Пример расчета

Требуется рассчитать:

1. Максимальные приземные концентрации С_м для SО₂, NО₂ , CO и сажи.

2. Расстояние Х_м по оси факела, на которой они достигаются.

3. Полученные значения (С_м + С_ф) сравнить с величиной ПДК_м.р. В случае превышения ПДК_м.р необходимо рассчитать расстояние X, на котором (С_м + С_ф) будет равно ПДК или количество аппаратов для очистки отходящих газов (циклонов) или необходимую высоту трубы котельной.

4. Составить чертеж санитарно-защитной зоны для данного предприятия.

 

 

Исходные данные для котельной:

Место расположения – Бузулук.

Высота трубы: H = 15 м.

Диаметр устья источника: D = 1,5 м.

Температура отходящих газов: T_г = 143 ⁰С.

Объем отходящих газов: V₁ = 5,2 м³/с.

 

Таблица Г.1 – Концентрации вредных веществ, измеренные в трубах, С, мг/м³ (в отходящих газах)

 

С(SO2)	С(NO2)	С(CO)	С(C)

 

Таблица Г.2 – Фоновые концентрации вредных веществ, С_ф, мг/м³

 

Cф(SO2)	Cф(NO2)	Cф(CO)	Cф(C)
0,100	0,011	1,1	0,08

 

Таблица Г.3 – Среднегодовая повторяемость ветра в г. Бузулук, P, %

 

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ

 

 

Продолжение Приложения Г

 

Ход решения

 

Расчет массы выброса в атмосферу M по каждому из вредных веществ производится по формуле 6.4:

 

M(SO₂) = C(SO₂) · V₁ · 10^-3 , г/с

M(SO₂) = 602 · 5,2 · 10^-3 = 3,130 г/с

 

M(NO₂) = C(NO₂) · V₁ · 10^-3 , г/с

M(NO₂) =57 · 5,2 · 10^-3 = 0,296 г/с

 

M(CO) = C(CO) · V₁ · 10^-3 , г/с

M(СO) =180 · 5,2 · 10^-3 = 0,936 г/с

 

M(С) = C(C) · V₁ · 10^-3 , г/с

M(С) =140 · 5,2 · 10^-3 = 0,728 г/с

Расчет разности температур ΔT между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г (таблица В.1) и температурой окружающего воздуха (таблица В.3):

ΔT =Т_г – Т_в, ⁰С

 

ΔT = 143 – 25,6 = 117,4 ^oС

 

Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси W₀ из устья источника выброса производится по формуле 6.5:

 

м/с

 

Расчет параметра f производится по формуле 6.6:

, м/с²·⁰C

 

м/с²·⁰C

Расчет безразмерного параметра m производится по формуле 6.7:

Продолжение Приложения Г

 

Расчет безразмерного параметра v_мпроизводится по формуле 6.9:

 

Расчет безразмерного параметра n производится по одной из трех формул 6.8 и в нашем примере, когда v_м > 2, следовательно, n = 1.

 

Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ С производится по формуле 6.3:

 

, мг/м³

 

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в регионе и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе в данной местности (таблица В.3);

= 1 – для случая ровной или слабо пересеченной местности с перепадом, не превышающим 50 м/км.

F_сажа = 3, F_газ = 1 – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе.

 

мг/м³

 

мг/м³

 

мг/м³

 

мг/м³

 

Продолжение Приложения Г

 

Из перечня вредных веществ, выбрасываемых из трубы котельной,

эффектом суммации действия обладают диоксид азота (вещество II класса опасности) и диоксид серы (вещество III класса опасности). Определяем приведенную к диоксиду азота концентрацию этих веществ, так как диоксид азота относится к наибольшему (второму) классу опасности (формула 6.10):

 

, мг/м³

 

мг/м³

 

Проверяем условие

 

 

 

 

Расчет ПДВ

В нашем примере условие соблюдения ПДВ не выполняется для диоксида азота и сажи. Для оксида углерода предельно-допустимый выброс составит (есть соблюдение ПДК по СО):

 

ПДВ(СО) = М(СО) = 0,936 г/с ·31,7 = 29,5 т/год

где 31,7 – коэффициент для перевода из г/с в т/год или 3600 секунд 24 часа 365 дней : 10⁶ = 31,7.

