Oxorona_atmosfernogo_povitria / Хараев.Инженерная защита атмосферы

Решение.

Исходная эмаль МЛ-12 состоит на 35 % из сухого остатка, а также из летучей части, содержащей 10% бутилового спирта и 90 % уайт-спирита [7]. Растворитель №649 состоит из 50% ксилола, 30% этилцеллозольва, 20% изобутилового спирта [7 , 12].

Валовый выброс ЗВ при отсутствии очистки равен их валовому выделению.

По уравнению (1.15) при окраске:

а) бутиловый спирт

Мб.сп.ок = Zкр · (1- сух · 10-2) · φкр · βок · 10-4 + 0 =

= 49 · (1 - 35 · 10-2)10 · 23 · 10-4 + 0 = 0,733 т/г;

б) уайт спирит

Му.сп.ок = Zкр · (1- сух · 10-2) · φкр · βок · 10-4 + 0 =

= 49 · (1 - 35 · 10-2)90 · 23 · 10-4 + 0 = 6,593 т/г;

в) ксилол

Мкс.ок = 0 + Zраст · φраст · βок · 10-4 = 0 + 17 · 50 · 23 10-4 = 1,955 т/г;

г) этилцеллозольв

Мэт.ок = 0 + Zраст · φраст · βок · 10-4 =0 + 17 · 30 · 23 · 10-4 = 1,173 т/г;

д) изобутиловый спирт

Миз.сп.ок = 0 + Zраст · φраст · βок · 10-4 =0 + 17 · 20 · 23 · 10-4 = 0,782 т/г;

при сушке:

а) бутиловый спирт

60

Мб.сп.суш = Zкр · (1- сух · 10-2) ·φкр · βсуш · 10-4 + 0 =

= 49 · (1 - 35 · 10-2)10 ·77 · 10-4 + 0 = 2,452 т/г;

б) уайт спирит

Му.сп.суш = Zкр · (1- сух · 10-2) · φкр · βсуш ·10-4 + 0 =

= 49 · (1 - 35 · 10-2)90 · 77 · 10-4 + 0 = 22,072 т/г;

в) ксилол

Мкс.суш = 0 + Zраст · φраст · βсуш · 10-4 = 0 + 17 · 50 · 77 · 10-4 = 6,545 т/г;

г) этилцеллозольв

Мэт.суш = 0 + Zраст · φраст · βсуш · 10-4 =0 + 17 · 30 · 77 · 10-4 = 3,927 т/г;

д) изобутиловый спирт

Миз.сп.суш = 0 + Zраст · φраст · βсуш · 10-4 =0 + 17 · 20 · 77 10-4 =

17 = 1,955 + 6,545 + 1,173 + 3,927 + 0,782 + 2,618; 17 = 17 => баланс по растворителю сошелся, значит решение верно.

2)Zкр · (1- сух · 10-2) = Мб.сп.ок + Мб.сп.суш + Му.сп.ок + Му.сп.суш;

49 · (1 – 0,35) = 0,733 + 2,452 + 6,593 + 22,072;

31,85 = 31,85 => баланс по летучей части исходного ЛКМ сошелся, значит решение верно.

61

Пример 2.8.

Калужский молокозавод имеет один грузовой автомобиль ГАЗ-51, место стоянки которого находится в 100 м (0,1 км) от въездных ворот и 30 м (0,03 км) от выездных ворот. Автомобиль выезжает с территории и въезжает один раз в день.

Определить валовый выброс загрязняющих веществ за 20 отработанных дней в июле.

Решение.

Удельные выделения ЗВ автомобиля с карбюраторным двигателем, грузоподъемностью от 1 до 3 т в июле (теплый период года) составляют [7,8]:

По уравнению (1.19) валовое выделение ЗВ одним автомобилем при однократном выезде с территории:

МСО’= gCO пр · tпр + gCO L · L’+ gCO xx· txx = 8,1 ·4 + 27,6 · 0,1 + 8,1 · 1 = 43,26 г;

МСH’ = gCH пр · tпр + gCH L L’+ gCH xx · txx = 1,6 ·4 + 4,9 · 0,1 + 1,6 · 1 = 8,49 г;

62

МNОx’ = gNOx пр · tпр + gNOx L · L’ + gNOx xx · txx =

= 0,1 ·4 + 0,6 · 0,1 + 0,1 · 1 = 0,56 г;

