Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по инженерной экологии. Расчет загрязнения атмосферы выбросами от точечного источника. Методические указания к самостоятельной работе студен
.pdf
∆t – разность между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси
tг и температурой окружающего атмосферного воздуха tв, К;
V1 – расход газо-воздушной смеси в устье источника выброса, м3/с;
М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу
времени, г/с.
Значения мощности выброса М и расхода газо-воздушной смеси V1 опре-
деляются расчетом в технологической части проекта или принимаются и соот-
ветствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами.
В расчете принимаются сочетания М и V1, реально имеющие место в течение
года при условиях эксплуатации предприятия, когда достигается максимальное
значение см. Значение М следует относить к 20-30-минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях когда продолжительность выброса менее
20 мин.
При определении значения ∆t следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха tв равной средней максимальной температуре
наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82 (для
г. Липецка tв = 25,9°С), а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси tг – по действующим для данного производства технологиче-
ским нормативам. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения tв равными средним температурам
наружного воздуха за самый холодный месяц (для г. Липецка tв = -15°С).
Значение безразмерного коэффициента F для газообразных вредных ве-
ществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядочен-
ного оседания которых практически равна нулю) принимается равным 1. Для
крупнодисперсных аэрозолей 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. Вне зависимости от эффективности очистки значение
коэффициента F принимается равным 3 при расчетах для производств, в которых содержание водяного пара в выбросах достаточно для того, чтобы в тече-
11
ние всего года наблюдалась его интенсивная конденсация сразу же после выхо-
4/3
1
8
m
AFn D
cM
HV
mm
vv
1
1,3
m
wD
v
H
5
4
m
F
x d H
3
3
3
2,48 1 0,28 при 0,5;
4,95 1 0,28 при 0,5 2;
7 1 0,28 при 2.
m
mm
mm
fv
d v f v
v f v
0t
5,7при 0,5;
11,4 при 0,5 2;
16 при 2.
m
mm
mm
v
d v v
vv
да в атмосферу.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при
выбросе холодной газо-воздушной смеси (∆t ≈ 0) из одиночного точечного источника с круглым устьем рассчитывается по формуле
, мг/м
где параметр n определяется по формуле (7) или рис. 5 при
. (10)
3
, (9)
, где
Расстояние xm от устья источника загрязнения атмосферы (см. рис 2), на
котором приземная концентрация достигает при неблагоприятных метеороло-
гических условиях максимального значения с
определяется по формуле
m
, м, (11)
где d – безразмерный коэффициент, для нагретых выбросов определяется по
формуле
Для холодных (
Опасная скорость ветра на уровне флюгера (на высоте 10 м от поверхности земли) um, характеризующая неблагоприятные метеорологические условия
для горячих источников определяется по формуле
(12)
) выбросов
(13)
12
0,5 при 0,5;
при 0,5 2;
1 0,12 при 2, м/с.
m
m m m
mm
v
u v v
v f v
(14)
0t
0,5 при 0,5;
при 0,5 2;
2,2 при 2, м/с.
m
m m m
mm
v
u v v
vv
1
()
m
c x s c
/mxx
43
2
1
2
2
3 / 8 / 6 / при / 1;
1,13
при 1 / 8;
0,13 / 1
/
при / 8 и 1,5;
3,58 / 35,2 / 120
1
при / 8 и 1,5.
0,1 / 2,47 / 17,8
m m m m
m
m
m
m
mm
m
mm
x x x x x x x x
xx
xx
s
xx
x x F
x x x x
x x F
x x x x
/1
m
xx
1
H
s
/mxx
11
0,125 10 0,125 2 при 2 10.
H
s H H s H
Для холодных (
) источников:
(15)
При опасной скорости ветра um приземная концентрация вредных веществ
в атмосфере по оси дымового факела на различных расстояниях x от источника
загрязнения атмосферы (горячего или холодного) определяется по формуле
, мг/м
3
, (16)
где s1 –безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения
и коэффициента F по рис. 6 или по формуле
Следует учитывать, что данная методика расчетов не распространяется на
расстояния от источника загрязнения атмосферы свыше 100 км.
Для низких и наземных источников (H <10 м) при значениях
личина s1 в формуле (16) заменяется на
и H по формуле
, определяемую в зависимости от
13
(17)
ве-
(18)
Рис. 6. Зависимость параметра s1 от отношения x/xm
2
( , ) ( )c x y s c x
Рис. 7. Система координат для определения положения произвольной точки
относительно ИЗА
Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере на рас-
стоянии y от оси дымового факела (рис. 7) определяется по формуле
, мг/м
3
, (19)
14
где s2 – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости
2
2
2
2
при 5 м/с;
5
при 5 м/с;
y
uy
u
x
t
y
u
x
2
2
2 3 4
1
.
