Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Донбасская  государственная машиностроительная академия

 

Кафедра ХиОТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая  работа №1

по дисциплине «Охрана труда и безопасность жизнедеятельности»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:         Проверила:

ст. гр. ИТ 09-т       Михайличенко О.Н.

Галяновский Д.Н.             

 

 

 

Дата	Оценка	Подпись

 

 

 

 

 

 

 

Краматорск 2012

 

ОЦЕНКА  ВЫБРОСОВ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Определить выбросы  токсичных веществ теплоэлектростанций  при сжигании органического топлива. Исходные данные для расчета приведены  в таблицах 1–3. Расчет произвести при  годовом расходе топлива (В) равном 2000000 т/год.

Определить концентрации вредных веществ в дымовых газах теплоэлектростанций.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта	Вид топлива	Конструкционные параметры				Тип золоочистки
		Высота трубы, Н, м	Диаметр устья, м	Разница температур ΔТ, °С	Продуктив-ность, Р, т/час
2	Б	100	4.8	100	70	2

Примечания  к табл.1.

1. Характеристика  типа золоочистки:

2 – батарейные циклоны;

2. Местоположение  теплоэлектростанции:

для вариантов 1 – 10 – г. Краматорск,

Таблица 2 – Характеристика топлива

Вид топлива	Название  топлива	Содержание компонентов в топливе, %
		углерод	водород	азот	сера	зольность
Б	Уголь	71	4	1.5	1.3	22

 

 

1 Количественная оценка выбросов токсичных веществ промышленными объектами

 

Основными загрязнителями окружающей среды являются газообразные вещества и аэрозоли, твердые вещества. Наиболее распространенными газами, загрязняющими воздух, являются сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, аммиак, соединения фтора, хлора, сероводород, оксид углерода, непредельные углеводороды.

Масса выбрасываемых  котлом или другим топливоиспользующим устройством токсичных веществ зависит от состава топлива, вида, состояния и режима оборудования и множества других факторов. Для количественной оценки выбросов используем расчетный метод.

      а) Твердые частицы

Твердые частицы, поступающие в атмосферу, чаще всего состоят из несгоревших частиц угля, золы, сульфитов, сульфатов и сульфидов металлов (железа, меди, цинка, свинца и др.), кремнезема, хлоридов, соединений кальция, натрия, фосфора.

Расчет выбросов твердых частиц, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании твердого топлива и мазута ведется по балансовому уравнению

П

=В·А ·Х(1-s)

где Птв - количество выбросов твердых частиц, г/с;

В - расход топлива, г/с;

а^р - зольность топлива, %;

Х - вспомогательная величина, зависящая от вида топлива (для твердого топлива – 0.0023);

s - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (батарейные циклоны – 0.93).

П

=63419,58·22·0,0023·(1-0,93) = 224,632 (г/с)

б) Оксиды серы

Сернистый ангидрид образуется при горении органических веществ, обжиге и плавке серосодержащих руд. В большом количестве его  выбрасывают предприятия черной металлургии, коксохимические и  цементные заводы, теплоэлектростанции. Сернистый ангидрид легко поглощается растениями, нарушая их жизнедеятельность, раздражающе действует на дыхательные пути животных и человека, вызывая острые респираторные заболевания.

Расчет  выбросов оксидов серы в пересчете  на оксид серы (IV) выполняем по балансовой формуле:

П_SO2 = 0.02·В·S

·(1-у)·(1-z),

где s^p - содержание серы в топливе, %;

у - доля оксидов серы, связываемых золой в котле (для угля – 0.1);

z - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителях (электрофильтры, батарейные циклоны - 0, мокрые золоуловители - 0.03).

П_SO2 = 0.02·63419,58·1,3·(1-0,1)·(1-0) = 1484,018 (г/с)

в) Оксид  углерода (II)

Оксид углерода выделяется в атмосферу  при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Содержание СО в доменных газах - до 30 %, в ваграночных - до 13-15 %. При концентрации в воздухе свыше 1 % он отрицательно влияет на растения, токсичен также для животных и человека.

Расчет  выбросов оксида углерода производим по формуле

Пco = 9·10

·В·q₃·R·Qn·(1- ).

где Qn - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг:

q₃, q₄ - потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания топлива, %.

R - коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные содержанием СО в продуктах сгорания.

Все необходимые для расчета величины приведены  в табл.3, значение их зависит от вида используемого топлива.

Пco = 9·10

·63419,58·0,7·1·34000·(1- ) = 1310,9 (г/c)

Таблица 3 – Характеристика процесса горения топлива

Топливo	Qn, кДж/кг	q3	q4	R
Уголь	34000	0.7	3.5	1.0

 

г) Оксиды азота

Оксиды азота  загрязняют воздух в районах расположения металлургических, химических заводов, теплоэлектростанций. Эти оксиды поглощаются  листьями растений, нарушая при этом обмен веществ и ухудшая кормовые качества растений.

Расчет выбросов оксидов азота производим в пересчете на оксид азота (IV):

 

П_NO2 = 0.13·10

·B·K·Qn·b₁·(1- ).

где К - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, кг/т условного топлива;

b₁ - коэффициент, учитывающий влияние содержания азота в топливе на выход оксидов азота.

Коэффициент К определяем по формуле:

–  для котлов производительностью, равной или менее 70 т/ч –   К = Р/20.

где Р – номинальная производительность котла, т/ч.

Значение коэффициента b₁ зависит от вида топлива: при работе на твердом топливе определяется по формуле

b₁= 0.178 + 0.47·N

,

где n^p - содержание азота в топливе, %.