МSО2’ = gSO2 пр · tпр + gSO2 L · L’ + gSO2 xx · txx =

= 0,016 ·4 + 0,1 · 0,1 + 0,016 · 1 = 0,09 г;

По уравнению (1.20) валовое выделение ЗВ одним автомобилем при однократном въезде на территорию:

МСО” = gCO L · L” + gCO xx · txx = 27,6 · 0,03 + 8,1 · 1 = 8,93г; МСH” = gCH L · L” + gCH xx · txx = 4,9 · 0,03 + 1,6 · 1 = 1,75г; МNОx” = gNOx L · L” + gNOx xx · txx = 0,6 · 0,03 + 0,1 · 1 = 0,118г;

МSО2” = gSO2 L · L” + gSO2 xx · txx = 0,1 · 0,03 + 0,016 · 1 = 0,019г.

В данном случае валовый выброс ЗВ равен валовому выделению и за весь месяц составит:

МСО = 20 · (МСО’ + МСО”) = 20 · (43,26 + 8,93) = 1043,8г/мес;

МСH = 20 · (МСH’ + МСH”) = 20 · (8,49 + 1,75) = 204,8г/мес; МNОx = 20 · (МNОx’ + МNОx”) = 20 · (0,56 + 0,118) =

13,6 г/мес;

МSО2 = 20 · (МSО2’ + МSО2”) = 20 · (0,09 + 0,019) = 2,2г/мес;

Примечание:

63

Пример 2.9

Определить годовой валовый выброс оксида углерода от 20 автобусов Икарус-250 Домодедовского автобусного парка при ежедневной работе с коэффициентом выпуска на линию равным 0,7. Расстояние от центра открытой стоянки до ворот 230 м (0,23 км).

Решение.

Удельные выделения СО автобусов большого класса с дизельными по периодам года составляют [7]:

Длительность периодов года для Москвы и Московской области [15]: теплый – 6 месяцев (183 дня); переходный – 3 месяца (92 дня); холодный – 3 месяца (90 дней).

По уравнению (1.19) для одного автобуса валовое выделение за день при выезде составляет:

64

По уравнению (1.21) в данном случае валовый выброс равен валовому выделению и по периодам года составляет:

в теплый период

МТСО = α · (МТСО’ + МТСО”) · N DT · 10-6 =

= 0,7 · (24,123 + 6,831) · 20 · 183 · 10-6 = 0,0793 т/г;

в переходный период

МПСО = α · (МПСО’ + МПСО”) · N DП 10-6 =

= 0,7 · (53,94 + 5,883) · 20 · 92 · 10-6 = 0,0771 т/г;

в холодный период

МХСО = α · (МХСО’ + МХСО”) · N DХ · 10-6 =

= 0,7 · (184,03 + 6,026) · 20 · 90 · 10-6 = 0,2395 т/г.

По уравнению (1.22) определяем общий (годовой) валовый выброс оксида углерода

МΣсо = МТсо + МПсо + МХсо = 0,0793 + 0,0771 + 0,2395 = 0,3959 т/г.

Пример 2.10

Архангельский таксопарк выпускает на линию ежедневно 68 легковых автомобилей из 95 имеющихся. Расстояние от ворот до центра крытой стоянки 30 м. Время разъезда 45 мин.

Определить валовый и максимально разовый выбросы в атмосферу оксидов азота общей вытяжной вентиляционной системой крытой стоянки.

Решение.

Удельные выделения NOx легковых автомобилей, использующих в качестве топлива бензин, при хранении в помещении принимаются как для теплого периода и

66

составляют [7]: при прогреве двигателя – 0,05 г/мин; при пробеге по территории – 0,4 г/км; на холостом ходу – 0,05 г/мин.

По уравнению (1.19) валовое выделение для одного легкового автомобиля за день при въезде составляет:

МТNOx’ = gTNOx пр · tпр + gTNOx L L’ + gNOx xx · txx =

= 0,05 · 0,5 + 0,4 · 0,03 + 0,05 · 1 = 0,087 г/день.

По уравнению (1.20) валовое выделение для одного легкового автомобиля за день при выезде составляет:

МТNOx” = gTNOx L · L” + gNOx xx · txx =0,4 · 0,03 + 0,05 · 1 = 0,062 г/день.

По уравнению (1.21) валовый выброс равный в данном случае, валовому выделению за год при коэффициенте выпуска α=68 / 95 = 0,716

МТNOx = α(МТNOx’ + МТNOx”) · N · D · 10-6 =

= 0,716 · (0,087 + 0,062) · 95 · 365 ·10-6 = 0,0037 т/г.

