Метод расчета максимальных разовых концентраций загрязняющих веществ от выбросов одиночного источника выброса

 

5.1. Положения этого раздела используются при расчетах рассеивания выбросов от дымовых труб, вентиляционных шахт, а также в ряде других случаев организованного выброса при условии, что скорость w ₀ выхода газовоздушной смеси (далее - ГВС) из устья источника выброса не превосходит скорости звука в атмосферном воздухе, а температура Т _г ГВС не превышает 3000^оС. В случаях несоблюдения этих условий расчет производится на основе рекомендаций раздела 12.

5.2. Максимальная приземная разовая концентрация ЗВ с _м, мг/м³,при выбросе ГВС из одиночного точечного источника выброса с круглым устьем достигается при опасной скорости ветра u_м на расстоянии x _м от источника и определяется по формуле 5.1:

 

, (5.1)

 

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания ЗВ в атмосферном воздухе;

М - масса ЗВ, выбрасываемого в атмосферный воздух в единицу времени (мощность выброса), г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ (газообразных и аэрозолей, включая твердые частицы) в атмосферном воздухе;

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выброса из устья источника выброса;

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (см. раздел 7);

H - высота источника выброса, м;

V ₁ - расход ГВС, определяемый по формуле (5.2), м³/с;

D T - разность между температурой выбрасываемой ГВС Т _Г и температурой атмосферного воздуха T _B, °С.

 

, (5.2)

 

где D - диаметр устья источника выброса, м;

w ₀ - средняя скорость выхода ГВС из устья источника выброса, м/с.

5.3. Коэффициент А, соответствующий неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых разовые концентрации ЗВ в атмосферном воздухе достигают максимальных значений, принимается равным:

а) 250 - для республики Бурятия и Забайкальского края;

б) 200 - для районов европейской территории России южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, для азиатской территории России, кроме указанных по перечислению: подпункты «а» и «в» пункта 5.3;

в) 180 - для европейской территории России и Урала от 50°с. ш. до 52° с. ш. включительно, за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов, а также для районов азиатской территории России, расположенных к северу от Полярного круга и к западу от меридиана 108^о в.д.;

г) 160 - для европейской территории России и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением центра европейской территории России);

д) 140 - для Владимирской, Ивановской, Калужской, Московской, Рязанской и Тульской областей.

Для источников выбросов, расположенных на расстоянии менее 3 км от административных границ, разделяющих территории с различными значениями коэффициента А, в расчетах принимается А, равное половине суммы указанных значений.

Значения коэффициента А для ряда территорий, расположенных вне Российской Федерации, приведены в приложении Б.

П р и м е ч а н и е - При проведении расчетов для российских территорий, расположенных на расстоянии не более 10 км от границы зон с различными коэффициентами А, а также при выполнении работ по проектированию и строительству объектов промышленности, транспорта и др. в странах ближнего и дальнего зарубежья значения коэффициента А могут быть уточнены с учетом климатических и физико-географических условий рассматриваемой местности на основании разъяснений Росгидромета.

5.4. Мощности М выброса, высоты источников Н, диаметры устьев D и расходы V ₁ ГВС при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта (для проектируемых, вводимых в эксплуатацию построенных и реконструированных объектов), а для действующих производств определяется по результатам инвентаризации стационарных источников и выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух. При расчете максимальных разовых концентраций принимаются сочетания значений М и V ₁, реально возможные в течение года при безаварийных условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальная концентрация с _м ЗВ.

Если утвержденными в установленном порядке отраслевыми методиками инвентаризации выбросов для определенных типов источников (например, для пылящих источников или загрязненных водоемов) предусмотрена необходимость учета зависимости М и V ₁ от скорости ветра, то это обеспечивается путем включения характеризующего указанную зависимость множителя, установленного по данным отраслевой методики, в формулу (5.18), с последующим определением максимальной приземной концентрации ЗВ и опасной скорости ветра прямым перебором, а при расчете среднегодовых концентраций - аналогичного множителя в формулу (10.9). При этом для расчетов должны использоваться УПРЗА, предусматривающие возможность такого учета.

