Определение фактических концентраций вредных выбросов

Одной из мер защиты воздушного бассейна является рассеивание газообразных веществ и пыли в атмосфере при выбросе через высокие дымовые трубы.

В результате рассеивания происходит снижение максимально возможной концентрации веществ в приземном слое атмосферы и удаление зоны максимального загрязнения.

Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК).

Содержание загрязняющих веществ принято выражать в мг/м³ воздуха. Критерием оценки влияния выбросов предприятий на атмосферный воздух является сравнение фактических концентраций, полученных в результате рассеивания, с предельно допустимыми.

Определяющие факторы: H_тр ; w_в; t _н.в.; t_ух.г.; рельеф; М,(г/с); w_в,м/с.

Ветер ®

 

1 2 3

 

Lmax Cmax

Зона переброса факела Зона

загрязнения

 

Рис.1. Схема рассеивания газопылевого выброса предприятия:

1. – производственное здание;

2. – газо-пылеулавливающая установка;

3. – дымовая труба.

Стандартом установлены следующие виды предельно допустимых концентраций:

1. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны ПДК _Р.З.:

1 класс – чрезвычайно опасные <0,1 мг/м³.

2 класс – высоко опасные (0,1¸1,0 мг/м³).

3 класс – умеренно опасные (1,0¸10 мг/м³).

4 класс – мало опасные >10 мг/м³.

2. Максимально разовая ПДК_М.Р. – такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, которая не вызывает рефлекторных реакций в организме человека: ощущений запаха, вкуса, световой чувствительности глаза, изменение активности головного мозга и т.д.

3. Среднесуточная ПДК_С.С. – такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, которая не оказывает прямого или косвенного вредного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания воздуха.

Концентрации вредных веществ не должны превышать:

а) в воздухе производственных помещений – ПДК _Р.З.;

б) в атмосферном воздухе населенных мест – ПДК _М.Р.;

в) при отсутствии данных по ПДК _{М.Р .} – ПДК _С.С.

 

ПДК _Р.З. >ПДК _М.Р. > ПДК _С.С.

Расчет СmaxиПДВ проводится по формулам отдельно для холодных и нагретых выбросов.

Для выбора вида расчетных формул по определению С_max(i) и ПДВ_(i) определяем параметр (f):

– если f <100, то расчет ведется по формуле для нагретых выбросов;

– если f ≥100, то расчет ведется по формуле для холодных выбросов.

 

где Dt = t_{ух. г.} – t_н.в., ^оС – температурный перепад между уходящими газами и воздухом окружающей среды.

 

Таблица 1 – Рабочие формулы расчётных концентраций нагретых

и холодных выбросов

Вид выброса	С max, мг/м3	ПДВ р, г/с
Нагретые
Холодные

В приведенных в таблице № 7 формулах приняты следующие параметрические характеристики объекта:

– – коэффициент рельефа местности;

– – секундная производительность по дымовым газам.

Безразмерные коэффициенты (m) и (n) учитывают условия выхода дымовых газов из устья дымовой трубы.

Коэффициент (m) определяется по формуле:

.

 

Коэффициент (n) определяют по соотношениям:

n = 3 при .

n = 1 при .

 

при 0,3 < Vm 2,

 

где Vm – параметр, определяемый по формуле:

 

,

А – коэффициент температурной стратификации атмосферы, входящий в формулы таблицы 1 и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредного вещества в атмосферном воздухе:

– 240 – субтропики южнее 45°с.ш.;

– 200 – Кавказ, Нижнее Поволжье, Сибирь, Дальний Восток;

– 160 – Север и Северо-Запад европейской части России, Среднее Поволжье, Урал;

– 120 – Центральная часть европейской территории России.

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

а) F = 1 – для газообразных вредных веществ и аэрозолей;

б) для более крупнодисперсной пыли и золы в зависимости от степени очистки

ε = 90%, F = 2;

ε =75¸90%, F = 2,5;

ε <75%, F = 3 (вне зависимости от ε при выбросе большого количества водяного пара).

По результатам выполненных расчетов делаются выводы о том, что загрязняют или нет вредные выбросы приземный слой атмосферы прилегающего района.

Если фактические выбросы не превышают предельно допустимых, то результаты расчетов могут быть рекомендованы для представления на согласование в городской или районный комитет по охране природы.

При расчете максимальных концентраций (C_max) и ПДВ необходимо учитывать фоновые концентрации, значения которых выдаются территориальными комитетами по охране природы.

При отсутствии таких данных для городов с населением до 300 тыс. человек можно принять:

SO_2(Ф) = 0,1 мг/м³ ; NO_2(Ф) = 0,03 мг/м³ ; CO_(Ф) = 1,5 мг/м³ ; пыль_(Ф) = 0,2 мг/м³ .

Предельно допустимые (максимальные разовые) концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы – ПДК_м.р. (мг/м³):

 

SO₂=0,5 мг/м³ ; NO₂ =0,085 мг/м³ ; CO=5,0 мг/м³ ; пыль=0,5 мг/м³.

 

Каждый из компонентов выбросов не создаёт эффекта загрязнения в приземном слое атмосферы, если его максимальная расчетная концентрация удовлетворяет неравенству:

С_max+С_ф< ПДК_м.р.

