3 Вопрос «Основы расчёта распространения вредных веществ в атмосфере»

Классификация: 1)По назначению (технологические, вентялиционные); 2)По организации отвода ВВ (организаванные, неорганизованные); 3)По высоте (высокие,низкие); 4)По геом. Форме(высокие,низкие); 5)По темпер.выбрас.смеси(нагретые,холодные); 6)По времени действия(постоянные,периодические).

3.1 Одиночные источники: Хм-расст. на котором происх. касание; С-консентрация ВВ (мг/м3); См-макс.конц; Хм-десятки высот ист; Сх≈1/Н,М,1/V,1/Х

Основные расчётные зависимости : См=-Для нагретых выбросов!

M-кол-во ВВ (г/с);m,n–коэф. учит-ие условия выброса;A-температурный коэф.(геом. полож. объекта);H-Высота ист.ВВ(м);V-объём ВВ (м3/с);T-разница между темп. смеси и окр. воздуха;F-коэф. учит-ий условие очистки

После расчёта См определяют расстояние на котором эта концентрация наблюд-ся (Хм) Принято считать что концентр у ист. =0

Схема распределений концентрации у земли: Сх= S1*Cм;S1-коэф-т изменения С по оси ох Концентрация в любой точке: Сху=Сх*S2=S1*S2*См

Полученное значение сопоставляется с допустимым и затем делается вывод выполняется ли условие рассеивания. Условие рассеивания: 1) Для одиночных ИВВ при отсут. фонового загрязнения Сх≤ПДК; 2 ) При наличии фонового загрязнения Сх≤(ПДК-Ф), где Ф-фоновое загрязнение (мг/м3),ПДК- предельно допустимая концентрация

Для ИВВ необлад. сумац действия разнородн ВВ: Схi≤(ПДКi-Фi) Для ИВВ облад. сумац действия разнородн ВВ:∑ Схi/(ПДКi-Фi)≤1

После выполнения или невыполнения условий рассеивания выполняются мероприятия по снижению уровня загрязнения.

3.2 От групп источников:

Ситуационный план :

РТ-расчётная точка,распологается там где нужно знать концентрацию вредного вещ-ва. Простое сложение конц. Не явл правильным так как у каждого ист различное значения опасной скорости ветра. Тогда находят средневзвешанную опасную скорость ветра: Ucp=; гдеUcp-средневзвеш опасн ск ветра;Ui-опасн ск аетр итого ист;Cmi-макс конц итого ист

Опасная скорость ветра итого источника зависит от другого параметра Ui=– зависит от объёма выброса, от высоты ист, от избыт температуры.Затем рассчитывается конц ВВ с учётом изменения опасной скорости ветра Смм=См*r, гдеr=Ucp/Ui-поправочный коэф. На изменение скорости ветра.=Такие расчёты для групп ист осущ-ся с помощью компьют программ.

3.3 Учёт влияния застройки:

При обтекании здания ветровым потоком вблизи здания образуются вентялиционные зоны

Методика расчёта: 1) Построение границ циркуляционных зон hi=f(Hзд,Lм,Lд),h-высота произвольной точки; 2) Построение схемы расположения ИВВ; 3)Вывод о том расположен ли источник в тени или нет (* при расположении в зоне 2 выше границ тени расчёт продолжается); 4) Находим См без учёта влияния застройки; 5) См,,,- учитывает изменение структуры ветрового потока;S-коэф учит изменение турбул;-учит колебания ветрового потока;- учит протяжение циркуляц зон. Влияние застройки приводит так жек уменьшению макс концентрации с изменением координаты точки 6) Хм-координата точки с максимальной концентрацией, приближ к объекту

График изменения концентр ВВ:

4. Санитарно-защитные зоны

Санитарно-защитные зоны-пространства между предприятиями или обьектами загрязнения и зонами жилой застройки.

Для установления санитарно защитной зоны(СЗЗ) составляем перечень классов предприятий по СанПин СЗЗ .

5 классов по степени возведения выделяющихся вредных веществ:

I-1000м

II-500м

III-300м

IV-100м

V-50м

График изменения концентрации загрязнения

В настоящее время допускается застройка санитарной зоны объектами более высокого класса

Архитектурно-строительные мероприятия.

Включают в себя : Определяют место размещения предприятия и ближайших зон жилой застройки. Решение принимают от рельефа местности и преобладающего направления ветров. Для защиты санитарно защитной зоны и хоны жилой застройки предусматривают защитное озеленение.

1-зона защитного озеленения предприятия.

2-зона защитного озеленения санитарно защитной зоны.

5.Предельно-допустимые выбросы: принципы расчета; инвентаризация источников выброса вредных веществ.

