Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВЫБРОСАХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной скорости ветра.

В зависимости от высоты устья источника выброса вредного вещества над уровнем земли (Н) указанный источник относится к одному из следующих четырех классов:

а) высокие источники, Н 50 м;

б) источники средней высоты, Н = 10 … 50 м;

в) низкие источники, Н = 2 … 10 м;

г) наземные источники, Н 2 м.

При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ (n), обладающих суммацией вредного действия, для каждой группы веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q, или значения концентраций n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводится условно к значению концентрации (с) одного из них.

Безразмерная концентрация q определяется по формуле

(1)

где с₁, с₂ … с_n (мг/м³) – расчетные концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности;

ПДК₁, ПДК₂ … ПДК_n (мг/м³) – соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Приведенная концентрация (с) рассчитывается по формуле

(2)

где с₁ – концентрация вещества, к которому осуществляется приведение; ПДК₁ – его ПДК; с₂ … с_n и ПДК₂ … ПДК_n – концентрации и ПДК других веществ, входящих в рассматриваемую группу суммации.

 

РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА

1.1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии х_м (м) от источника и определяется по формуле

(3)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; Н (м) – высота источника выброса над уровнем земли; h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, h = 1; DТ (⁰С) – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой воздуха Т_в; V₁ (м³/с) – расход газовоздушной смеси.

1.1.1. Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

- 250 – для районов Средней Азии южнее 40⁰ с.ш., Бурятской АССР и Читинской области;

- 200 – для Европейской территории РФ; для районов южнее 50⁰ с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории; для Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;

- 180 – для Европейской территории и Урала от 50 до 52⁰ с.ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше территорий и Украины;

- 160 – для Европейской территории РФ и Урала севернее 52⁰ с.ш. (за исключением центра ЕТ РФ), а также Украины;

- 140 – для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Для других территорий значения коэффициента А должны приниматься соответствующими значениям коэффициента А для районов со сходными климатическими условиями.

1.1.2. Значения мощности выброса М (г/с) и расхода газовоздушной смеси V₁ (м³/с) при проектировании предприятий определяется расчетом в технологической части проекта или принимается в соответствии с действующими для данного производства нормативами. Расход газовоздушной смеси определяется по формуле

(4)

где D (м) – диаметр устья источника выброса; w₀ (м/с) – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

1.1.3. При определении DТ (⁰С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в (⁰С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г (⁰С) – по действующим для данного производства технологическим нормативам.

1.1.4. Значение безразмерного коэффициента F принимается:

- для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) равной 1;

- для мелкодисперных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки – 3.

1.1.5. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, V_м, V’_м и f_e:

(5)

(6)

(7)

(8)

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам:

при f < 100; (9)

при f 100. (10)

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от V_м по формулам:

n = 1 при V_м 2; (11)

при 0,5 V_м < 2; (12)

n = 4,4×V_м при V_м < 0,5. (13)

При f 100 (или DТ» 0) и V^’_м 0,5 (холодные выбросы) коэффициент n вычисляется по формулам (11) – (13) при V_м = V'_м, а при расчете максимального значения приземной концентрации вредного вещества с_м вместо формулы (3) используется формула

(14)

Аналогично при f < 100 и V_м < 0,5 или f 100 и V^’_м < 0,5 (случаи предельно малых скоростей ветра) расчет максимального значения приземной концентрации вредного вещества с_м производится по формуле

, (15)

где m' = 2,86×m при f < 100 и V_м < 0,5; (16)

m' = 0,9 при f 100 и V^’_м < 0,5. (17)

1.2. Расстояние х_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с_м, определяется по формуле

, (18)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

при V_м 0,5; (19)

при 0,5 <V_м 2; (20)

при V_м > 2. (21)

При f 100 или DТ» 0 значение d находится по формулам:

d = 5,7 при V'_м 0,5; (22)

d = 11,4×V'_м при 0,5 < V'_м 2; (23)

при V'_м > 2. (24)

1.3. Значение опасной скорости u_м (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, в случае f < 100 определяется по формулам:

u_м = 0,5 при V_м 0,5; (25)

u_м = V_м при 0,5 < V_м 2; (26)

u_м = V_м×(1+0,12× ) при V_м > 2. (27)

При f 100 или DТ» 0 значение u_м вычисляется по формулам:

u_м = 0,5 V'_м 0,5; (28)

u_м = V'_м при 0,5 < V'_м 2; (29)

u_м = 2,2×V'_м при V'_м > 2. (30)

1.4. При опасной скорости ветра u_м приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле:

с = S₁×с_м, (31)

где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения и коэффициента F по формулам:

при 1; (32)

при 1 < 8; (33)

при F 1,5 и > 8; (34)

 

при F > 1,5 и > 8. (35)

 

********************

ЗАДАНИЕ

Для котельной, расположенной на ровной открытой местности в Московской области, рассчитайте:

- максимальное значение приземной концентрации вредных веществ (диоксида серы, золы, оксидов азота) в атмосферном воздухе в районе источников их выброса при неблагоприятных метеорологических условиях);

- расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация достигает максимального значения;

- значение опасной скорости ветра, при которой достигается максимальное значение приземной концентрации вредных веществ;

- рассеивание выбросов вредных веществ (концентрацию на расстоянии 50, 100, 200, 400, 1000, 3000 м).