1 5 12,8 17 45
y y y y
s
t t t t
1
1
V
wLB
2
3
11
2
,м; , м /с,
4
э
ээ
LB D
D V w
LB
ветра u и отношения y/x по значению аргумента ty
(20)
по рис. 7 или по формуле
(21)
Рис. 8. Зависимость параметра s2 от параметра ty
Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газо-воздушной смеси из
источника с прямоугольным устьем (шахты) производятся по формулам (4 - 21)
при средней скорости w1 и значениях D = Dэ и V1 = V1э:
где L и B –ширина и длина устья прямоугольного источника, м.
, м/с;
(22)
15
Определение предельной мощности выброса
max
c
max,i i ,i
ПДК
ф
cc
загрязняющего вещества (ПДВ)
Помимо рассмотренной выше прямой задачи – расчета приземной концентрации по заданным параметрам источника, часто приходится решать и об-
ратные задачи. Например, по заданным геометрическим и физическим пара-
метрам источника загрязнения атмосферы определить для каждого выбрасыва-
емого из него вещества такой секундный массовый расход, чтобы приземные
концентрации этих веществ не превышали предельно допустимые ни в одной
точке. Расчет, проведенный для неблагоприятных метеорологических условий,
гарантирует, что при любом другом сочетании температуры окружающего воз-
духа и скорости ветра, концентрации будут меньше допустимых.
При задании предельно допустимой концентрации загрязняющего веще-
ства необходимо учитывать возможное наличие других источников загрязнения
атмосферы (расположенных рядом других предприятий, автотранспорта и т.п.).
Эти источники могут выбрасывать или такие же вредные вещества, или вещества, обладающие эффектом суммации с выбросами рассчитываемого источ-
ника. При отсутствии возможности детального учета влияния соседних источ-
ников выбросов, их суммарное воздействие учитывается некоей фоновой концентрацией c
. Тогда максимально допустимая концентрация
ф
для i-го за-
грязняющего вещества может быть найдена как:
3
, (23)
где ПДКi –
, мг/м
предельно допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества,
принимаемая по данным [2] или прил.
c
– фоновая концентрация i-го загрязняющего вещества, как правило,
ф,i
определяемая по показаниям расположенных поблизости постов наблюдений.
При отсутствии данных о фоновой концентрации c
При расчетах комплексного загрязнения атмосферы следует учитывать, что
величина фоновой концентрации зависит, в том числе, и от направления ветра.
16
ф,i
= 0.
Максимальная мощность выброса
i
ˆ
M
2
3
1
i max, i
i
ˆ
H V t
Mc
AFmn
4
3
1
max,i
i
8
ˆ
i
HV
Mc
AFn D
3
3
max
3
3,6
ГВС
ЗВi
c
P H b t
b AFmn
из горячего источника выброса,
соответствующая заданному значению максимальной концентрации смах,i, определяется по формуле
, г/с, (24)
где Fi – значение параметра характеризующего скорость оседания i-го вещества
(см. пояснение к формуле (8) на стр. 11).
В случае холодного выброса (∆t ≈ 0):
, г/с. (25)
В случае выбросов в атмосферу, обусловленных технологическим про-
цессом, для которого известны удельные показатели выделения вредных ве-
ществ и образования газо-воздушной смеси (например, для сжигания топлива)
мощность выброса может быть пересчитана непосредственно на производи-
тельность оборудования. В этом случае максимальная производительность обо-
рудования, не приводящая к превышению ПДК загрязняющих веществ при вы-
бросах через источник фиксированных размеров составляет:
, т/ч, (26)
где b
– количество выбрасываемого в атмосферу i-го вредного вещества на
ЗВi
единицу массы продукции, г/кг (в необходимых случаях с учетом пыле- и газоочистки);
b
– расход газо-воздушной смеси, выделяющейся на единицу массы
ГВС
продукции, м
3
/кг.
Для каждого источника загрязнения атмосферы определяется радиус зо-
ны влияния как наибольшее из двух расстояний от источника х1 и х2, где
х1 = 10 хм, а величина х2 определяется как расстояние от источника, начиная с
которого с ≤ 0,05 ПДК. Значение х2, при ручных расчетах находится графически
с помощью рис. 6. На вертикальной оси откладывается точка 0,05 ПДК/с
17
, че-
m
рез которую проводится параллельная горизонтальной оси линия до пересече-
,i
i
i
ПДК
m
c
j
гр
гр i
i1
N
jj
ния с графиком функции s1 за максимумом. Из точки пересечения опускается
перпендикуляр на горизонтальную ось, полученное значение х/хм умножается
на х
, в результате чего определяется искомое значение. В случае см ≤ 0,05 ПДК
м
значение х
полагается равным нулю.