Эти нормативы введены для снижения загрязнения атмосферного воздуха; установление виновника загрязнения и осуществления контроля предприятий и технологических установок. ПДВ установлен в 1981г.Была проведена работа по расчету ПДВ по всем предприятиям. Величина ПДВ устанавливается из условия, что выбросы каждого источника не создадут концентрацию вредных веществ превышающую допустимую. ПДВ устанавливается для каждого источника и каждого вещества отдельно.

Принцип расчета: формула для расчета ПДВ берется из: ПДВ

Приняв С_М=ПДК или ПДК-Ф, тогда

А- коэффициент температурной стратификации

М-количество вредного вещества

Н-высота источника ВВ

V-объём ВВ

- разница температур смеси и окружающего воздуха

m,n–коэффициенты учитывающие условие выброса расчитываютяс пол формулам из ОНД

-коэффициент учитывающий влияние рельефа при перепаде высот более 50м

F-коэффициент учитывающий условие очистки

Для холодных выбросов аналогично.

При невозможности выполнения норм ПДВ устанавливаются временно- согласованные выбросы на срок до 5 лет.

Первоочередным мероприятием по совершенствованию технологий и систем очистки:

Уменьшения загрязнений с помощью увеличения высоты источника не допускается.

Инвентаризация выбросов: Это процесс сбора данных для расчета ПДВ:

1.Составляют карту-схему(план предприятия, где наносятся здания и сооружения и границы предприятия, здесь же наносятся все источники выбросов с их номерами;

указываются направления сторон света и системы координат границы санитарно-защищенных зон, территории отдыха и т.д.).

2.Источники загрязнения атмосферы

Составляются таблицы:А

1)наименование производства;2)наименование цеха, участка;

3)наименование ИВВ;4)количество;5)вид ИВВ;6)номера ИВВ

Б- Характеристики ИВВ:

1)№ ИВВ;2)Высота(Н, м);3)Площадь сечения(D, а*в);4)скорость(W, м/с);5)объем(V,м³/с);

6)температура(t, С);7) наименование вредных веществ;8)МАХ;9)за год.

В-Показатели работы пыле-газочистного оборудования:

1)наименование ВВ;2)кол-во ВВ от всех источников;3)без очистки;4)поступ. на очистку;5)выброс в атмосферу 6по плану;7)фактически;8)утилизиров.9)выбрас в атмосферу.

ПДВ рассчитывают для каждого источника отдельно исходные данные сводятся в таблицу:

1)№ ИВВ;2)Вид ИВВ;3)объем(V,м³/с);4)ΔТ;5) Высота(Н, м);6)D, а*в;7)кол-во ВВ;

8)F;9)Ф(если есть фон.загр. Ф=ПДК, если есть Ф=ПДКнас.п –Ффон;10и 11)границы зоны жилой застройки ближн. и дальн. соответственно.

6.Предупреждение загрязнения воздушного бассейна.

Мероприятия:-технологические, -санитарно-технические. Эти мероприятия должны рассматриваться, как основные.

К техн:1)совершенствование тех.процесса.2)организация производств по применению безотходных технологий.3)герметизация оборудования.4)утилизация отходов.

Метод контрольных вопросов:1)зачем нужна эта технология.2)каким должен быть конечный продукт.3)почему он должен быть именно таким.4)обязательно ли производить его по этой технологии.5)Можно ли использовать другое сырье.6) можно ли использовать вторичные ресурсы другой отрасли.7)можно ли изменить последовательность и продолжительность операции.

Санитарно-технические мероприятия заключаются в улавливании и очистке выбросов. В соответствие с нормами технологические и вентиляционные выбросы, содержащие пыль, вредные газы и пары, должны подвергаться очистке перед выбросом в атмосферу. Если при расчете рассеивания максимальная концентрация вредного вещества составляет меньше 5 % ПДК, то дальнейший расчет не производится.1 этап очистки воздуха -очистка от пыли.

7. Очистка выбросов от пыли

7.1. Общие сведения об аэрозолях.

Аэрозоль – система, состоящая из твердых, жидких и газообразных веществ и газовой среды. Размеры частиц от 0,001 до 100 микрон. Частицы различают по размеру, форме и удельному весу. Удельный вес зависит от вида материала, который находится в составе пыли (справочник).

Частицы по форме делятся на 3 группы: 1. Изометрические (шар или правильный многогранник); 2. Пластинчатые; 3. Одномерные (нити, волокно).

По размеру частицы делятся на: 1. Мелкие; 2. Средние; 3. Крупные

Оценка крупности производится по дисперсному (фракционному) составу, который зависит от удельного веса и вида пыли и предоставляется в виде таблицы размера пыли, где указывается содержание частиц каждого размера.

Данные о дисперсности состава приводятся в справочной литературе а так же предоставляются предприятием при выполнении работ.

