Варианты задания для типового расчета

РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА ПРИ ОПАСНОЙ СКОРОСТИ ВЕТРА

Одиночный точечный источник загрязнения атмосферы на практике встречается очень редко. Однако для понимания общей картины рассеивания за основу берут расчет рассеивания выбросов от данного источника.

Расчет рассеивания выбросов и установление нормативов ПДВ осуществляется в соответствии с методами расчета, утвержденными Приказом Минприроды от 6 июля 2017 года № 273 «Об утверждении методов расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе» (далее – Приказ 273), по заданным характеристикам источника загрязнения как расчет максимальной приземной концентрации [12].

Методы подлежат обязательному применению с 01.01.2018, предназначены для расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных (загрязняющих) веществ (за исключением радиоактивных), в том числе включенных в перечень веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды.

Методы применяются при определении нормативов выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух; разработке перечня мероприятий по охране окружающей среды в составе разделов проектной документации; при обосновании ориентировочных размеров санитарно-защитных зон. Они нужны для разработки и обоснования организационно-технических мероприятий, влияющих на уровень загрязнения атмосферного воздуха. Методы позволяют оценить воздействие намечаемой хозяйственной или иной деятельности на качество атмосферного воздуха, фоновые концентрации загрязняющих веществ.

Приземная разовая концентрация вредных загрязняющих веществ при выбросе газовоздушной смеси (ГВС) из одиночного точечного источника с круглым устьем достигает максимального значения при неблагоприятных метеорологических условиях (опасной скорости ветра , на расстоянии x_м, м, от источника выброса.

Максимальную приземную разовую концентрацию загрязняющих веществ c_м, мг/м³, определяют по формуле 1:

, (1)

где A - безразмерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, т.е. определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферном воздухе. Коэффициент А соответствует неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна (для Москвы и Московской области А=140);

М – масса загрязняющего вещества воздух в единицу времени (мощность, выбрасываемого в атмосферный воздух выброса) вредного вещества, г/с. Значение М следует относить к 20 - 30-минутному периоду осреднения исходя из реально возможных при безаварийных условиях эксплуатации предприятия в течение года, при которых достигается максимальная концентрация ЗВ. В том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 минут и принимать в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (газообразных и аэрозолей, включая твердые частицы). Значение безразмерного коэффициента F при отсутствии данных о распределении на выбросе частиц аэрозолей по размерам определяется следующим образом:

для газообразных ЗВ и мелкодисперсных аэрозолей диаметром не более 10 мкм F = 1;

для аэрозолей (за исключением мелкодисперсных аэрозолей диаметром не более 10 мкм) при наличии систем очистки выбросов значение безразмерного коэффициента F приведено в табл. 2.

Таблица 2 - Значения коэффициента F в зависимости от степени очистки

Степень очистки	Коэффициент F
При среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов свыше 90%	2
При среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов от 75% до 90% включительно	2,5
При среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов менее 75% или отсутствии очистки выбросов	3

Вне зависимости от эффективности очистки значение коэффициента F принимается равным 3 при расчетах концентрации пыли в атмосферном воздухе для производств, в выбросах которых содержание водяного пара соответствует температуре точки росы, которая выше используемой в расчетах температуры атмосферного воздуха на Т_в 5°С и более;

m , n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η = 1. Если перепад высот превышает 50 м на 1 км, то коэффициент η устанавливается на основе анализа картографического материала;

Н - высота источника выбросов загрязнений над уровнем земли, м;

V ₁ – расход газовоздушной смеси, исходящей из трубы, за единицу времени, (м³/с), определяемый по формуле 2:

V ₁ = ω ₀ (2);

где D – диаметр устья источника выброса, м;

ω ₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

∆ T - это разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси T_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, °С.

При определении величины ∆ T для предприятий, работающих по сезонному графику, допускается принимать значения расчетной температуры окружающего атмосферного воздуха Т_вравными средним месячным температурам воздуха за самый холодный месяц по СП 131.13330.2018 Свод правил. "Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* Строительная климатология".

Для остальных источников выбросов расчетная температура Т_в принимается равной средней максимальной температуре воздуха наиболее теплого месяца года по СП 131.13330.2018 Свод правил. "Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* Строительная климатология" [18].

Вышеприведенная формула используется при расчетах рассеивания выбросов от дымовых труб, вентиляционных шахт, а также от источников организованного выброса загрязняющих атмосферный воздух веществ из установленных отверстий (далее – от точечных источников выброса) при условии, что скорость ω ₀ выхода ГВС из устья источника выброса не превосходит скорости звука в атмосферном воздухе (т.е. менее 330 м/с), а температура T_г ГВС не превышает 3000°С.