2
Для каждого выбрасываемого вещества рассчитывается безразмерный параметр опасности загрязнения, который показывает вероятность недопустимого
превышения приземной концентрации для данной примеси:
. (27)
Для веществ обладающих однонаправленным вредным воздействием
опасность суммарного загрязнения определяется суммированием параметра
опасности для каждого вещества, входящего в группу суммации:
, (28)
где Nгр – количество примесей входящих в группу суммации.
Опасность загрязнения существует, если параметр j>1. Такой случай требует применения инженерных средств, направленных на снижение опасности
выброса, например, установки очистного оборудования или расширения санитарно-защитной зоны до границ территории, на которой величина параметра j
превышает допустимую. В исключительных случаях органы государственной
власти могут разрешить работу предприятия с временно согласованным выбро-
сом (ВСВ) j>1 при условии скорейшего устранения нарушений.
Согласно существующим рекомендациям [3] в случае, если величина параметра j за пределами санитарно-защитной зоны предприятия меньше или
равна 0,05, выброс данной примеси нормируется только в тоннах в год и считается равным допустимому выбросу (ПДВ).
18
Определение класса экологического состояния атмосферы
i
i
i
Dc
R
DHПДК
3
i
i
1
10
M
cV
3
i
10
i
i
M
ТПВ
ПДК
По степени воздействия на атмосферный воздух источники выбросов
подразделяются на шесть классов опасности (по степени убывания): IA; I; II;
III; IV; V. Отнесение того или иного источника к определенному классу производится через расчет параметра разбавления R и параметра требуемого потребления воздуха ТПВ.
Параметр разбавления приближенно показывает, во сколько раз (для заданного отношения диаметра источника к его высоте D/H) нужно разбавить чи-
стым воздухом выбрасываемую газо-воздушную смесь для того, чтобы концен-
трация примеси в ней стала равной предельно допустимой максимально разо-
вой концентрации ПДК
где
выброса, мг/м
– концентрация i-го загрязняющего вещества в устье источника
3
.
В случае отсутствия у вещества ПДК
точная ПДК
или ориентировочный безопасный уровень воздействия ОБУВi.
cc,i
:
мр, i
, (29)
вместо нее принимается среднесу-
мр
Параметр требуемого потребления воздуха ТПВ показывает расход чистого воздуха, который требуется для разбавления выбросов до концентраций, соответствующих предельно допустимым:
, м3/с. (30)
По найденным расчетным параметрам ТПВ
и Ri с использованием табл. 2
i
определяется класс опасности источника выброса.
В случае выброса нескольких загрязняющих веществ через один источник
загрязнения атмосферы, класс опасности ИЗА в целом определяется наибольшим значением из рассчитанных для всех веществ.
19
Таблица 2
R
ТПВ, м
3
/с
>105
104-105
103-104
102-103
<102
>1000
IA I II
III
III
100-1000
I
II
II
III
III
50-100
II
II
III
III
IV
5-50
II
III
III
IV
IV
<5
III
III
IV
IV
V
1
1
22
4 4 25000 /3600
1,42
3,14 2,5
V
w
D
200 25,9 174,1t
22
1
22
1,42 2,5
1000 1000 0,05
25 174,1
wD
f
Ht
Класс опасности источника загрязнения атмосферы
Пример выполнения расчетного задания
Задание. Источник загрязнения (дымовая труба) расположен в Липецкой
области на равнине и имеет следующие геометрические параметры: высота
25 м, диаметр устья 2,5 м. Через устье ИЗА выбрасывается 25000 м3/ч газовоздушной смеси с температурой 200°С. Массовый секундный выброс вредных
веществ (г/с): СО 100; NO2 8; NO 2.
Определить максимальную приземную концентрацию ЗВ, класс опасности и расстояние от источника до границы зоны влияния ИЗА. Рассчитать кон-
центрацию ЗВ на удалении 1000 и 2000 м от источника при неблагоприятных
метеорологических условиях.
Решение.
Скорость выхода ГВС из устья источника выброса (1)
м/с.
Географические параметры для Липецкой области:
А=160; tв=25,9°C;
Вспомогательные параметры (4),(5):
К; η=1 (равнина).
;
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]