Оценка влияния выбросов загрязняющих веществ на состояние окружающей среды

 

 

 

 

Таблица 2.2

Значение коэффициента  χ в зависимости от типа топки  и топлива

№ п/п	Тип топки
		Топливо
				Коэффициент χ
6	Слоевые топки бытовых теплоагрегатов	Дрова, бурые и каменные угли, антрацит		0,0050

 

Характеристика  топок котлов малой мощности            Таблица 2.3

Тип топки и котла	Топливо	Коэффициент избытка воздуха	Потери теплоты  от недожега топлива, %
			Химического q3	Физического q4
Топка скоростного горения	Дрова,щепа, опилки	1,3	1	4-2

 

 

 

                                                                                                 Таблица 2.4

Вариант задания

Вариант	5
Расход топлива В, г/с	30
Тип топки	6
Тепловая мощность котлоагрегата,кВт	20

 

 

2.1 Оксиды серы

Расчет выбросов оксидов  серы в пересчете на SO₂ (т/год, т/ч, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени выполняется по формуле

 

,   (2.2)

 

где  – расход твердого и жидкого топлива (т/год, т/ч, г/с);

 – содержание серы в топливе, %, принимается по таблице 1.1;

 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для сланцев – 0,8; торфа – 0,15; углей – 0,1; мазута – 0,02;

 – доля оксидов серы, улавливаемых  в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной нулю, для мокрых – в зависимости от щелочности орошающей воды (определяется по рис. 1.1).

Величина приведенной  сернистости определяется по формуле:

 

,    (2.3)

где  − содержание серы в топливе, %, принимается по таблице 1.1;

 − низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг, принимается по таблице 1.1.

 

2.3. Оксид углерода

Расчет выбросов оксида углерода в единицу времени (т/год, г/с) выполняется по формуле

 

,   (2.4)

 

,     (2.5)

 

где  – выход оксида углерода при сжигании топлива, (кг/т, кг/тыс.м³);

 – расход твердого и  жидкого топлива (т/год, т/ч,  г/с);

 – потери теплоты вследствие  химической и механической неполноты сгорания топлива, %, принимаются по таблице 1.3;

 – коэффициент, учитывающий  долю потери теплоты вследствие  химической неполноты сгорания  топлива, обусловленной наличием в продуктах сгорания оксида углерода. Для твердого топлива – 1, для газа – 0,5; для мазута –0,65;

 – низшая теплота сгорания  топлива, (МДж/кг, МДж/м³).

 

2.1.4 Оксиды  азота

 

Количество оксидов  азота (в пересчете на NO₂), выбрасываемых в единицу времени (т/год, г/с), рассчитывается по формуле

 

,    (2.7)

 

где  – параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж теплоты (кг/ГДж). Принимается равным 1,0 для торфа, 14,0 для древесины, 0,13 для мазута, 0,08 для печного бытового топлива; для других видов топлив определяется по рис. 2.2;

 – расход твердого и  жидкого топлива (т/год, т/ч,  г/с);

 – низшая теплота сгорания топлива, (МДж/кг, МДж/м³);

 – коэффициент, зависящий  от степени снижения выбросов оксида азота в результате применения технических решений.

Расчет выбросов загрязняющих веществ при сжигание топлива в  котлах

Твердые частицы:

Окись серы:

Оксид углерода:

Оксид азота:

 

 

Определение доминирующих выбросов:

Для сравнительной оценки опасности вредных веществ используется показатель опасности П, м³/с, определяемый по формуле

 

,        (2.3)

 

где    М – расход выбрасываемого в атмосферу вещества, г/с;

ПДК_м.р. – максимально разовая предельно допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³, [7].

 

Таблица 2.5

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ

 

Наименование	ПДКм.р., мг/м3	ПДКс.с., мг/м3	ПДКр.з., мг/м3	ОБУВ, мг/м3	Класс         опасности
Оксид углерода CO	5	3	20	-	4
Оксид  азота Na2	0,085	0,04	2	-	2
Окись серы SO2	0,5	0,05	6	-	3
Тв. частицы (сажа)	-	-	4	0,3	3

Оксид углерода:

  /с,

Твердые частицы:

  /с,

Оксид азота:

/с.

Доминирующими веществами в выбросах считается вещества, для которых величина показателя опасности будет наибольшей, в данном случае ими являются оксид азота, твердые частицы, оксид углерода.

 

 

 

 

 

 

 

 

3  РАСЧЁТ КАТЕГОРИИ  ОПАСНОСТИ

ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕКТА

 

Для установления целесообразности и приоритетности разработки нормативов ПДВ рассчитывают категорию опасности предприятий (КОП) для окружающей среды по формуле

 

,        (3.1)

 

где  n – количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; М_i – масса годового выброса j-го вещества, т/год; ПДК_i – среднесуточная ПДК i-го вещества, мг/м³; α_i – безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности i-го вещества к вредности диоксида серы. Для вещества 1-го класса опасности α_i = 1,7; для 2, 3 и 4-го классов 1,3; 1,0 и 0,9 соответственно. Значения КОП рассчитываются при условии, когда > 1, при < 1 КОП не рассчитываются и приравниваются к нулю.

