4. Выбор площадки для строительства котельной

Определение площадки для строительства котельной на территории города с учетом климатических условиях и возникновения НМУ.

Пример:

- район строительства г. Рязань;

- расход дымовых газов Q_г = 5,54 м³/с, температура t_г = 160 ^оС;

- высота дымовой трубы Н_т = 30 м, диаметр её устья D_т = 1,0 м;

- скорость дымовых газов на выходе из трубы V_т = 7,06 м/с;

- температура атмосферного воздуха t_в = +25 ^оС, коэффициент температурной стратификации А = 160;

- выброс окислов азота М_о = 4,1г/с, окислов углерода М_с = 11,4 г/с;

- местность ровная (рельеф спокойный), для неё показатель η = 1;

- фоновая приземная концентрация окислов азота С_ф = 0,7ПДК_М.Р., окиси углерода С_ф = 0,5ПДК_М.Р.

Решение.

1. Определяется максимальная приземная концентрация по формуле (11) При F = 1, η = 1, параметр .

2. Определяется параметр V_м = 0,65∙ .

3. Определяется параметр

m =

4. Определяется параметр n = 0,532∙ V_м² – 2,13∙ V_м +3,13=1,9–4+3,13=1,03.

5. Максимальная приземная концентрация окислов азота равна

C_m = = .

6. Определяется расстояние, на котором образуется максимальная концентрация x_m = Н∙[4,95∙V_m∙(1 + 0,28∙ ] = 30[4,95∙1,9∙(1+0,28∙0,745)] = 340 м.

7. Определяется приземная концентрация окислов азота С = С_м + С_ф = =0,1 + 0,7∙0,2 = 0,24мг/м³.

Следовательно, концентрация С > ПДК_М.Р.= 0,2 мг/м³, поэтому строительство котельной возможно только при условии очистки выбросов или при увеличении высоты дымовой трубы.

При высоте трубы Н = 40 м получим С_м = 0,1∙(30/40)² = 0,056 мг/м³, тогда приземная концентрация будет равна

С = 0,056 + 0,7∙0,2 = 0,196 мг/м³ < ПДК_М.Р.

Однако при наступлении второго предупреждения НМУ возможно повышение С_М в два раза, тогда С = 0,2 + 0,14 = 0,34 мг/м³, что превышает ПДК_М.Р.. В этом случае необходимо увеличить высоту трубы до 60 м, т.к.

С = 0,2∙(30/60)² + 0,14 = 0,19 мг/м³.

В этом случае необходимо сравнить экономические затраты на создание очистного устройства или строительство высокой трубы, учитывая, что при наступлении третьего режима предупреждения НМУ, когда приземная концентрация может увеличиться вместо двух в три раза, т.е. концентрация будет равна не менее С = 0,34 мг/м³. В этом случае высота трубы должна быть не менее 145 м и капитальные затраты будут значительными.

При переводе котельной на резервное топливо (мазут или дизельное топливо) потребуется применение только очистного устройства, поскольку количество выбросов сернистого ангидрида относительно окислов азота будет выше в 2,5 раза.

Максимальная приземная концентрация оксида углерода, рассчитанная по формуле (10), составит 0,314 мг/м³ на расстоянии 90 м, которая в 16 раз меньше ПДК = 5 мг/м³, поэтому ею можно пренебречь.

5. Определение площади загрязненной городской зоны

Определение площади загрязнения, при максимальной приземной концентрации вдоль оси направления ветра с учетом фоновой концентрации при наступлении третьего режима НМУ составит С = 0,34 мг/м³ в одной точке на расстоянии x_m = 340 м от источника.

Концентрации вдоль оси направления ветра на различном расстоянии до точки с C_m рассчитываются при x/x_m ≤ 1 по зависимости С_x = (C_m + c_ф)∙S₁, где

S₁ = 3(x/x_m)⁴ - 8(x/x_m)³ +6 (x/x_m)² и при 8> x/x_m > 1 S₁ = 1,13 / [0,13∙(x/x_m)² +1].

В табл. 5.1 приведены значения приземных концентраций вдоль направления скорости ветра - х.

Таблица 5.1

x, м	x/xm	S1	Cx, мг/м3	x, м	x/xm	S1	Cx, мг/м3
50	0,15	0,1	0,03	340	1,0	1,0	0,34
100	0,3	0,33	0,1	400	1,2	0,96	0,3
150	0,44	0,6	0,19	600	1,8	0,8	0,29
200	0,59	0,8	0,25	800	2,3	0,66	0,2
250	0,73	0,94	0,29	1000	2,9	0,53	0,17
300	0,88	0,99	0,295	1200	3,5	0,43	0,14

Значения концентраций в перпендикулярном направлении y определяются с учетом величины опасной скорости ветра U, т.е такой, при которой воздушный поток максимально приближен к поверхности земли. При параметре V_m ≤ 0,5 U= 0,5 м/с, при 0,5 <V_m ≤ 2 U= V_m м/с, при V_m > 2 U = 2,2 V_m..

Для исследуемого варианта V_m = 1,9 и U = 1,9 м/с.

Концентрации С_y определяются по зависимости С_y = С_x∙S₂. Значение S₂ определяется по параметру t_y = U∙(y/x)², задавшись рядом значений y для соответствующего значения x, т.е. - S₂ = .

В табл. 5.2 приведены значения С_y для ряда значений y для одной точки при x_m = 340 м верхней зоны концентраций. Нижняя зона относительно оси x будет идентичной.

Таблица 5.2

y,м	ty	S2	Cy, мг/м3
0	0	1	0,22
20	0,007	0,97	0,21
40	0,026	0,77	0,17
60	0,06	0,56	0,12
80	0,1	0,35	0,08
100	0,16	0,5	0,04

Аналогично определяются концентрации для остальных точек вдоль линии x.