По уравнению (1.23) максимально разовый выброс NOx, в данном случае также равный максимально разовому выделению:

0,716 · 95) / (60 · 45) = 0,0022 г/с.

Пример 2.11

В котельной подмосковного поселка N установлено два котла, работающих на подмосковном угле марки Б2Р. Определить объем дымовых газов, а также максимально

67

разовые выбросы золы и оксидов серы, углерода, азота при следующих показателях.

Решение.

По уравнению (1.37) теоретическое количество воздуха, необходимого для горения топлива заданного состава:

V0 = 0,0889 · (С + 0,375 · S) + 0,265 · Н - 0,0333 · О =

0,0889 · (24,7 + 0,375 · 4,1) + 0,265 · 3,6 – 0,0333 · 5,0 = 3,12 м3/кг.

По уравнениям (1.39 … 1.42) теоретический объем равен продуктов сгорания топлива заданного состава:

V*Σ = V*RO2 + V*N + V*H2 O = {0,0186 · (C + 0,375 · S)}+{0,79 ·V0 + 0.008 · N}+{0,111 · H + 0,0124 · W + 0,0161 ·

V0} = 0,0186 · (24,7 + 0,375 · 4,1) + 0,79 · 3,12 + 0,008 · 1,0 +

0,111 · 3,6 + 0,0124 · 32,8 + 0,0161 · 3,12 = 3,8173695 ≈ 3,82

м3/кг.

По уравнению (1.46) объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу 2 котлами:

Vатм = 2 · {B · 10-3·[V*Σ+(ζух-1·V0] · [Tух+273]}:273= =2·{500·10-3·[3,82+(1,75-

1)·3,12]·[150+273]}:273=9,5446153 ≈ 9,545 м3/с.

По уравнению (1.26) максимально разовый выброс

золы

69

Gтв=Σ 0,01·Вi · [(αун · А+qун · (Qн : 32,7)]·(1-ηоч i) = 2·0,01 · 500 · [(0,85٠·28,8+4,0·(11,48:32,7)]· (1-0,85) = 38,83 г/с.

По уравнению (1.27) максимально разовый выброс

SO2

GSox =Σ 0,02·Bi··S·1-η’SOx i)·(1-η”SOx i)=20,02·500·4,1·(1-0,1)·(1- 0)=73,8 г/с.

По формулам (1.28,1.29) максимально разовый выброс оксида углерода:

GCO= Σ 0,001 · {(qхим · R · Qт) : 1,013} · Вi · ( 1 - qмех I : 100) = 2 · 0,001 · {(1,0·1·11,48):1,013}·500·(1-4,0:100)=10,8792 ≈ 11г/с.

По формуле (1.32) максимально разовый выброс оксидов азота:

GNOx= Σ 0,34 ·10-4 · Ψ · Bi · QH · (1-qмех:100)·β1 · (1-ε1i · ri)·β2i·β3i·ε2=

=·0,34·10-·5,9·500·11,48·(1-4,0:100)·0,9·(1- 1·0)·1·1·1=1,9897≈2 г/с.

Пример 2.19.

Котельная автокомбината оборудована котлом, работающим на природном газе Бухарского месторождения. Определить объем дымовых газов, а также максимально разовые выбросы оксидов углерода.

Решение.

По уравнению (1.38) теоретическое количество воздуха, необходимого для горения топлива заданного состава:

V0=0,0476·{0,5·СО+0,5·Н+1,5·Н2S+Σ(m+0.25·n)·CmHn- O}=0,0476·{0,5·0+ +0,5·0+1,5·0+[(1+0,25·4)·94.9+(2+0.25·6)·3.2+(3·0.2·8)·0.4+(4 +0.25·10)·0.1+(5+0.25·12)·0.1]-0}=9,73182 м3/м3.

По уравнениям (1.39,1.43…1.45) теоретический объем продуктов сгорания топлива заданного состава:

71

V*Σ=V*RO2+V*N+V*H2O= 0,01·[Σm·CmHn+CO2+CO+H2O]+0,79·V0+0,01·N+0,01·[Σ0,5·n·

CmHn+H2S+

+H+0,214·0,124·dr+1,61·V0]=0,01·[(1·94,9+2·3,2+3·0,4+4·0,1)+ 0,4+0+0]+0,79·9,732+0,01·0,9+0,01·[(0,5·4·94,9+0,5·6·3,2+0,5·

8·0,4+0,5·10·0,1+0,5·12·0,1+0+0+0,124·10+1,61·9,732]=10,925 4 м3/м3.

