Снижение опасности мусоросжигательного завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Естественнонаучный факультет

Кафедра химии

Курсовая работа

Нормирование и планирование снижения выбросов

Снижение опасности мусоросжигательного завода на примере спецзавода г. Москвы

Выполнил

студент гр. ЭКО-10

Т.Е. Николенко

Проверил

М.А. Варданян

Братск 2014

Содержание

Введение

1. Характеристика предприятия

1.1 Общие сведения о «Спецзаводе»

1.2 Характеристика производственных процессов с точки зрения загрязнения атмосферы

1.3 Краткая характеристика установок очистки газов

1.4 Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

2. Расчеты и анализ уровня загрязнения атмосферы

2.1 Расчет максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ

2.2 Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ

2.3 Расчет нормативов ПДВ

3. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

3.1 Основные принципы нормирования выбросов ГУП "Спецзавода №2"

3.2 План мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Одним из следствий техногенного влияния на окружающую среду в ряде стран в настоящее время является заметное ухудшение состояния атмосферного воздуха. Наиболее крупнотоннажные (млн. т. в год) глобальные загрязнения атмосферы образуют СО2 (2*104), пыль (250), СО (200), SО2 (150), углеводороды (> 50), NОх (50). Номенклатура загрязнений весьма широка и включает, помимо названных, сероводород, сероуглерод, аммиак, галогены и их производные, сажу, оксиды металлов, различные соли и другие соединения. К основным загрязнителям атмосферного воздуха относят предприятия различного комплекса и одним из таких предприятий является ГУП "Спецзавод №2" г. Москвы.

Цель курсовой работы -достоверность мероприятий на пути снижения опасности мусоросжигательного завода ГУП "Спецзавод №2" г. Москвы.

В ходе курсовой работы предстояло решить следующие задачи:

- дать характеристику выбранному предприятию (общие сведения, характеристику производственных процессов, перечень загрязняющих веществ выбрасываемых в атмосферу при сжигании мусора);

- произвести расчеты и анализ уровня загрязнения атмосферы;

- предоставить достоверность мероприятий по снижению опасности мусоросжигательного завода.

Положения, выносимые на защиту:

- Описание выбранного предприятия;

- Данные по расчету уровня загрязнения и анализ;

- Проект мероприятий по снижению опасности мусоросжигательного завода.

1. Характеристика предприятия

1.1 Общие сведения о «Спецзаводе»

Первый не только в Москве, но и в России мусоросжигательный завод ГУП "Спецзавод №2", расположенный в Северо-Восточном административном округе Москвы по адресу Алтуфьевское шоссе, 33а, был пущен в эксплуатацию в 1975 году (на тот момент он располагался в промышленной зоне на окраине столицы), который стал первым мусоросжигательным заводом на территории бывшего СССР, полностью отвечающий всем действующим, на тот момент, требованиям по охране окружающей среды.

Завод построен при участии фирмы КНИМ (Франция); основное технологическое оборудование изготовлено в ФРГ. Завод занимает площадь 2,1 га. Проектная мощность завода - 75 тысяч тонн в год.

За 20 лет эксплуатации завода требования к организации процесса сжигания отходов, качеству очистки дымовых газов, экологической безопасности и технологической надежности работы оборудования значительно возросли, поэтому в 1995 году завод был остановлен на реконструкцию.

Основной целью реконструкции являлась полная замена оборудования с одновременным увеличением производительности до 130 тыс. т в год (три технологические линии по 8,3 т в час) и совершенствование газоочистки.

После реконструкции на заводе установлены три технологические линии термического обезвреживания отходов (первая очередь реконструированного завода вошла в строй в 2000 г.), многоступенчатая система газоочистки, система управления технологическим процессом и система постоянного экологического мониторинга, что позволяет поддерживать надежную и стабильную работу завода.

Завод полностью решил проблему утилизации твердых бытовых отходов, образующихся на территории Северо-Восточного административного округа, и части отходов с территории соседних округов, существенно сократился объем отходов, депонируемых на полигонах, уменьшился парк собирающих отходы мусоровозов, все это позволило улучшить экологическую обстановку в городе.

Технологическое оборудование для завода в составе двух технологических линий производительностью по 8,3 т/ч ТБО каждая, поставленное французской фирмой «КНИМ», позволяло обезвреживать 72 тыс. т бытового мусора в год. Газоочистное оборудование состояло из электростатических фильтров, которые обеспечивали действующие на тот период нормативы по выбросам вредных веществ.

