Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн

Министерство  Образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО 

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

 

 

 

ОТЧЕТ

по расчетно-графической работе

 

«Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн»

 

 

 

 

 

 

  

 

 

  

 

Вариант № _________

Руководитель работы 

_______________ 

«____» ________________

Исполнитель

_______________ 

«____» ________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Понятие о предельно допустимых  выбросах (ПДВ)

 

Предельно допустимый выброс (ПДВ) - это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы и других экологических нормативов.

ГОСТ 12.2.3.02-78 определяет, что предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создают приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира.

Значения ПДВ устанавливаются во всех видах проектной документации на строительство новых и реконструкцию существующих предприятий. ПДВ устанавливается как для строящихся, так и для действующих предприятий.

Величина предельно допустимого выброса (ПДВ) вредных веществ является одним из основных показателей экологической безопасности предприятий. Если на участке строительства (реконструкции) предприятия сумма фонового загрязнения атмосферы и приземных концентраций, создаваемых выбросами данного предприятия, выше ПДКм.р. - строительство (реконструкция) не разрешается органами экологической и санитарной инспекций. Чем сильнее фоновое загрязнение воздуха на участке строительства, тем меньше величина ПДВ для проектируемого предприятия. Если Сф > = ПДКм.р. - строительство (реконструкция) не разрешается.

1.2 Постановка задачи

Требуется рассчитать:

1. Максимальные приземные концентрации (Cm) для SO2, NO2, CO и сажи.
2. Расстояние (Xm) по оси факела, на которой они достигаются. Полученные значения (Cm + CФ) сравнить с величиной ПДКм.р.; в случае превышения ПДКм.р. необходимо рассчитать расстояние (X) в метрах, на котором (Cm + CФ) будет равно ПДК или количество циклонов, или необходимую высоту трубы котельной.

 

1.3 Исходные данные

Таблица 1

 

Задание для котельной

Место расположения: Медногорск

 

Высота трубы (Н), м	Диаметр трубы (D), м	Темпера- тура выброса (Тг), °С	Объем выброса (V1), м3/с	Концентрация загрязнений, измеренные в трубах (отходящих газах) котельных (С), мг/м3
				SO2 двуокись серы	NO2 двуокись азота	СО окись углерода	сажа
32	1,5	190	8,4	560	90	320	110

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

Фоновые концентрации вредных веществ на участке строительства (эксплуатации) котельной

 

Город	Сф, мг/м3
	SO2	NO2	CO	Cажа
Медногорск	0,15	0,013	1,2	0,08

 

Таблица 3

 

Роза ветров на участке строительства (эксплуатации) котельной

 

Город	Среднегодовая повторяемость ветров (роза ветров)								Тв, °С темпера-тура наружного воздуха	А коэф. стратифи- кации
	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Медногорск	8	14	19	6	13	17	16	7	25,8	180

 

Таблица 4

 

ПДК максимальные разовые для данных вредных

веществ (по СН 245 71), мг/м3

 

0,5	0,085	3,0	0,15

 

 

2.3 Ход решения

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

 

, г/с

 г/с

 

, г/с

 г/с

 

, г/с

 г/с

 

, г/с

г/с

 

Расчет ΔΤ (разности температур)

 

 

где: Тг – температура отходящего газа, Тг = 188° С (по заданию);

Тв – температура окружающего воздуха; для расчета принята средняя температура наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года; г. Медногорск Тв = 25,8° С.

 

 

Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси (отходящих газов) из устья источника выброса производится по формуле:

 

, м/с

 

м/с

 

Расчет параметра, f , производится по формуле:

 

, м/с2 · град

 

 м/с2 · град

 

Расчет безразмерного параметра m, производится по формуле:

 

 

 

 

Расчет безразмерного параметра vм производится по формуле:

 

 

 

Расчет безразмерного параметра n:

Так как

 

Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ производится по формуле:

 

где - для случая ровной или слабо пересеченной местности с перепадом, не превышающим 50м/км (ОНД 86);

А – коэффициент стратификации = 180;

М – скорость оседания частиц.

 

 

 

 

 

где , а

 

 

Из перечня вредных веществ, выбрасываемых из трубы котельной, эффектом суммации действия обладают диоксид азота и диоксид серы.

Определяем приведенную к диоксиду азота концентрацию этих веществ, так как диоксид азота относится к наибольшему (второму) классу опасности:

 

 

Поверяем условие

 

 

 

 

2.1 Расчет ПДВ

Для оксида углерода предельно-допустимый выброс составит (есть соблюдение ПДК по СО):

 

 

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

 

С целью уменьшения массы выбросов сажи подбираем по 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:

 

 

 

2.2 Расчет безопасного расстояния до жилой застройки для NO2 и SO2

Расчет расстояния по оси факела выброса от источника выброса Хм, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации См производится по формуле:

 

 

Поскольку в нашем примере , величину вспомогательного параметра d определяем по формуле:

 

 

 

 

(для газов SO2, NO2)

Для сажи , тогда по формуле:

 

 

Величины приземных концентраций вредных веществ (См) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х (метров) определяются по формуле:

Приравниваем С= и рассчитываем S1:

Так как S1>1, принимаем Х=Хм

Х=Хм=391,104

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

ПДВNO2=МNO2=0,756 г/с=23,8 т/год

ПДВSO2=MSO2=4,704 г/с=148,3 т/год

 

 

 

 

 

 

2.3 Построение границ санитарно-защитной зоны для NO2 и SO2

Санитарно-защитная зона — территория специального назначения, отделяющая границу промышленной площадки от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта с обязательным обозначением границ специальными информационными знаками. При построении границ санитарно-защитной зоны рекомендуется учитывать среднегодовую повторяемость ветра и производить её корректировку с учетом полученных результатов.

Направление ветра — сторона (точка) горизонта, откуда дует ветер. Таким образом, северный ветер всегда дует на юг, юго-восточный — на северо-запад и.т.д.

Роза ветров — диаграмма, показывающая повторяемость ветров различных направлений для какого-либо пункта.

Для газов SO2, NO2, безопасное расстояние . Используя исходные данные о розе ветров и формулу, вычисляем размеры санитарно-защитной зоны по восьми румбам.

 

 

 

где безопасное расстояние по i-ому румбу;

 

,

 

Для сажи, безопасное расстояние . Используя исходные данные о розе ветров и формулу, вычисляем размеры санитарно-защитной зоны по восьми румбам.

 

2.4 Описание чертежа санитарно-защитной зоны

Проводим восемь основных направление ветра и откладываем расстояние l, учитывая, что северный ветер смещает выбросы на юг и т.д.

В тех случаях, когда расстояние влияние направления ветра не учитывается и по данному румбу откладывается расстояние равное для гарантии безопасности. В тех вариантах, где См газов не превышает ПДК, а См сажи превышает ПДК потребуются циклоны или же санитарно-защитная зона (без циклонов) будет рассчитана по li для сажи. 

Вывод

 

Я получил задание, согласно которому на территории котельной из трубы  был произведён выброс вредных веществ в воздушный бассейн, состоящий из 4 компонентов (NO2,CO,SO2,сажа). Были рассчитаны массы выброса в атмосферу по каждому из вредных веществ, максимальные приземные концентрации вредных веществ. После расчёта и проверки условия , было выявлено превышение по саже, поэтому с целью уменьшения массы выбросов сажи был проведён расчёт циклонов (120 шт). В результате было выполнено условие и построена санитарно-защитная зона.