По уравнению (1.46) объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу:

Vатм=B·10-3·[V*Σ+(ζух-1)·V0] · [Tух+273]:273=0,2·103·10-3· ·[10,9254+(1,7-1)·9,7381]·[180+273]:273=5,8865684≈5,89м3/с.

По формулам (1.28,1.29) с учетом того, что в данном случае Вi = 0,2[м3/с]·ρ[кг/м3] = 0,2 0,758 =0,1516 кг/с = 0,1516 · 103г/с, максимально разовый выброс оксида углерода:

GCO=Σ0,001·{(qхим·R·Qт):1,013}·Bi·(1-qмех i:100)= =0,001·{(0,5·0,5·27,63):1,013}·0,1516·103·(1- 0,5:100)=1,0286г/с.

По формуле (1.32) максимально разовый выброс оксидов азота:

GNOx=Σ0,34·10-4·Ψ·Bi·QH·(1-qмех:100)·β1·(1- ε1·ri)·β2i·β3i·ε2=0,34·10-4·2,35

·0,1516·103·27,63·(1-0,5:100)·0,9·(1-1·0)·1·1·1=0,3г/с.

Пример 2.13

На участке оперативной полиграфии в общем зале выделяются 0,0014 т в год бумажной пыли. Определить валовый выброс пыли в атмосферу системой общеобменной вентиляции участка и количество осевшей пыли.

Решение.

По уравнению (1.49) валовый выброс бумажной пыли общеобменной вентиляцией с учетом оседания в

72

помещении и на стенах воздуховодов составляет:

Матм=Мвыд·(1-χос/102)·(1-χ”нл/102)=0,0014·(1-50:100)·(1- 3:100)=0,000679 т/г.

Также оседает: в помещении М1=Мвыд·χос/102=0,0014·50:100=0,0007т/г;

на внутренних стенках воздуховодов

М2=Мвыд(1-χос/102)·χ”нл/102=0,0014·(1- 50:100)٠3:100=0,000021 т/г.

Пример 2.14

На основе анализа уравнения материального баланса некоторого производства составить схему и аналитическое выражение для определения массы загрязняющих веществ(газопылевых - Г, жидких - Ж и твердых – Т отходов производства), поступающих в окружающую среду, если суммарное количество образовавшихся отходов МΣотх, количество сырьевых и вспомогательных материальных ресурсов, вводимых в технологический процесс, Мс и МВМР соответственно и количество вещества, перешедшие в готовую продукцию, Мпрод.

Решение.

Составим схему материальных потоков производства (не вскрывая его структуры – принцип “черного ящика”), включая очистные сооружения, сбор и сортировку твердых отходов, а также потоки ненаправляемые в окружающую среду (рис. 2.2).

Всего образовалось отходов МΣотх, в том числе газопылевых – Мготх, жидких (сточных вод) – МЖотх,

твердых – Мтотх.

Отходы поступают в окружающую среду через

организованные источники Морг = {М1г,М1ж,М1т} и неорганизованные – источники потерь вещества,

участвующего в технологическом процессе:

73

Мне орг={М2г, М2ж,М2т }.

Организованные отходы подаются на очистные сооружения (М11г и М11ж) или на сбор и сортировку (М11т).

Часть отходов отводится в окружающую среду без очистки

(М12г и М12ж).

Уловлено на очистных (или сортировочных

сооружениях) Мулов={М111г, М111ж, М111т }.

Не уловлено на очистных сооружениях Мне

улов={М112г, М112ж, М112т }.

Уловленные отходы, утилизируемые в качестве вторичных материальных и энергетических ресурсов (ВМР, ВЭР),

74

Мутил={М111(1)г, М111(1)ж, М111(1)т }.

Уловленные, но не утилизированные отходы, вывозимые на свалки и полигоны:

Мне утил={М111(2)г, М111(2)ж, М111(2)т }.

Таким образом, загрязнение окружающей природной среды складывается из факторов загрязнения атмосферы

газопылевыми выбросами:

МАотх=М2г+М12г+М112г+М111(2)г;

загрязнения гидросферы сточными водами

МГотх=М2ж+М12ж+М112ж+М111(2)ж;

загрязнения литосферы твердыми отходами

МЛотх=М2т+М12т+М112т+М111(2)т.

Суммарное загрязнение окружающей среды при наличии i-веществ, поступающих из j-источников,

75