В случаях, когда продолжительность выброса отличается от 20 мин., значение М следует относить к периоду осреднения 20 мин.

5.5. При определении величины D T используется температура выбрасываемой в атмосферный воздух ГВС Т _Г, которая для проектируемых предприятий определяется по установленным для данного производства технологическим инструкциям и нормам технологического проектирования, а для действующих предприятий – на основании измерений, произведенных в установленном данного производства порядке.

Для предприятий энергетики, работающих по отопительному графику, допускается принимать значения расчетной температуры окружающего атмосферного воздуха Т _В равными средним месячным температурам воздуха за самый холодный месяц по СНиП 23-01-99.

Для остальных источников выбросов следует принимать расчетную температуру T _В равной средней максимальной температуре воздуха наиболее теплого месяца года по СНиП 23-01-99.

При расчетах рассеивания выбросов от общеобменной вентиляции и аэрационных фонарей допускается задавать определенное по данным наблюдений значение D T вместо разности Т _Г и Т _в.

5.6. Значение безразмерного коэффициента F при отсутствии данных о распределении на выбросе частиц аэрозолей по размерам определяется следующим образом:

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

б) для аэрозолей, кроме указанных в перечислении подпункта «а» пункта 5.6, при наличии систем очистки выбросов:

F = 2 ………. при среднем эксплуатационном свыше 90 %;

коэффициенте очистки выбросов

 

F = 2,5 …….. при среднем эксплуатационном от 75 % до 90 %

коэффициенте очистки выбросов включит.

 

 

F = 3 ………… при среднем эксплуатационном менее 75 %

коэффициенте очистки выбросов

в) для указанных в перечислении подпункта «б» пункта 5.6 аэрозолей при отсутствии очистки F = 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 точке росы, которая ниже используемой в расчетах температуры атмосферного воздуха T _B не менее, чем на 5^оС.

При наличии данных натурных измерений распределения в выбросе аэрозолей по размерам определяются следующие показатели:

d_g - диаметр частиц, такой, что масса всех частиц диаметром больше d_g составляет 5 % общей массы аэрозолей;

v_g - соответствующая d_g скорость гравитационного оседания частиц в атмосферном воздухе, м/с.

Значение коэффициента F устанавливается в зависимости от безразмерного отношения v_g / u _м, где u _м - опасная скорость ветра (см. 5.10). При v_g / u _м£0,015 значение F = 1, при 0,015< v_g / u _м£0,030 значение F =1,5. Для остальных значений v_g / u _м коэффициент F устанавливается согласно перечислению подпункта «б» пункта 5.6.

5.7 Коэффициенты m и n определяются в зависимости от характеризующих свойства источника выброса параметров v _м, v' _м, f и f _e:

 

, (5.3)

 

, (5.4)

 

, (5.5)

 

. (5.6)

 

Коэффициент m определяется по формулам

 

при f < 100, (5.7а)

 

при f ³ 100. (5.7б)

 

Для f _e < f < 100 коэффициент m вычисляется при f = f _e.

Коэффициент n при f < 100 определяется по формулам

 

при v _м < 0,5, (5.8а)

 

при 0,5 £ v _м <2, (5.8б)

 

n = 1 при v _м ³ 2. (5.8в)

 

При f ³ 100 или коэффициент n вычисляется согласно 5.8.

5.8 Для f ³ 100 (или ) и (холодные выбросы) при расчете с _м вместо формулы (5.1) используется формула

 

, (5.9)

где

, (5.10)

 

причем n определяется по формулам (5.8а) - (5.8в) при .