Мощности М выброса, высоты источников H, диаметры устьев D, температуры T_г и расходы V ₁ ГВС при проектировании предприятий должны определяться расчетом в технологической части проекта (для проектируемых, вводимых в эксплуатацию построенных и реконструированных объектов), а для действующих производств должны определяться по результатам инвентаризации стационарных источников выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.

Выполнение типового расчета

Для выполнения типового расчета необходимо проделать следующие расчеты:

По заданным характеристикам источника загрязнения (см. вариант задания из табл. 3):

1) рассчитать максимальную приземную концентрацию вредного вещества. При расчете следует использовать формулы:

(для холодных источников) и

(для горячих источников) применительно к каждому из вредных веществ;

2) рассчитать расстояние, на котором достигается данная концентрация для одиночного точечного источника при заданных направлении и опасной скорости ветра;

3) рассчитать опасную скорость ветра, при которой достигается максимальная приземная концентрация вредного вещества;

4) дать токсикологическую характеристику вещества характеристику вещества в соответствии с представленным планом:

· Применение.

· Получение.

· Физические и химические свойства.

· Общий характер действия.

· Токсическое действие (острое и хроническое отравление человека и животных).

· Действие на кожу.

· Распределение в организме, превращения и выделение.

· Неотложная терапия.

· Предельно допустимая концентрация.

Варианты задания для типового расчета

Таблица 3 - Исходные данные для расчета санитарно-защитной зоны. H, D – размер трубы, L – расстояние до границы жилого массива

№ варианта	Вредные вещества в выбросе	М, г/с	ω₀, м/с	Т_г, °С	Н, м	D, м	L, м
1.	Оксиды азота NO_x (в пересчете на NO₂)	50	13	130	80	2.5	1000
2.	Сернистый ангидрид SO₂	75	15	120	80	3	900
3.	Угольная зола теплоэлектростанций	10	10	100	100	6	700
4.	Пыль неорганическая с содержанием более SiО₂ 70%	12	17	28	100	5	600
5.	Сажа (углерод)	20	10	90	100	4	800
6.	Бенз(а)пирен	20	20	120	100	4	1000
7.	Монооксид углерода СО	20	20	50	90	3	1000
8.	Мазутная зола (в пересчете на ванадий)	80	10	80	120	4	800
9.	Монооксид углерода СО	10	15	80	85	3	700
10.	Сероводород	50	20	100	80	2.5	900
11.	Сажа (углерод)	50	10	130	90	2.5	1000
12.	Пыль неорганическая с содержанием SiО₂ от 20 до 70%	20	15	30	80	2.5	800
13.	Сернистый ангидрид SO₂	20	17	40	80	5	1000
14.	Сернистый ангидрид SO₂	14	17,5	30	80	4	1000
15.	Сажа	10	40	80	90	2.5	1000
16.	Бенз(а)пирен	60	15	100	90	3	800
17.	Монооксид углерода СО	20	100	20	100	4	1000
18.	Пыль неорганическая с содержанием SiО₂ более 70 %	10	200	30	90	5	1000
19.	Сажа	10	80	40	100	3	900
20.	Мазутная зола (в пересчете на ванадий)	0,5	90	30	90	3	1000

Из опыта эксплуатации крупных топливосжигающих установок известно, что выбросы ЗВ, получаемых при сжигании различных видов органического топлива существенно различаются. Специалистами были выработаны предложения по маркерным веществам выбросов ТЭС. Для ТЭС, работающих на угле: — оксиды азота (в пересчете на NO₂ ); — зола твёрдого топлива; — ангидрид сернистый (серы диоксид); — углерода оксид. Для мазутных ТЭС: — оксиды азота (в пересчете на NO₂); — ангидрид сернистый (серы диоксид); — зола ТЭС мазутная (в пересчёте на ванадий); — углерода оксид. Для газовых ТЭС: — оксиды азота (в пересчете на NO₂); — углерода оксид.

Пример расчета 1.

Расчет максимальной приземной концентрации и расстояния, на котором достигается данная концентрация, для одиночного точечного источника при заданных направлении и опасной скорости ветра в случае соответствия ПДК

Определить максимальную приземную концентрацию с_м вредных веществ, на каком расстоянии х_м и при какой опасной скорости ветра u_м достигается данная концентрация. Сравнить величину с_м с допустимым значением концентрации загрязняющего вещества в атмосферном воздухе.

Исходные данные: При сжигании топлива на ТЭС в атмосферу выбрасывают без очистки следующие вредные вещества (см. табл. 3). Максимально разовый выброс вещества М, г/с. Источник загрязнения атмосферы (дымовая труба) высотой H, м и диаметром устья D, м. Скорость выхода газовоздушной смеси из устья ω₀ = 12 м/с. Место расположения источника – Москва и Московская область, местность ровная.