К = 70/20 = 3,5 (т/ч)

b₁= 0.178 + 0.47·1,5 = 0,883

П_NO2 = 0.13·10

·63419,58·3,5·34000·0,883·(1- ) = 83,599 (г/с)

 

2 Расчет концентраций вредных веществ,

обусловленных выбросами единичного источника

На основе данных о количествах выбрасываемых  в атмосферу токсичных веществ  и характеристики технологической схемы можно рассчитать концентрации этих веществ в воздухе.

Максимальная  приземная концентрация определяется по следующей формуле:

 

См - максимальная приземная концентрация, мг/м ;

П - количество выбрасываемого в атмосферу вещества, г/с;

Н - высота трубы, м;

ΔT - разность температур выбрасываемых газов и воздуха;

V₁ - полный расход выбрасываемых газов, м /с;

А - климатический коэффициент, определяется в зависимости от географической точки источника выбросов (табл. 4);

m, n - коэффициенты, учитывающие подъем факела над трубой, для приближенных расчетов m = 1, n = 1.

 

 

 

 

Таблица 4 – Значение климатического коэффициента А

Географический  район	A
Территория Украины южнее 50° северной широты (г. Краматорск)	200

 

Теоретически  необходимый объем воздуха в м³ на килограмм топлива приближено можно оценить по формуле

V

=

где Qn - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (табл. 4).

 

Полный расход выбрасываемых газов в м³/с  с учетом расхода топлива определяем по формуле

V₁ =

где В - расход топлива, г/с.

V

= = 8,908 (м³/г)

V₁ =

= 564,94 (м³/с)

= 0,00104 (мг/м )

Cтв = Птв * С

Cтв = 224,632 * 0,00104 = 0,23361 (мг/м

)

CSO2 = ПSO2   * С

CSO2 = 1484,018 * 0,00104 = 1,5433 (мг/м

)

CCO = ПCO  * С

CCO = 1310,9 * 0,00104 = 1,3633 (мг/м

)

CNO2= ПNO2   * С

CNO2 = 83,599 * 0,00104 = 0,08694 (мг/м

)

 

3 Оценка отрицательного  воздействия промышленного объекта  на окружающую среду

Для оценки влияния  работы промышленного объекта на окружающую среду необходимо сравнить вычисленные концентрации токсичных веществ с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) этих веществ, среднесуточными, регламентированные  ГОСТ 17.2.3.02-78 (табл. 5).

Таблица 5 – Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов

Вещество	ПДК, мг/м		Класс опасности
	максимально разовая	среднесуточная
Оксид углерода (II)	5.0	3.0	4
Диоксид серы	0.5	0.05	3
Оксид азота	0.085	0.04	2
Пыль	0.15	0.05	3

 

В общем случае концентрация каждого загрязняющего  вещества должна быть меньше предельно  допустимой, среднесуточной.

C_i ≤ ПДК_{і с.с}

C_CO ≤ ПДК_{CO с.с}    ( 1,3633 мг/м ≤ 3.0 мг/м ) (условие выполняется)

C_SO2 ПДК_{SO2 с.с}    (1,5433 мг/м 0.05 мг/м ) (условие не выполняется)

C_NO2 ПДК_{NO2 с.с}    (0,08694 мг/м 0.04 мг/м ) (условие не выполняется)

C_ТВ ПДК_{ТВ с.с}    (0,23361 мг/м 0.05 мг/м ) (условие не выполняется)

 

При совместном присутствии в атмосферном воздухе  нескольких веществ, обладавших однонаправленным  действием, необходимо учитывать эффект суммирования. Так, при работе с использованием твердого и жидкого топлива необходимо выполнение следующего условия:

 

  ≤ 1

 

где C_SO , C_NO - расчетные концентрации, мг/м

ПДК_SO , ПДК_NO - максимально разовые предельно допустимые концентрации, мг/м .

 = 4,109 ( > 1 ,т.е. условие не выполняется)

4 Оценка комплексного показателя загрязнения.

Все виды предельно  допустимых концентраций относятся  к отдельным веществам. Между  тем в воздухе может присутствовать от одного до сотни токсичных веществ. Для оценки результирующего загрязнения атмосферы рассчитывают комплексный показатель Р, учитывающий характер комбинированного воздействия веществ и их класс опасности:

 

Р = К² + К² + K² + K²_тв.+ K²

 

где Ki - фактическое среднегодовое загрязнение атмосферы конкретным веществом і в долях среднесуточной предельно допустимой концентрации, приведенное к биологическому эквиваленту 3 класса опасности.

Для получения этого значения вначале  определяют кратность превышения для  каждого вещества:

Ki =

.

Kтв = = 0,23361/0,05 = 4,6722

Kso2 = = 1,5433 /0,05 = 30,866

 

Kco = = 1,3633 / 3,0 = 0,454

KNO2 = = 0,08694 / 0,04 = 2,1735

 

Если коэффициент превышения для  вещества меньше единицы, то это вещество не учитывается при расчете комплексного показателя загрязнения.

 

для веществ 2-го класса опасности: К_2-3 = Кі· .

Рассчитаем для NO2: т.к. он имеет класс опасности 2.

К_2-3 = 2,1735 * = 2,686

Р = К² + К² + K²_тв.    = 31,333

 

В зависимости  от величины комплексного показателя загрязнения Р и числа загрязнителей (определяется по числу веществ, для которых превышения предельно допустимой концентрации больше или равно единице) определяется уровень загрязнения атмосферного воздуха ( табл. 6).