Аналогично при f < 100 и < 0,5 или и < 0,5 (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет c _м производится по формуле

 

, (5.11)

где

 

при < 0,5, (5.12а)

 

при f ³ 100, < 0,5. (5.12б)

 

Формула (5.11) при m ' = 0,9 применяется при расчете концентраций ЗВ для источников выбросов фиксированной высоты H при отсутствии факторов (скоростного напора или силы плавучести), влияющих на эффективное увеличение высоты источника.

П р и м е ч а н и е - Формулы (5.9) и (5.11) являются частными случаями общей формулы (5.1).

5.9. Расстояние х _м от источника выброса, на котором приземная концентрация с ЗВ при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с _м, определяется по формуле

 

, (5.13)

 

Для источника выброса фиксированной высоты H при отсутствии факторов (скоростного напора или силы плавучести), влияющих на эффективное увеличение высоты источника, значение x _м принимается равным 5,7× H.

Безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам

 

при , (5.14а)

 

при , (5.14б)

 

при . (5.14в)

 

При или коэффициент d находится по формулам

 

d = 5,7 при . (5.15а)

 

при , (5.15б)

 

при . (5.15в)

 

5.10. Опасная скорость ветра u _м на стандартном уровне флюгера (10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшая приземная концентрация ЗВ c _м, в случае f < 100 определяется по формулам (5.16а – 5.16в):

 

u _м = 0,5 при , (5.16а)

 

при , (5.16б)

 

при . (5.16в)

 

При или значение u _м вычисляется по формулам (5.17а – 5.17в):

 

u _м = 0,5 при , (5.17а)

 

при , (5.17б)

 

при . (5.17в)

 

Для источников выбросов фиксированной высоты H при отсутствии факторов (скоростного напора или силы плавучести), влияющих на эффективное увеличение высоты источника, u _м=0,5 м/с.

5.11. Максимальная приземная концентрация ЗВ с _м.u при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра и, отличающейся от опасной скорости ветра u _м, определяется по формуле (5.18):

 

, (5.18)

 

где r - безразмерная величина, определяемая по формулам (5.19а – 5.19б):

 

при £ 1, (5.19а)

 

при > 1. (5.19б)

 

При проведении расчетов следует использовать значения скорости ветра u в диапазоне от 0,5 м/с до u _м.р, где и _м.р - максимальная расчетная скорость ветра, значение которой в данной местности в среднем многолетнем режиме превышается в 5 % случаев.

Значение максимальной расчетной скорости ветра u _м.р для рассматриваемой территории устанавливается по данным опубликованных в климатических справочниках функций распределения скоростей ветра либо согласно разъяснениям территориальных органов Росгидромета.

5.12. Расстояние от источника выброса x _м.u., на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимальная приземная концентрация c _м.u ЗВ, определяется по формуле (5.20):

 

, (5.20)

 

где р - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам (5.21а – 5.21в):

 

при £ 0,25, (5.21а)

 

при 0,25< £ 1, (5.21б)

 

при > 1. (5.21в)

 

5.13. При опасной скорости ветра u _м приземная концентрация ЗВ с в атмосферном воздухе на оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса определяется по формуле (5.22):

 

, (5.22)

 

где s - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x / x _м и коэффициента F по формулам (5.23а – 5.23е):

 

при x / x _м £ 1, (5.23а)

 

при 1 < x / x _м £ 8, (5.23б)

 

при 8 < x / x _м £ 100 и F £ 1,5, (5.23в)

 

при 8 < x / x _м£ 100 и F > 1,5, (5.23г)

 

при x / x _м > 100 и F £ 1,5, (5.23д)

 

при x / x _м > 100 и F > 1,5. (5.23е)

 

Для наземных и низких источников (высотой Н не более 10 м) при x / x _м < 1 величина s ₁ в формуле(5.22) заменяется на величину , определяемую по формуле (5.24):

 

при (5.24)

 

Аналогично определяется концентрация ЗВ на различных расстояниях по оси факела при неблагоприятных метеорологических условиях и других скоростях ветра u ¹ u _м. Сначала по формулам (5.18) и (5.20) определяются величины с _{м. u} и x _{м. u}, соответственно. Затем в зависимости от отношения x / x _м. определяется значение s ₁ по формулам (5.23а) - (5.23е) и (5.24). Искомая концентрация c ЗВ определяется путем умножения с _{м. u} на s ₁.