Таблица 4 - Исходные данные для примера 1

Вредные вещества в выбросе	М, г/с	ω₀, м/с	Т_г, °С	Н, м	D, м	L, м	F	ПДК, мг/м³	Класс опасности
Сажа	20	12	120	120	4	1000	3	0,15	3

Решение. Величину , определяем по формуле

Расчет выполняем для наиболее невыгодного с позиций рассеивания теплого периода года. Для Москвы температура наружного воздуха наиболее теплого месяца Т_в = 23,5 °С (СП 131.13330.2018 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменением N 2)). Температуру выбросов ТЭС принимаем T_г = 120 °С. Тогда

Расход пылевоздушной смеси определяем по формуле (2):

V ₁ = ω₀, (2)

Для Москвы принимаем коэффициент А=140. Коэффициент, учитывающий влияние рельефа, при ровной местности =1. Коэффициент оседания частиц сажи F=3, т.к. система выбрасывает сажу без очистки. Коэффициенты m и n определяем после нахождения параметров f, соответственно по формулам:

Находим f:

Находим

;

=112,49

Коэффициент m определяют в зависимости от f по формулам:

Так как , то по формуле (5.8)

Коэффициент n=1 при в зависимости от определяют или вычисляют по формулам:

Для и (холодные выбросы) величину n определяют

при

Тогда по формуле (5.1):

Согласно ГН 2.1.6.3492-17 для сажи (углерод) ПДК=0,15 . Следовательно, величина с_м не превышает допустимую величину содержания сажи в приземном слое атмосферного воздуха.

Расстояние х_м, м, на котором приземная концентрация достигает значения с_м , определяем по формуле (12)

где d – безразмерный коэффициент, при ,

Безразмерный коэффициент определяем по формуле (13):

Тогда расстояние по формуле (5.12):

Опасную скорость , при которой приземная концентрация достигает максимального значения, при значение по формулам:

Опасная скорость ветра:

Результат. Максимальная приземная концентрация с_м= достигается на расстоянии от источника при опасной скорости ветра равен

Вывод. Величина с_м не превышает гигиенический норматив качества атмосферного воздуха для сажи (углерод черный) ПДК_м.р=0,15. Следовательно, максимально разовый выброс М = 20 г/с не превышает ПДВ.

Пример расчета 2

Исходные данные: При сжигании топлива на ТЭС в атмосферу выбрасывают без очистки бенз(а)пирен. Максимально разовый выброс вещества М, г/с. Источник загрязнения атмосферы (дымовая труба) высотой H, м и диаметром устья D, м. Скорость выхода газовоздушной смеси из устья ω₀, м/с. Место расположения источника – Москва и Московская область, местность ровная. Все данные сведем в (табл. 4).

Таблица 4 - Исходные данные для примера 2

Вредные вещества в выбросе	М, г/с	ω₀, м/с	Т_г, °С	Н, м	D, м	L, м	F	ПДК, мг/м³	Класс опасности
Бенз(а)пирен	20	18	120	100	4	1000	3	-	1

Решение.

Величину , , определяем по формуле

Расход пылевоздушной смеси определяем по формуле (2):

Подставим численные данные в формулу (2), получим:

Для Москвы принимаем коэффициент А=140. Коэффициент, учитывающий влияние рельефа, при ровной местности =1. Коэффициент оседания частиц F=3, т.к. система выбрасывает бенз(а)пирен без очистки. Коэффициенты m и n определяем после нахождения параметров f, соответственно по формулам:

Находим f:

Находим

=656,02.

Коэффициент m определяют в зависимости от f по формулам:

Так как , то по формуле (7):

Коэффициент n при в зависимости от определяют или вычисляют по формулам:

В нашем случае n =1, так как .

Тогда по формуле (1):

Согласно ГН 2.1.6.3492-17 для бенз(а)пирена ПДК максимально разовой нет, так как это вещество не обладает рефлекторным действием, поэтому воспользуемся среднесуточным значением предельно допустимой концентрации равным 0,1мкг/100 = . Следовательно, величина с_м значительно превышает допустимую величину содержания бенз(а)пирена в приземном слое атмосферного воздуха, в дальнейшем потребуется провести защитные мероприятия.

Расстояние х_м, м, на котором приземная концентрация достигает значения с_м , определяем по формуле (12)

где d – безразмерный коэффициент, при ,

Безразмерный коэффициент определяем по формуле (13):

Тогда расстояние по формуле (12):

Тогда опасная скорость ветра, по формуле (16), равна:

Результат. Максимальная приземная концентрация с_м= достигается на расстоянии от источника при опасной скорости ветра, равной

Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 154; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!