах

Топливо	Удельные показатели вредных выбросов, m (кг/кг)
	Твердые частицы	Сернистый ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
Уголь Кузнецкий	0,0536	0,0072	0,0513	0,00223
Уголь Донецкий	0,0676	0,0504	0,0490	0,00221
Уголь Челябинский	0,0790	0,0180	0,0347	0,00127
Уголь Подмосковный	0,0704	0,0486	0,0258	0,00095
Уголь Карагандинский	0,0752	0,0144	0,0439	0,00197
Мазут малосернистый	0,0056	0,0059	0,0377	0,00257
Мазут высокосернист.	0,0060	0,0549	0,0377	0,00246

Дополнительные данные, принимаемые вне зависимости от варианта.

Таблица 7 – Значения коэффициента снижения концентрации (S1)

в зависимости от расстояния до эпицентра концентрации

L/Lmax	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
S1	1	0,8	0,5	0,38	0,28	0,2	0,15	0,12	0,10	0,08

В таблицах исходных данных № 2, 3, 4, 5, 6 приняты следующие обозначения:

n – количество котлов, установленных на котельной;

t_ух.г. – температура уходящих дымовых газов;

_к.а. – коэффициент полезного действия котлоагрегата;

_iп – удельный расход тепла на выработку 1 кг насыщенного пара;

Q^р_н – низшая теплота сгорания топлива;

t_н.в. – наиболее неблагоприятная температура наружного воздуха;

Н – высота трубы;

D – диаметр устья трубы;

W_о – средняя скорость выхода из трубы газовоздушной смеси.

Практическое занятие № 4

Определение предельно допустимых выбросов

На основании принятых исходных данных по технологической производительности объекта определяют секундные выбросы по всем видам вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу предприятием (М_i, г/с).

Стандартом установлены также величины предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу (ПДВ) – это количество вредных веществ, выбрасываемых в единицу времени, которое в сумме с выбросами от совокупности других источников города не создаст приземной концентрации примеси, превышающей значение ПДК:

а) для отдельных источников – ед. измер. (г/с);

б) в целом по предприятию – ед. измер. (т/год).

Если при расчете рассеивания выбросов максимально возможная концентрация вредного вещества получается

Cmax > 0,05 ПДК_м.р.,

то в этом случае расчет ПДВ обязателен.

Расчет производится по формулам, представленным в таблице № 7.

Секундные выбросы цементных заводов по отдельным компонентам определяются из формулы:

М_i = 1 / 3,6 · G · m_i · 10³ , г/с,

где G, т/ч – часовая производительность завода;

m_i , кг/кг – удельный выброс i-го компонента.

Секундные выбросы производственно-отопительных котельных по каждому виду загрязняющих веществ находят из выражения:

М_i = В_с · m_i · 10³, г/с,

где В_с (кг/с) – секундный суммарный расход топлива, определяемый по формуле:

где Д (т/ч) – паропроизводительность котла, принимаемая в соответствии с маркировкой котла по заданию.

Расчеты предельно допустимых вредных выбросов выполняются по алгоритмам, приведенным в таблице № 1.

В случае, если фактический выброс превышает расчетный норматив (ПДВ_п, г/с), то разрабатываются технологические мероприятия по снижению остаточных концентраций вредных выбросов, предусматривающие дополнительную установку устройств очистки, например, таких, как осадительные камеры, циклоны, скрубберы.

Степень очистки (коэффициент очистки) воздуха определяет эффект улавливания пыли или газообразных веществ очистной установкой:

где М – секундный массовый расход;

С – концентрация извлекаемого вещества.

Практическое занятие № 5.