Расчет предельно допустимой концентрации вредных веществ

Вариант 5.

Исходные данные для  котельной.

Место расположения: Оренбург

Высота трубы H=15 метров

Диаметр устья источника D=1,5 метров

Температура отходящих газов T_г=160⁰ С

Объем отходящих газов V₁=5,8 м³/с

 

Концентрация вредных веществ, измеренные в трубах, C, мг/м³:

CSO2	CNO2	CCO	Cсажа
580	58	270	68

 

Фоновые концентрации вредных веществ, С_ф, мг/м³:

0,11	0,011	1,2	0,08

 

Среднегодовая повторяемость ветра  в г. Оренбурге, P, %

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
8	12	18	7	13	15	19	8

 

T_в, ⁰C, температура наружного воздуха=26,9

A коэффициент стратификации=180

=0,5    =3,0

=0,085   =0,15

 

Ход решения:

Расчет массы выброса в атмосферу  по каждому из вредных веществ  производится по формулам:

, г/с

 

, г/с

 

, г/с

 

, г/с

 

 

Расчет ΔT (разности температур)

ΔT=T_г-T_в, где T_в-температура окружающего воздуха; для расчета принята средняя температура наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года; для Оренбурга T_в=25,6⁰ С.

ΔT=160-26,9=133,1⁰ С

Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси (отходящих  газов) из устья источника выброса  производится по формуле:

, м/с

 м/с

Расчет параметра, f, производится по:

, м/с²*град

 

Расчет безразмерного параметра  m, производится по:

 

 

Расчет безразмерного параметра  ν_m производится по:

 

 

Значение безразмерного параметра  в нашем примере, при >2, равно n=1.

Расчет максимальной приземной  концентрации вредных веществ производится по:

, где η=1 для  случая ровной или слабо пересеченной  местности с перепадом, не превышающим  50 м/км.

, мг/м³

, мг/м³

мг/м³

мг/м³, где F_сажи=3, а F_газов=1

Из перечня вредных веществ, выбрасываемых из трубы котельной, эффектом суммации действия обладают диоксид азота и диоксид серы.

Определяем приведенную к диоксиду азота концентрацию этих веществ, так  как диоксид азота относится  к наибольшему (второму) классу опасности:

, мг/м³

, мг/м³

Проверяем условие

 мг/м³

 мг/м³

 мг/м³

 

Расчет ПДВ

В нашем примере условие соблюдения ПДВ не выполняется для диоксида азота и сажи. Для оксида углерода предельно-допустимый выброс составит:

ПДВ_CO=M_CO=1,566*3600*24*365/10⁶=49,4 т/год.

Мероприятия по достижению ПДК  _м.р. на границе санитарно-защитной зоны по саже, диоксиду серы и диоксиду азота могут быть технологическими, санитарно-техническими, архитектурно-планировочными.

В нашем случае рассматривается  организация санитарно-защитной зоны в зависимости от результатов  рассеивания для диоксида азота  и санитарно-технические мероприятия  по снижению выбросов сажи. С целью  уменьшения массы выбросов сажи подбираем  по каталогам пылеулавливающих аппаратов  циклоны типа ЦН-24, с производительностью  очистки 2,5 тыс. м³/час отходящих газов.

Количество циклонов составит штук.

Эффективность улавливания сажи циклонами ЦН-24 равна согласно каталогу 80%, тогда ПДВ_сажи=М_сажи-(М_сажи*Э)

ПДВ_сажи=0,394-(0,394*0,8)=2,4913 т/год

Расчет безопасного  расстояния до жилой застройки для  NO₂ и SO₂.

Расчет расстояния по оси факела выброса от источника выброса  X_м, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации C_м производится по: X_м=d*H

Поскольку в нашем примере ν_м>2 м/с, величину вспомогательного параметра в определяем по формуле:

 

X_м=13,367*15=200,505 м (для газов SO₂ и NO₂)

Для сажи F=3, тогда:

 

X_м=(5-3)*4*13,367*15=100,253 м

Величины приземных концентрации вредных веществ, C, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (метров) определяется по: ), мг/м³

Приравниваем и рассчитываем S₁.

 

 

 

 

Таким образом, X=200,505*1,17=234,591 м

При таком расстоянии фактический  выброс диоксида азота и двуокиси серы является ПДВ, т.е. обеспечивает соблюдение ПДК.

ПДВ_NO2=0,366 г/с=10,596 т/год

ПДВ_SO2=3,364 г/с=106,087 т/год

 

Построение границ санитарно-защитной зоны для NO₂ и SO₂.

Итак, для газов SO₂ и NO₂ безопасное расстояние X=234,591 м. используя исходные данные о розе ветров, вычисляем размеры санитарно-защитной зоны по 8 румбам:

, где l_i-безопасное расстояние по i-ому румбу,

 

L₀=12,5 %

Итак, санитарно-защитная зона для  газов:

L_с=234,6*8/12,5=150,1 м

L_св=234,6*12/12,5=225,2 м

L_в=234,6*18/12,5=337,8 м

L_юв=234,6*7/12,5=131,4 м

L_ю=234,6*13/12,5=243,98 м

L_юз=234,6*15/12,5=281,5 м

L_з=234,6*19/12,5=356,6 м

L_сз=234,6*8/12,5=150,1 м

Санитарно-защитная зона для сажи:

L_с=100,3*8/12,5=64,2 м

L_св=100,3*12/12,5=96,3 м

L_в=100,3*18/12,5=144,4 м

L_юв=100,3*7/12,5=56,2 м

L_ю=100,3*13/12,5=104,3 м

L_юз=100,3*15/12,5=120,4 м

L_з=100,3*19/12,5=152,5 м

L_сз=100,3*8/12,5=64,2 м

 

Задаемся масштабом в 1 мм:10000 м  и строим окружность R=X с центром по месту расположения источника выброса. Проводим 8 основных направлений ветра.

В тех случаях, когда расстояние l_i<L₀ влияние направления ветра не учитывается и по данному румбу откладывается расстояние равное L₀ для гарантии безопасности. Но в тех вариантах, где l_i>L₀ требуется увеличение санитарно-защитной зоны. Также возможен вариант достижения C_м=ПДК не за счет увеличения размеров санитарно-защитной зоны, а за счет увеличения высоты трубы котельной, но это потребует более мощных вентиляторов с увеличением расхода электроэнергии и других эксплуатационных расходов. В этом случае необходимо сравнение капитальных и эксплуатационных затрат по всем возможным вариантам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод.

В ходе выполнения практической работы мы научились строить границу санитарно-защитной зоны для котельной, а также выяснили, что в любом случае, для достижения ПДК по выбрасываемым в атмосферу вредным веществам нужны экономические затраты, которые должны компенсировать экономический ущерб, причиняемый загрязнениями атмосферного воздуха.