Расчёт рассеивания вредных примесей в атмосфере и определение санитарно-защитной зоны
.rtfНекоммерческое акционерное общество
"Алматинский Университет энергетики и связи"
Кафедра охраны труда и окружающей среды
Расчетно-графическая работа №1
"Расчёт рассеивания вредных примесей в атмосфере и определение санитарно-защитной зоны ”
Алматы 2013
Содержание
Задание на расчетно-графическую работу
Выводы
Список используемой литературы
Задание на расчетно-графическую работу
Рассчитать приземную концентрацию вредных примесей в атмосфере при их рассеивании через дымовую трубу тепловой электрической станции.
Определить зону загрязнения территории вокруг станции. Исходные данные приведены в таблицах 1.1 и 1.2
Таблица 1.1-Исходные данные
|
Высота, Н, м |
120 |
|
Диаметр устья, Д, м |
6 |
|
Скорость выхода газов, W0, м/с |
25 |
|
ТГ, ОС |
165 |
|
ТВ, ОС |
23 |
|
Выброс золы, МЗ, г/с |
1250 |
|
Выброс двуокиси серы, МSO2, г/с |
2300 |
|
Выброс оксидов азота, МNOx, г/с |
115 |
|
Степень очистки, % |
80 |
|
Район располежения |
Жезказган |
Таблица 1.2 - Значение Р,%
|
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
|
23 |
18 |
11 |
3 |
5 |
8 |
15 |
17 |
Процесс рассеивания примеси в атмосфере зависит от многих факторов, к которым относятся: состояние самой атмосферы, высоты источника, масса выброса, рельеф местности и т.д.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м3) определяется по формуле:
,
(1)
где А - коэффициент температурной стратификации; для Казахстана А=200;
М - масса вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени, г/с;
F - коэффициент, учитывающий скорость оседания веществ;
Fдля газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1; при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов больше 90% - 2; от 75 - 90% - 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки - 3;
? - коэффициент рельефа местности, для ровной поверхности он равен 1
Н - высота источника, м
Максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК)
Двуокиси серы 0,5 мг/м3
Золы 0,5 мг/м3
Оксидов азота 0,085 мг/м3
V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с;
,
(2)
Перегрев газовоздушной смеси
,
(3)
Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, vm, v'm и fc:
Коэффициент m при f<100 определяется по формуле:
(8)
Коэффициент n при f<100 определяется в зависимости от nм по формуле:
n=1,
приnм³2;
,
при
,
(9)
n=4.4
,
при
<0,5
В нашем случае n = 1 т.к. nм =6,12 > 2;
Тогда по формуле 1:
Расстояние ХМ (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения СМ, определяется по формуле:
,
(10)
где безразмерный коэффициент d при f<100 находится по формуле:
>2,
(11)
Тогда по формуле 10:
Значение опасной скорости u (м/с) на уровне флюгера (обычно 10м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ См, в случае f<100 определяется по формуле:
,
(12)
При опасной скорости ветра Um приземная концентрация вредных веществ С в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле:
,
(13)
где s1 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Х/Хм и коэффициента F по формулам:
s1=3 (x/xм) 4-8 (x/xм) 3+6 (x/xм) 2, при x/xм£1, (14)
,
при 1<x/xм<
8, (15)
,
при F>1,5 и x/xм>8,
(16)
Таблица-1. Расчет концентраций золы:
|
X |
Xm |
X/Xm |
Cmз |
Sз |
C |
|
50 |
2786,4 |
0,017944 |
0,306 |
0,001886 |
0,000577 |
|
100 |
|
0,035889 |
|
0,007363 |
0,002253 |
|
200 |
|
0,071777 |
|
0,28033 |
0,008578 |
|
400 |
|
0,143554 |
|
0,101254 |
0,030984 |
|
1000 |
|
0,358886 |
|
0,452769 |
0,138547 |
|
3000 |
|
1,076658 |
|
0,982015 |
0,300497 |
|
4000 |
|
1,435544 |
|
0,891236 |
0,272718 |
Таблица-2. Расчет концентраций SO2:
|
X |
Xm |
X/Xm |
CmSO2 |
SSO2 |
C |
|
50 |
1741,5 |