Группа пыли определяется по классификационной номограмме.

Скорость витания– скорость оседания пылинок в неподвижной среде. Зависит от удельного веса и определяется по номограмме или рассчитывается по формулам. Для каждого размера частицы получают свое значение скорости витания.

Характеристика пыли может располагаться в любой из областей и по ее расположению можно определить класс.

По группе пыли определяется тип пылеуловителя.

Важные свойства пыли: -сыпучесть -слипаемость -абразивность -смачиваемость -электрич. сопроситивление ( с высокой, средней и низкой проводимостью)

7.2. Физические основы и способы улавливания аэрозолей

- осаждение частиц под действием гравитационных сил (гравитационное осаждение)

- инерционное осаждение

- фильтрация – прохождение потока через препятствия

- электрическое осаждение (частица с большим потенциалом направляется туда, где потенциал меньше)

- эффект смачиваемости пыли

- коагуляция (частицы прилипают друг к другу и образуют более купную частицу)

- ультразвук

- воздействие магнитного поля

7.3. Классификация пылеуловитей (пу)

Очистка запыленного воздуха происходит в специальном оборудовании в несколько стадий:

1. Выделение частиц из газового потока

2. Сбор и удаление осевший примесей.

Виды ПУ:

1.гравитационные ПУ2.инерционные ПУ2.1.прямоточные2.2.центробежные2.2.1.сухие2.2.2.мокрые

3.Фильтрующие3.1.мокрые3.2.сухие3.2.1.кассетные3.2.2.рукавные4.электрофильтры

7.4. Схемы пу различных типов и принципы их работы

Гравитационные ПУ

Пылеосадочные камеры: применяются при больших концентрациях пыли и крупнодисперсной пыли.

Выполняются в виде уширения основного канала газохода или воздуховода.

Минусы: Большие габариты, степень очистки до 30% (применяют как Iступень очистки)

Схема очистки газов от ковертера ( Iступень)

Инерционные ПУ

Аппараты в которых наряду с силами тяжести действует инерционный эффект.

1. прямоточные

2. центробежные

2.1. сухие 2.2. мокрые

Схема прямоточного ПУ:

Плюсы: габариты меньше, корпус имеет цилиндрическую форму

Центробежные ПУ:

Ввод потока производится по касательной к поверхности

Схема центробежного циклона серии ЦН:

Минус: большие габариты

СИОТ-сухой:

В мокрых ПУ используется эффект смачиваемости и коагуляции

СИОТ – мокрые:

Фильтрующие ПУ

воздух проходит через материалы, которые не пропускают пыль и осаждают ее на своих поверхностях.

Применяемые материалы – от ткани до металлических сеток и колец.

Делятся на мокрые и сухие. В качестве смачивающиего вещества применяют разлиные масла.

Сухие фильтры – кассетные и рукавные (ткань в виде рукава)

Электрофильтры

Для улавливания используются свойства заряженных частиц оседать на поверхностях с меньшим или противоположным зарядом.

Схема электрофильтра:

1 – зона ионизации

2 – осадительная зона

3 – противоуносный фильтр

4, 5 – источники постоянного тока

Применение электрофильтров должно учитывать электрические свойства пыли

7.5. Подбор пылеуловителей

Выбор типа ПУ производится в зависимости от фракционного состава и класса ПУ.

По фракционному составу пыль делится на групп:

I)очень крупнодисперснаяII)крупнодисперсная (песок)III)среднедисперсная (цемент)IV)мелкодисперсная (молотый кварц)V)очень мелкодисперсная (тальк, урановая руда)

Группа пыли определяется по классификационной номограмме, где наносится скорость витания и процентное содержание частиц.

Все ПУ по эффективности улавливания подразделяются на классы от IдоV:

I. высокой эффективностиII. ФильтрыIII. мокрые циклоныIV. ЦиклоныV. пылеосадочные камеры

Эффективность ПУ характеризуется КПД.

гдеG_ул– количество улавливаемой пыли,G– количество пыли до очистки

где с₁– концентрация пыли до очистки, с₂– после очистки

Эффективный КПД:

гдеФ_i - % содержаниеi-ой фракции,ƞ_i – эффективность пылезадержания

i-ой фракции - % (данным аппаратом). Производится разработчиком.

Дополнительным фактором, который влияет на выбор ПУ, является гидравлическое сопротивление.

Пример: сопротивление электрофильтра – 100 Па, а циклонов 750-1000 Па.

Методика подбора ПУ:

1) Исходные данные:

-вид пыли

-фракционный состав

-температура

2) Определение группы пыли

-скорость витания

-классификационная характеристика

3) Определение типа и класса ПУ

4) Определение количества ПУ и типоразмер

гдеL– производительность

5) определение эффективного КПД