Исходные данные приведены в таблице 1.

Пример расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе в районе источников их выброса при неблагоприятных метеорологических условиях.

Пример: Котельная (ровная открытая местность, Архангельская область), золоочистка отсутствует.

№ п/п	Характеристика, обозначения, расчет	Единица	Значение
1.	Число дымовых труб, N	шт.
2.	Высота дымовых труб, Н	м
3.	Диаметр устья трубы, D	м	1,9
4.	Скорость выхода газовоздушной смеси, w0	м/с
5.	Температура газовоздушной смеси, Тг	0С
6.	Температура окружающего воздуха, Тв	0С
7.	Выброс диоксида серы,	г/с
8.	Выброс золы,	г/с	2,6
9.	Выброс оксидов азота (в перерасчете на диоксид азота),	г/с	0,2
10.	Коэффициенты А h	- -
11.	Максимально разовые ПДК диоксида серы золы оксидов азота	мг/м3 мг/м3 мг/м3	0,5 0,5 0,085
12.	Объем газовоздушной смеси (по формуле (4))	м3/с	19,8
13.	Перегрев газовоздушной смеси, DТ DТ = Тг – Тв = 125 - 25	0С
14.	Параметр f (по формуле (5))	-	0,31
15.	Параметр Vм (по формуле (6))	м/с	2,15
16.	Параметр V’м (по формуле (7))	-	0,31
17.	Параметр fe (по формуле (8))	-	23,8
18.	Параметр m (по формуле (9))	-	1,05
19.	Параметр n (по формуле (11))	-
20.	Опасная скорость ветра uм (по формуле (27)) uм = 2,15×(1+0,12× )	м/с	2,3
21.	Параметр d (по формуле (21))	-	12,2
Расчет концентрации двуокиси серы
22.	Максимальная концентрация SO2 (по формуле (3))	мг/м3	0,05
23.	Расстояние (по формуле (18))	м
24.	Коэффициент S1 для расстояния х (по формулам (32, 33)) х = 50 м, х/хм = 0,075 х = 100 м, х/хм = 0,150 х = 200 м, х/хм = 0,298 х = 400 м, х/хм = 0,596 х = 1000 м, х/хм = 1,490 х = 3000 м, х/хм = 4,471	- - - - - -	0,020 0,073 0,247 0,660 0,951 0,419
25.	Концентрация на расстоянии х (по формуле (31)) х = 50 м, с = 0,05 × 0,020 х = 100 м, с = 0,05 × 0,073 х = 200 м, с = 0,05 × 0,247 х = 400 м, с = 0,05 × 0,660 х = 1000 м, с = 0,05 × 0,951 х = 3000 м, с = 0,05 × 0,419	мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3	0,001 0,004 0,012 0,033 0,048 0,021
Расчет концентрации окислов азота
26.	Расчет производится аналогично расчету Концентрация и связаны соотношением		0,000833
Расчет концентрации золы
27.	Золоочистка отсутствует. Коэффициент F (согласно п. 1.1.4) Максимальная концентрация золы (по формуле (3) или по соотношению)	-     мг/м3	0,03
28.	Расстояние (по формуле (18) или по соотношению)	м	335,5
29.	Коэффициент S1 для расстояния х (по формулам (32, 33)) х = 50 м, х/хм = 0,149 х = 100 м, х/хм = 0,298 х = 200 м, х/хм = 0,596 х = 400 м, х/хм = 1,192 х = 1000 м, х/хм = 2,981 х = 3000 м, х/хм = 8,942	- - - - - -	0,073 0,247 0,660 1,000 0,644 0,145
30.	Концентрация на расстоянии х (по формуле (31)) х = 50 м, с = 0,03 × 0,073 х = 100 м, с = 0,03 × 0,247 х = 200 м, с = 0,03 × 0,660 х = 400 м, с = 0,03 × 1,000 х = 1000 м, с = 0,03 × 0,644 х = 3000 м, с = 0,03 × 0,145	мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3	0,002 0,007 0,020 0,030 0,019 0,004