5.14 Приземная концентрация ЗВ в атмосферном воздухе c_y на расстоянии у по нормали к оси факела выброса определяется по формуле (5.25):

 

, (5.25)

 

где s ₂- безразмерный коэффициент, определяемый по формуле (5.26):

 

, (5.26)

 

где

 

при u£5 м/с, (5.27а)

 

при u >5 м/с. (5.27б)

 

5.15. Расчеты распределения максимальных разовых концентраций c _z ЗВ на разных высотах z над подстилающей поверхностью производятся при выборе положения устьев воздухозаборных труб и шахт и других объектов, расположенных на открытых участках местности или же на участках, где максимальная высота зданий (сооружений) не менее чем в 2,5 раза ниже высоты воздухозабора при условии, что источники выбросов не располагаются в ветровой тени зданий (сооружений). В остальных случаях расчет проводится в соответствии с положениями раздела 9.

Концентрации с _z ЗВ рассчитываются по формуле (5.28):

 

, (5.28)

 

где , - приземные концентрации ЗВ, вычисляемые по формулам данного раздела, от источников выбросов, высоты которых принимаются равными H ₁ и H ₂, соответственно. Высоты H ₁ и H ₂ рассчитываются по формулам (5.29) и (5.30). Остальные параметры выброса рассматриваемого источника (М, D, w ₀, T _г) сохраняются неизменными. Для z >10 м при вычислении и в формуле (5.24) принимается =1;

s_z - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от коэффициентов b ₁, b ₂ и b ₃ по формулам (5.32а - 5.32в).

 

H ₁ = H× (1 + 5 × d ₂) + z, (5.29)

 

H ₂ = H (1 + 5 × d ₂) - z, (5.30)

 

где

при f < 100, (5.31а)

 

при f ³ 100. (5.31б)

 

При f _e ≤ f < 100 коэффициент d ₂ вычисляется по формуле (5.31a) при f = f _e; при v _м<0,5 в формуле (5.31a) принимается v _м=0,5; при v '_м<0,5 в формуле (5.31б) принимается v '_м= 0,5.

 

при 0,02 < b ₁£ 2 и | b ₂-1|< b ₃, (5.32а)

 

при 0 < b ₁ £0,02 и | b ₂-1|< b ₃, (5.32б)

 

s _z = 0,5 при остальных значениях b ₁, b ₂ и b ₃, (5.32в)

 

где

 

, (5.33)

 

, (5.34)

 

. (5.35)

 

5.16. Расчеты рассеивания выбросов для источников выбросов с прямоугольными устьями (шахт) производятся по формулам данного раздела при значениях D=D _Э и V ₁ =V _1Э и принятии w ₀ как средней скорости выхода ГВС в атмосферный воздух.

Средняя скорость w ₀ выхода ГВС в атмосферный воздух определяется по формуле (5.36):

 

, (5.36)

 

где L _уст - длина устья, м;

b - ширина устья, м.

Эффективный диаметр устья D _Э, м, определяется по формуле (5.37):

 

. (5.37)

 

Для источника выброса с квадратным устьем (L _уст =b) эффективный диаметр D _Э равняется длине стороны квадрата.

Эффективный расход выходящей в атмосферный воздух в единицу времени ГВС V _1Э, м³/с определяется по формуле (5.38):

 

. (5.38)

 

В остальном расчет рассеивания выбросов производится так же, как для выбросов из источника с круглым устьем.

5.17. Для каждого источника выброса радиус зоны влияния рассчитывается как наибольшее из двух расстояний от источника х ₁ и х ₂, где x ₁ = 10× x _м, а величина x ₂ определяется как расстояние от источника, начиная с которого ×ПДК_м.р.