0,028711 |
1,4 |
0,004754 |
0,006662 |
|
100 |
|
0,057422 |
|
0,018283 |
0,025622 |
|
200 |
|
0,114844 |
|
0,067475 |
0,094554 |
|
400 |
|
0,229687 |
|
0,227753 |
0,319126 |
|
1000 |
|
0,574218 |
|
0,789467 |
1,105772 |
|
3000 |
|
1,722653 |
|
0,81566 |
1,141596 |
|
4000 |
|
2,296871 |
|
0,670575 |
0,93841 |
Таблица-3. Расчет концентраций NO2:
|
X |
Xm |
X/Xm |
CmNO2 |
SNO2 |
C |
|
50 |
1741,5 |
0,028711 |
0.07 |
0,004754 |
0,000333101 |
|
100 |
|
0,057422 |
|
0,018283 |
0,001281105 |
|
200 |
|
0,114844 |
|
0,067475 |
0,00473 |
|
400 |
|
0,229687 |
|
0,227753 |
0,01596 |
|
1000 |
|
0,574218 |
|
0,789467 |
0,05529 |
|
3000 |
|
1,722653 |
|
0,81566 |
0,05708 |
|
4000 |
|
2,296871 |
|
0,670575 |
0,04692 |
Таблица-4. Данные расчета
|
Растояние |
Концетрация двуокиси серы |
Концетрация оксидов азота |
Концетрация золы |
|
50 |
0,006662 |
0,000333 |
0,000577 |
|
100 |
0,025622 |
0,00128 |
0,002253 |
|
200 |
0,094554 |
0,00473 |
0,008578 |
|
400 |
0,319126 |
0,01596 |
0,030984 |
|
1000 |
1,105772 |
0,05529 |
0,138547 |
|
3000 |
1,141596 |
0,05708 |
0,300497 |
|
4000 |
0,93841 |
0,04692 |
0,272718 |
Строим график зависимости максимального значения приземной концентрации вредного вещества С (мг/м3) от Х (м) источника выброса:
Рисунок 1 - График зависимости приземной концентрации двуокиси серы С (мг/м3) от источника выброса.
Рисунок 2 - График зависимости приземной концентрации оксидов азота С (мг/м3) от источника выброса.
Рисунок 3 - График зависимости приземной концентрации золы С (мг/м3) от источника выброса.
При определении санитарно-защитной зоны воспользуемся формулой:
,
(17)
где L-расчетный размер; L0 - расчетный размер участка местности в данном направлении, где концентрация вредных веществ превышает уровень ПДК. P (%) - среднегодовая повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров. При восьми румбовой розе ветров:
Для двуокиси серы L0=500м, для азота L0=2600м, для золы L0=3200м
Расчет
для двуокиси серыL0=500
м
|
|
|
По полученным данным строим "Розу ветров" и санитарно-защитную зону:
Рисунок 4 - "Роза ветров"
Рисунок 5 - Санитарно-защитная зона станции.
Расчет
для
азота L0=2600м
|
|
|
По полученным данным строим "Розу ветров" и санитарно-защитную зону:
Рисунок 5 - "Роза ветров"
Рисунок 6 - Санитарно-защитная зона станции.
Расчет
для золы L0=3200м
|
|
|
По полученным данным строим "Розу ветров" и санитарно-защитную зону:
станция тепловая электрическая защитная
Рисунок 7 - "Роза ветров"
Рисунок 8 - Санитарно-защитная зона станции.
Выводы
В результате проделанной работы были рассчитаны приземные концентрации вредных примесей в атмосфере при их рассеивании через дымовую трубу тепловой электрической станции, а также определена зона загрязнения вокруг станции. Судя по полученным результатам вещества, выбрасываемые в атмосферу в результате технологического процесса, приносят большой вред на прилегающей к станции территории большой площади.
Исходя из этого для уменьшения объема выбрасываемых веществ, а следовательно и границ санитарно - защитной зоны на станциях необходимо использовать различные фильтры или средства очистки.
Список используемой литературы
1. Санатова Т.С., Мананбаева С.Е. Экология и устойчивое развитие. Методическое указания и задания к расчетно-графической работе для студентов всех специальностей - Алматы: АУЭС, 2010-26с.
2. Радкевич В.А. Экология. Учебник. М.: Просвещение, 1997
. Экология. Учебное пособие. М.: Знамя, 1998
. Основы Экологии. Учебник пособие. М.: Просвещение, 1997
. Охрана окружающей среды: Учебное пособие под редакции С.В. Белова. - М.: ВШ, 1983.
. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - М.: Госкомгидромет, 1987. - с.94.