Расчет 6 Расчет максимальной приземной концентрации вредных выбросов и минимальной высоты трубы

Данные: Количество сжигаемого мазута G_м = 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 t_г = 300 °С; температура воздуха t_в = 30 °С. Определить величину максимальной приземной концентрации С_м 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 С_м 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 с^2/3×мг(°С)^1/3/г;

G_с – 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 v_м:

при v_м 0,3 n = 3,

0,3 < v_м 2 n = 3 – ,

v_м > 2 n = 1.

При этом v_м определяют по формуле: v_м = 0,65 .

Рассчитываем параметр v_м = = 6,02 > 2,

тогда n = 1.

Определяем величину опасной скорости ветра.

Т.к. v_м = 6,02 > 2, величина u_м = v_м (1 + 0,12 ) = 6,02 (1 + 0,12 ) = 6,56 м/с.

Расстояние от источника выброса l_ми, при котором приземная концентрация вредных веществ достигаем максимального значения l_ми = р × l_м .

Находим отношение u / u_м = 15/6,56 = 2,28.

Для данного отношения р = 0,32(u / u_м) + 0,68 = 0,32×2,28 + 0,68 = 1,4.

Определяем величину l_м = (5 – F)z× Н /4,

где при v_м > 2 z = 7 (1 + 0,28 ) = 7 (1 + 0,28 ) = 20,9.

Тогда l_м = (5 – 1)×20,9×100/4 = 2090 м.

Определим расстояние, на котором будет максимальная приземная концентрация:

l_ми = 1,4×2090 = 2926 м.

Максимальная приземная концентрация SO₂ определяется по формуле:

= 0,38 мг/м³.

Полученная величина С_м 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.