 

Основные исходные данные для расчетов принимают из таблиц:

– табл. № 2 и № 3 – по предпоследней и последней цифрам шифра (для расчета газопылевого выброса цементного завода – спец. 290300);

– табл. № 4 и № 5 – по предпоследней и последней цифрам шифра (для расчета газопылевого выброса производственно-отопительной котельной – спец. 290500; 290700).

Удельные показатели выбросов вредных веществ от топлива, сжигаемого в котлоагрегатах, принимают из таблицы № 6 по виду заданного топлива (спец. 290500; 290700).

Расчеты максимальных концентраций вредных выбросов выполняются по алгоритмам, приведенным в разделе 1.2.

Таблица 2 – Технологические характеристики цементных заводов

 

№ пред– послед. цифры	Район строительства	G, т/ч	tн.в., оС	tух.г., оС	Н, м	D, м	Wо, м/с
	Ростов		+25	+180		2,5
	Краснодар		+28	+170		2,7
	Саратов		+26	+165		2,85
	Мурманск		+20	+185		3,0
	Черкесск		+26	+175		3,2
	Владивосток		+25	+160		3,5
	Рязань		+24	+155		2,8
	Москва		+25	+160		2,9
	Санкт-Петербург		+22	+145		3,1
	Челябинск		+24	+140		3,4

Таблица 3 – Удельные показатели вредных выбросов цементных заводов

 

№ послед. цифры	Удельные показатели вредных выбросов, m (кг/кг)
Твердые частицы	Сернистый ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
	0,085	0,0081	0,0261	0,00145
	0,234	0,0096	0,0185	0,00215
	0,183	0,0248	0,0090	0,00181
	0,297	0,0173	0,0063	0,00211
	0,144	0,0215	0,0138	0,00165
	0,217	0,0096	0,0235	0,00206
	0,268	0,0146	0,0198	0,00150
	0,117	0,0213	0,0143	0,00190
	0,167	0,0137	0,0074	0,00205
	0,111	0,0121	0,0176	0,00171

 

В состав твёрдых частиц вредных выбросов цементных заводов входят следующие компоненты: СаО; SiO₂; Al₂O₃; ТiO₂; Fe₂O₃; МgO; R₂O.

Данные по концентрациям, приведённые в табл. 2, соответствуют остаточному содержанию вещества в выбросах после электрофильтров.

 

Таблица 4 –Технологические характеристики производственно-отопительных

котельных

№ предп. цифры	Марка котла	Кол-во котлов n	tух.г., оС	hк.а., %	Diп, кДж/кг	Вид топлива	Qзн, кДж/кг
	4–13					уголь Кузнецк.С
	20–23					уголь Донецк. К
	10–39					мазут высокосерн.
	6,5–13					уголь Челябинск. Б

 

 

Продолжение таблицы 4

 

	10–23					уголь Донецк. Д
	20–39					мазут малосернист
	10–13					уголь Подмосков.Б
	20–23					уголь Кузнецк.Г
	20–13					уголь Караганд. Б
	20–39					мазут высокосерн.

 

 

Таблица 5 – Район строительства и характеристики дымовых труб

котельных

№ последней цифры	Район строительства	tн.в., оС	Н, м	D, м	Wо, м/с
	Ростов	+25		1,1
	Краснодар	+28		1,2
	Саратов	+26		1,25
	Мурманск	+20		1,30
	Ставрополь	+26		1,35
	Владивосток	+25		1,05
	Рязань	+24		1,10
	Москва	+25		1,15
	Санкт-Петербург	+22		1,20
	Челябинск	+24		1,25

 

Таблица 6 – Удельные показатели выбросов вредных веществ от топлива,

сжигаемого в котлоагрегатах

Топливо	Удельные показатели вредных выбросов, m (кг/кг)
Твердые частицы	Сернистый ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
Уголь Кузнецкий	0,0536	0,0072	0,0513	0,00223
Уголь Донецкий	0,0676	0,0504	0,0490	0,00221
Уголь Челябинский	0,0790	0,0180	0,0347	0,00127
Уголь Подмосковный	0,0704	0,0486	0,0258	0,00095
Уголь Карагандинский	0,0752	0,0144	0,0439	0,00197
Мазут малосернистый	0,0056	0,0059	0,0377	0,00257
Мазут высокосернист.	0,0060	0,0549	0,0377	0,00246

 

Дополнительные данные, принимаемые вне зависимости от варианта.

 

Таблица 7 – Значения коэффициента снижения концентрации (S1)

в зависимости от расстояния до эпицентра концентрации

L/Lmax
S1		0,8	0,5	0,38	0,28	0,2	0,15	0,12	0,10	0,08

 

В таблицах исходных данных № 2, 3, 4, 5, 6 приняты следующие обозначения:

n – количество котлов, установленных на котельной;

t_ух.г. – температура уходящих дымовых газов;

h_к.а. – коэффициент полезного действия котлоагрегата;

D_iп – удельный расход тепла на выработку 1 кг насыщенного пара;

Q^р_н – низшая теплота сгорания топлива;

t_н.в. – наиболее неблагоприятная температура наружного воздуха;

Н – высота трубы;

D – диаметр устья трубы;

W_о – средняя скорость выхода из трубы газовоздушной смеси.

Практическое занятие № 4