При отсутствии среднесуточных значений ПДК для расчета КОП могут использоваться значения максимальных разовых ПДК, либо уменьшенные в 10 раз значения ПДК воздуха рабочей зоны.

По величине КОП предприятия  подразделяются на четыре категории  опасности с граничными значениями, представленными в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1

Категории опасности  предприятий

Категория опасности  предприятия	Значения КОП
1	КОП > 106
2	106 > КОП > 104
3	104 > КОП > 103
4	КОП < 103

 

Предприятия 1-й и 2-й  категории представляют собой наибольшую опасность для окружающей среды, к ним необходимо применять особые требования при разработке нормативов ПДВ и ежегодном контроле за их достижением. Для этих предприятий тома ПДВ разрабатываются по полной программе рекомендаций по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу для предприятия[2].

Предприятия 3-й категории  опасности, как правило, самые многочисленные, и они могут иметь тома ПДВ, разработанные по сокращенной программе. Контроль источников выбросов на таких предприятиях проводится выборочно, один раз в несколько лет.

К 4-й категории опасности относят  самые мелкие предприятия с небольшим количеством выбросов вредных веществ в атмосферу. Для таких предприятий устанавливают нормативы ПДВ на уровне фактических выбросов. Эти предприятия могут отчитываться о выбросах не ежегодно, а один раз в три года при проведении очередной инвентаризации. Тома ПДВ для таких предприятий могут не составляться.

 

Определим категорию опасности предприятия при вычисленных в п.2 выбросах M_i . Из [1] находим среднесуточные ПДК и классы опасностивыделяющихся вредностей. Результаты расчетов сводим в таблицу:

 Таблица 3.2

 

Вещество		ПДКi мг/м3		Класс опасности вещества	αi
Твердые частицы		0,4		3	1	35,478
Оксид углерода		3		4	0,9	11,61
оксид азота		0,04			1,3	315683,63
			3

 

 

10⁶ > КОП > 10⁴

Категория опасности  предприятия определяется как сумма  категорий опасности отдельных  веществ, т.е. для данного предприятия  ∑ =315910,7 , следовательно, предприятие относится ко второй  категории опасности.

 

 

4  РАСЧЁТ РАССЕИВАНИЯ  ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ И УСТАНОВЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ

 

После выхода из источника  выбросов, загрязняющие вещества не остаются в атмосфере в неизменном виде. Прежде всего, происходят физические изменения, особенно в процессе перемещения в пространстве, турбулентной диффузии, разбавления и т.д. Кроме того, загрязняющие вещества способны вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами атмосферного воздуха, изменяя свой количественный и качественный состав.

Выбросы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах  промышленных предприятий, осуществляются через дымовые трубы, главное назначение которых - отводить выбросные газы в верхние слои атмосферы (во всяком случае, за пределы приземного слоя) и рассеивать их. Рассеивание является одним из путей достижения установленных нормативов качества воздуха в приемном слое атмосферы в районе расположения предприятия. Струя газа, выходя из дымовой трубы, разбавляется незагрязненным воздухом. Поэтому имеет место снижение концентрации вредных компонентов дымовых газов, составляющее суть явления рассеивания.

В общем случае степень  разбавления выбросов находится  в прямой зависимости от расстояния, которое прошел этот выброс до данной точки. Вредные вещества, содержащиеся в выбросе, распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела 10-20° вблизи выхода из трубы. Если принять, что угол раскрытия факела не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния и, следовательно, концентрация вредных веществ должна падать обратно пропорционально квадрату расстояния.

При построении картины рассеивания вредных компонентов дымовых газов следует иметь в виду, что наибольший практический интерес представляет не вертикальное распределение концентрации в пространстве, в частности, по высоте факела, а изменение концентрации в приземном слое атмосферы, т.е. в двухметровом слое над поверхностью земли. У основания трубы и далее вплоть до приземления дымового факела концентрация вредных компонентов равна нулю (см. рис. 4.1), – это так называемая зона неорганизованного загрязнения. Затем она быстро растет до максимальной величины. После чего по мере отдаления от трубы медленно убывает за счет дальнейшего разбавления выбросов незагрязненным воздухом.

 

 

Рисунок 4.1. Изменение  приземных концентраций вредных  веществ.

 

Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами промышленных предприятий, переносятся и рассеиваются в атмосфере в зависимости от ряда факторов: метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и гидродинамических параметров истечения выбросных газов. При этом к важнейшим метеорологическим и климатическим факторам относят скорость ветра, температурную стратификацию (распределение температур окружающего воздуха в вертикальном направлении вблизи дымовой трубы), температуру окружающего воздуха.

Каждому источнику выбросов в зависимости от высоты его, объема и температуры газов соответствует своя, так называемая опасная скорость ветра u_м, когда имеет место наибольшая приземная концентрация вредных веществ с_м. Сущность понятия опасной скорости ветра для источника выражается в следующем: при штиле или малых скоростях ветра дымовой факел беспрепятственно поднимается на большую высоту и не попадает в ближайшие к источнику приземные слои воздуха. При большой скорости ветра дымовой факел активно перемешивается с большим объемом окружающего воздуха; в результате этого, хотя факел и достигает земли, величины приземных концентраций невелики. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость u_м, при которой дымовой факел, прижимаясь к земле, на определенном расстоянии создает наибольшую величину приземной концентрации с_м.