 

Мероприятия по достижению ПДК_м.р. на границе санитарно-защитной зоны по саже, диоксиду серы и диоксиду азота могут быть технологическими, санитарно-техническими, архитектурно-планировочными.

В данном примере рассматривается организация санитарно-защитной зоны в зависимости от результатов рассеивания для диоксида азота и санитарно-технические мероприятия по снижению выбросов сажи. С целью уменьшения массы выбросов сажи подбираем по

Продолжение Приложения Г

 

каталогам пылеулавливающих аппаратов циклоны типа ЦН-24 с производительностью очистки 2,5 тыс.м³/час отходящих газов.

 

Количество циклонов составит:

 

 

Эффективность улавливания сажи Э циклонами ЦН-24 равна согласно каталогу 80 % (или 0,8), тогда:

 

ПДВ(С) = М(С) – (М(С) Э)

ПДВ(С) = 0,728 – (0,728 0,8) = 0,146 г/с ·31,7 = 4,6 т/год

Расчет безопасного расстояния до жилой застройки для NО₂ и SО₂

 

Расчет расстояния по оси факела выброса от источника выброса X_м, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации С_м производится по формуле 6.11:

 

, м

 

Поскольку в нашем примере v_м > 2м/с, величину вспомогательного параметра dопределяем по формуле 6.13:

 

 

м (для газов: SО₂, NО₂).

 

Для сажи F = 3, тогда по формуле 6.14:

 

, м

 

м (для сажи).

 

 

Продолжение Приложения Г

 

Величины приземных концентраций вредных веществ, С в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (метров) определяются по формуле 6.15:

 

В нашем случае:

 

Приравниваем и рассчитываем S₁:

 

 

Если , то соотношение Х / Х_м = 1,0, если , то по графику на рисунке 6.1 (или по формуле 6.16) находим соотношение Х / Х_м = 1,2 (при S₁ = 0,97), отсюда X = 1,2 · Х_м.

Х_м нам известно, тогда:

X = 1,2 · 190,8 = 228,9 м (для газов: SО₂, NО₂)

X = 1,2 · 95,4 = 114,5 м (для сажи)

 

При таком расстоянии фактический выброс диоксида азота и двуокиси серы является ПДВ, т.е. обеспечивает соблюдение ПДК. Следовательно:

 

= 0,296 г/с · 31,7 = 9,3 т/год

= 3,130 г/с ·31,7 = 98,7 т/ год

Построение границ санитарно-защитной зоны для NO₂ и SО₂,

 

Итак, для газов NO₂ и SО₂, безопасное расстояние Х = 228,9 м (без учета направления ветра), а для сажи Х = 114,5 м.Используя исходные данные о розе ветров и формулу 6.17, вычисляем размеры санитарно-защитной зоны по восьми румбам:

 

 

Продолжение Приложения Г

 

, м

 

где L_i – безопасное расстояние до жилой застройки по i-ому румбу;

Р – среднегодовая повторяемость ветров по рассматриваемому румбу (по данным таблицы В.3) по i-ому румбу, %;

Р_о – повторяемость направлений ветров одного румба (при используемой в данном расчете восьми румбовой розе ветров Р_о=12,5 % (100 % : 8 румбов)).

 

Границы санитарно-защитной зоны для газов по восьми румбам с учетом розы ветров:

L_C = 228,9 · 7 / 12,5 = 128 м;

L_СВ = 228,9 · 11 / 12,5 = 201 м;

L_В = 228,9 · 8 / 12,5 = 147 м;

L_ЮВ =228,9 · 4 / 12,5 = 73 м;

L_Ю = 228,9 · 18 / 12,5 = 330 м;

L_ЮЗ = 228,9 · 20 / 12,5 = 366 м;

L₃ = 228,9 · 22 / 12,5 = 403 м;

L_СЗ = 228,9 · 10 / 12,5 = 183 м.

 

Задаем масштаб в 1 мм : 10000 мм и строим окружность, где радиус равен Х (228,9 м), а центром является место расположения источника выброса.

Проводим восемь основных направлений ветра и откладываем расстояние L_i, учитывая, что северный ветер смещает выбросы на юг и т.д. (рисунок Г.1).

В тех случаях, когда расстояние L_i < Х_м влияние направления ветра не учитывается и по данному румбу откладывается расстояние 228,9 м равное Х_м для гарантии безопасности.