Задача №1

Условие:

Промышленная котельная расположена на промплощадке предприятия (ровная, открытая поверхность, Луганская область) и работает на твердом топливе – угле.

В результате сжигания угля через цилиндрическую трубу в атмосферный воздух выбрасывается: оксид углерода (CO), диоксид серы (SO₂), диоксид азота (NO₂), пыль.

Задание:

1. Определить максимальное значение приземной концентрации каждого из этих вредных веществ при выбросе в атмосферу газовоздушной смеси, достигаемой при неблагоприятных метеорологических условиях;

2. Определить расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация достигает максимального значения.

3. На основе полученных результатов сделайте выводы по каждому загрязняющему веществу путем сравнения с ПДК.

Исходные данные

Н, м	Д, м	ω,	Тг, °С	Тв, °С	Эоч., %	,	,	,	,
34	1,1	6,3	122	25	73	16,0	11,3	1,0	3,9

1. Теоритическое обоснования

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях и определяется по формуле:

где М – масса вредного вещества выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; ;

А – безразмерный коэффициент, учитывающий температурную стратификацию атмосферы на данной широте местности. Значение А = 200, так как источник расположен в Луганской области, т.е. южнее 50° северной широты;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для всех газообразных веществ значение F = 1, а для пыли значение F определяется в зависимости от величины эффективности пыли очистки (Э_оч.)

1. Если Э_оч. ≥ 90%, то F = 2;

2. Если 90% ˃ Э_оч. ≥ 75%, то F = 2,5;

3. Если Э_оч. ˂ 75%, то F = 3;

4. F = 3 и в том случае, если пыли очистка отсутствует на пыли очистнике;

m и n - безразмерный коэффициент, учитывающий условие прохождения газовоздушной смеси по источнику выбросов (металлические, кирпичные, литые железобетонные, метало-пластиковые). Значение коэффициентов m и n определяется с помощью параметров: f, V_M, V_Mʹ, f_e;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности; для ровной открытой местности с перепадом высот менее 50 м на 1 км, значение η = 1;

Н – высота источника выбросов; м;

V₁ – объемный расход газовоздушной смеси; ; Значение V₁ определяется из выражения ;

где D – диаметр устья источника выбросов; м.

ω – скорость выброса вредных веществ из устья источника;

∆Т – это разница между температурой нагретых выбрасываемых в атмосферу вредных газов и температурой окружающего воздуха, т.е. ∆Т = Т_г – Т_в; °С; где Т_г - нагретых выбрасываемых в атмосферу вредных газов, Т_в - температура окружающего воздуха; °С;

; )³; ; ;

При , .

Значение n определяется с помощью параметра V_M .

При V_M ≥ 2; n = 1;

2 ˂ V_M ≥ 0,5 ; n = 0,532 V²_M - 2,13 V_M + 3,13;

V_M ˂ 0,5; n = 4,4 V_M.

Расстояние от источников выбросов до точки на местности, где фиксируется максимальное количество вредного вещества, определяется из выражения:

; м

где d – коэффициент учитывающий условие распространение газовоздушной смеси в атмосфере.

Значение d определяется с помощью параметра V_M:

• Если V_M ≤ 0,5; то d = 2,48 (1+ 0,28 );

• Если 0,5 ˂ V_M ≤ 0,5; то d = 4,95 V_M (1+ 0,28 );

• Если V_M ˃ 2; то d = 7 (1+ 0,28 ).

Схема распространения вредных веществ в атмосфере

˃

=164,22м

2. Сделаем расчеты

1) Определим концентрации вредных веществ, приведенных в условии задачи по формуле:

2) Для этого нам необходимо рассчитать m, , , , , :

1. ;

2. =;

3. ;

4. ;

5. = 0,532 · 1,62² - 2,13 · 1,62 + 3,13 = 1,075;

6. 

7. = 800 · (0,26)³ = 14,06.

3) Имея все необходимые расчеты мы можем рассчитать концентрации для всех вредных веществ:

4) Определим расстояние от источников выбросов до точки на местности, где фиксируется максимальное количество вредного вещества по формуле

; м

Для этого необходимо рассчитать , так как в моем случае V_M ˃ 0,5, то

d = 4,95·1,62·(1+ 0,28 ) = 9,66

= 328,44 м;

м.

Вывод: Сравнивая значения полученных с соответствующими значениями ПДК, мы видим, что во всех случаях они не превышают ПДК. Следовательно, данный источник выбросов является экологически безопасным по выбросам диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота и пыли.

Наименование вредных веществ	Рассчитанная концентрация вредных веществ;	ПДК найболее весомых загрязнителей атмосферного воздуха;
Диоксид серы (SO2)	0,257	0,5
Оксид углерода (CO)	0,364	3,0
Диоксид азота (NO2)	0,023	0,085
Пыль	0,088	0,5

Что касается расстояния от источников выбросов до точки на местности, где фиксируется максимальное количество вредного вещества то, сделав необходимые расчёты, мы можем увидеть такие результаты, все газообразные вещества, такие как диоксид серы (SO₂), оксид углерода (CO), диоксид азота (NO₂) распространятся на большую территорию, нежели пыль. Из вычислений приведенных выше, мы наблюдаем, что все газообразные вещества распространятся на 328,44 м, а пыль осядет на расстоянии м. Таким образом, соблюдается неравенство ˃ .