Практична робота №4 «Визначення гранично допустимого викиду (гдв) і мінімальної висоти джерела викиду» Теоретична частина

На промислових та енергетичних підприємствах часто спостерігаються викиди шкідливих газів в атмосферу у вигляді нагрітих і холодних газоповітряних сумішей. Нагріті газоповітряні суміші, як правило, викидаються з теплоелектростанцій, котельних установок, де відбувається спалювання палива, а також із приміщень, де експлуатуються гарячі преси та ін. Холодні газоповітряні суміші викидаються в атмосферу переважно з приміщень опоряджувальних цехів, швейних фабрик та інші.

Для проектування нових та реконструкції існуючих витяжних установок, а також для забезпечення необхідного ступеня чистоти атмосферного повітря важливе місце відводиться розрахунку допустимих викидів шкідливих речовин в атмосферу, які встановлюються згідно ГОСТ 17.2.3.02-78 [10].

Значення гранично допустимих викидів (г/с) для нагрітих і холодних газоповітряних сумішей з одиночного точкового джерела з круглим отвором або групи таких близько розташованих одиночних джерел можна визначити за формулами ОНД-86 [9]:

а) для гарячої газоповітряної суміші:

ГДВ_г = , г/с (4.1)

б) для холодної газоповітряної суміші:

ГДВ_х = , г/с (4.2)

де ГДВ_г, ГДВ_х – гранично допустимі викиди шкідливих речовин в атмосферу у вигляді гарячих і холодних газоповітряних сумішей, г/с; ГДК – гранично допустимі концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі, мг/м³, вибирають за Державними санітарними правилами [12], С_ф – фонова концентрація шкідливої речовини в атмосфері, мг/м³; Н – висота джерела викиду над рівнем землі, м; V₁ – об’ємна швидкість газоповітряної суміші, м³/с, яку визначають за формулою:

V_{1 = ,} м³/с (4.3)

Швидкість виходу холодної газоповітряної суміші визначають за формулою:

= , м/с (4.4)

де D – діаметр отвору джерела викиду (витяжної труби), м; ω₀ – середня швидкість виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, м/с;

∆Т – різниця між температурою газоповітряної суміші Т_в, що викидається, та температурою повітря навколишнього середовища Т_п, ⁰С; А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери і визначає умови горизонтального розсіювання атмосферних домішок; F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує умови виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду; η – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості на розсіювання шкідливих газів в атмосфері.

Порядок визначення безрозмірних коефіцієнтів та інших параметрів наступний:

1) коефіцієнт А вибирають для несприятливих метеорологіч-них умов, за яких концентрація шкідливих речовин в атмосфері від джерела викиду сягає максимальних значень;

2) значення V₁ розраховують за формулою (4.3);

3) значення ∆Т, ⁰С визначають, прийнявши температуру повітря Т_п, рівною середній температурі о 13 годині найбільш спекотного місяця року ∆Т=Т_в- Т_п (СНиП 2.01.01-82) [9];

4) для котелень, що працюють за опалювальним графіком, допускається приймати значення Т_п, рівним середній температурі повітря за найбільш холодний період;

5) значення безрозмірного коефіцієнта F приймають: для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аерозолів, швидкість осідання яких для найбільш крупних фракцій не перевищує 3…5 см/с – F = 1,0; для крупнодисперсного пилу (сажі) при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення не менше 90% – F = 2; від 75 до 90% – F = 2,5; менше 75% або в разі відсутності очищення – F = 3,0;

6) значення безрозмірного коефіцієнта m визначають залежно від параметра ƒ, м·с^-2/ ⁰С за формулою:

при ƒ <100 m = (4.5)

при ƒ ≥ 100 m=1,47

Параметр ƒ визначають за формулою:

ƒ = , м·с^-2/^оС (4.6)

7) значення безрозмірного коефіцієнта n для гарячих викидів вибирають залежно від параметра V_м:

п = 1 при V_м ≥2;

п = 0,532( V_м)²- 2,13 V_м + 3,13 при 0,5 ≤V_м <2; (4.7)

п = 4,4 V_м при V_м <0,5.

При цьому параметр V_м визначають за формулою:

V_м = , м/с (4.8)

Для холодних викидів n визначається також за формулою (4.7), але з підстановкою замість V_м значення V_м', розрахованого за формулою (4.4).

8) безрозмірний коефіцієнт η = 1,0 за умови, якщо в радіусі 5 висот витяжної труби від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км. В інших випадках поправку на рельєф установлюють на підставі картографічного матеріалу, що враховує рельєф місцевості в радіусі 50 висот витяжних труб від джерела, але не менше 2 км.

Величина ГДВ для викидів з джерела з прямокутним устям визначається при D = D_е та V₁=V_1e. При цьому ефективний діаметр устя джерела D_е визначається за формулою:

, м (4.9)

де L – довжина устя; B – ширина устя.

Ефективний об’єм газоповітряної суміші V_1e визначається за формулою (4.3) при D=D_е.

В процесі проектування, виходячи з прогнозованих об’ємів викидів, необхідно визначити мінімальну висоту джерела викиду (труби) Н_min, при відомих М (г/с), ω₀ (м/с), V₁ (м³/с), D (м).

Для холодних викидів ∆Т≈0 висоту труби визначають за формулою:

Н_min = , м (4.10)

При ∆Т>0 (гарячі викиди) значення Н_min спочатку також розраховують за вищенаведеною формулою (4.11). Якщо при цьому виконується умова Н_min≤ , то розрахунок є остаточним, якщо ні – то виконуються додаткові розрахунки згідно [10].

Треба мати на увазі, що збільшення висоти труби для забезпечення розсіювання з метою дотримання нормативів ГДК у приземному шарі атмосфери допускається тільки після повного використання всіх доступних на сучасному рівні технічних засобів із зменшення викидів [13].