Данные: Количество сжигаемого мазута Gм = 90000 кг/ч; содержание серы в мазуте 2% (масс.); место нахождения ТЭЦ – район Урала; высота дымовой трубы Н = 100 м; диаметр трубы D = 5 м; средняя скорость дымовых газов u = 15 м/с; температура дымовых газов tг = 300 °С; температура воздуха tв = 30 °С. Определить величину максимальной приземной концентрации См диоксида серы, выбрасываемого из дымовой трубы ТЭЦ, сжигающей сернистый мазут. Найти опасную скорость ветра и расстояние от источника трубы, при котором концентрация максимальна. Также определить минимальную высоту дымовой трубы, при которой выбросы не превысят предельно допустимые.
Выполнение:
Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ См для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяем по формуле:
,
где А – коэффициент, зависящий от горизонтального и вертикального рассеивания вредных веществ, для Урала А = 160 с2/3×мг(°С)1/3/г;
Gс – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе, для газов он равен 1;
Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;
m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
D t – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха, т.е. D t = 300 – 30 = 270°С;
G¢ – объем газовоздушной смеси, м3/с.
Для расчета определим количество выбрасываемого в атмосферу диоксида серы, учитывая, что на 1 кг серы образуется 2 кг SO2:
1 кг/с = 1000 г/с.
Рассчитаем объем газовоздушной смеси по формуле:
,
где D – диаметр источника выброса, м;
u – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.
294,4 м3/с.
Коэффициент m определяют по формуле:
, где 
.
f = 103×152×5/1002×270 = 0,417.
Тогда m = 1/(0,67 + 0,1 
+ 0,34 
) = 1,01
Коэффициент n находят в зависимости от параметра vм:
при vм 
0,3 n = 3,
0,3 < vм 2 n = 3 – 
,
vм > 2 n = 1.
При этом vм определяют по формуле: vм = 0,65 
.
Рассчитываем параметр vм = 
= 6,02 > 2,
тогда n = 1.
Определяем величину опасной скорости ветра.
Т.к. vм = 6,02 > 2, величина uм = vм (1 + 0,12 
) = 6,02 (1 + 0,12 
) = 6,56 м/с.
Расстояние от источника выброса lми, при котором приземная концентрация вредных веществ достигаем максимального значения lми = р × lм .
Находим отношение u / uм = 15/6,56 = 2,28.
Для данного отношения р = 0,32(u / uм) + 0,68 = 0,32×2,28 + 0,68 = 1,4.
Определяем величину lм = (5 – F)z× Н /4,
где при vм > 2 z = 7 
(1 + 0,28 
) = 7 
(1 + 0,28 ) = 20,9.
Тогда lм = (5 – 1)×20,9×100/4 = 2090 м.
Определим расстояние, на котором будет максимальная приземная концентрация:
lми = 1,4×2090 = 2926 м.
Максимальная приземная концентрация SO2 определяется по формуле:
= 0,38 мг/м3.
Полученная величина См не превышает максимальную разовую ПДК = 0,5 мг/м3, следовательно, дымовая труба с указанными параметрами работы и размерами соответствует предъявленным требованиям.
Определим для данного случая минимальную высоту трубы, позволяющую не превышать предельно допустимую концентрацию:
= 
86,7» 87 м.
Ответ: опасная скорость ветра 6,56 м/с, расстояние от источника выброса, при котором наблюдается максимально возможная концентрация, 2926 м, максимальная приземная концентрация при данной высоте трубы 0,38 мг/м3, что не превышает ПДК. Для данного случая минимальная высота трубы. позволяющая не превышать предельно допустимые выбросы равна 87 м.