Показатели работы многоступенчатой системы газоочистки полностью удовлетворяют современным требованиям европейских и российских нормативов по очистке дымовых газов, что позволяет значительно сократить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Единая автоматизированная система полностью управляет всем технологическим процессом, начиная с обезвреживания отходов, очистки дымовых газов и заканчивая экологическим мониторингом. Таким образом, вероятность ошибки оператора и риск возникновения внештатной ситуации сведены к нулю.

Пар, вырабатываемый в котлах, используется на нужды завода в тепловой и электрической энергии. Выработка электроэнергии происходит в паровых турбинах, излишки которой отдаются в городскую электросеть ОАО «Мосэнерго». [1]

1.2 Характеристика производственных процессов с точки зрения загрязнения атмосферы

Мусоросжигательные (МСЗ) и мусороперерабатывающие (МПЗ) заводы обеспечивают наилучшие и наиболее перспективные условия по обезвреживанию и переработке твердых бытовых отходов в городах нашей страны. Исходя из санитарно-гигиенических требований, эти заводы можно располагать вблизи селитебной зоны, что существенно сокращает расходы на вывоз отходов за черту города. МСЗ и МПЗ представляет высокомеханизированные предприятия, что позволяет обслуживать их ограниченным персоналом, в основном не имеющим контакта с отходами и занятого управлением технологическим процессом. При сжигании отходов можно получать тепло, электроэнергию, а также лом черных металлов для вторичного использования. Технологическая схема МСЗ приведена на рис. 1.[2]

1 - разгрузочная площадка мусоровозов; 2 - площадка для транспорта вывоза остатков; 3 - приемный бункер; 4 - мостовой кран с грейферным ковшом; 5 - приемная воронка котла с течкой; 6 - питатель; 7 - валковая колосниковая решетка; 8 - парогенератор; 9 - система шлакозолоудаления;

10 - бункер шлака и золы; 11 - кран для погрузки шлакозолоотходов;

12 - помещение баков охлаждающей воды и отстоя;

13 - электростатический фильтр; 14 - турбогенератор;

15 - дымовая труба; 16 - воздушный конденсатор

Рисунок 1 - технологическая схема МСЗ

Технологический процесс утилизации ТБО

Приемное отделение и приемный бункер ТБО.

Бытовые отходы доставляются на завод автотранспортом. По прибытии мусоровозы взвешиваются и проверяются на отсутствие радиационных излучений, для чего на пункте взвешивания установлено четыре радиологических датчика (за время работы предприятия в общей сложности было 4-5 случаев превышения допустимых радиологических норм, имеется четкая инструкция по ликвидации таких прецедентов). Пройдя приемное отделение, машина проезжает по эстакаде на разгрузку в бункер-накопитель, объем которого составляет 39 тыс. м3. Два мостовых грейферных крана распределяют мусор по бункеру, перемешивая его и удаляя из общей массы бытовых отходов крупногабаритные предметы, после чего происходит загрузка мусора в приемные воронки котлов. Оператор осуществляет управление кранами и следит за процессом загрузки мусора в воронки, благодаря имеющейся возможности видеонаблюдения.

Паровой котел с колосниковой решеткой для сжигания ТБО.

После загрузки в воронку котла ТБО питателем подаются на колосниковую решетку, где и происходит сгорание мусора. Питатель и колосниковая решетка приводятся в движение гидроцилиндрами возвратно-поступательного хода. Через щели между колосниками поступает подогретый до + 170 °C первичный воздух, который необходим для горения мусора и охлаждения колосников. Вторичный воздух подается через форсунки из общего воздухозаборного устройства с двух сторон топки котла.

Образующиеся при сжигании газы с температурой около 900 °C поступают в паровой котел, надстроенный над колосниковой решеткой, в котором происходит утилизация тепла и снижение температуры уходящих газов до 240 °C. Получаемый в котле пар под давлением 15 атм. и температурой 240 °C направляется на один из трех турбогенераторов электрической мощностью 1,2 МВт каждый. Треть от производимой электроэнергии полностью обеспечивает собственные нужды завода, а излишки подаются в городскую электрическую сеть. Вырабатываемый пар также полностью покрывает собственные нужды завода в тепловой энергии, остальной пар направляется в воздушные конденсаторы, а образовавшаяся вода на выходе из конденсаторов вновь используется в технологическом цикле.

Шлаковое отделение.

Шлак, образовавшийся после сжигания мусора на колосниковой решетке, направляется в водяную ванну на охлаждение до температуры 50-60 °C, откуда специальным устройством выгружается на ленточный транспортер, с помощью которого подается в бункер- накопитель шлака. По ходу движения в бункер- накопитель из шлака отделяется черный металл, который затем прессуется и продается для переработки, годовой объем этого металла составляет около 1,5 тыс. т. Шлак составляет 25% от сожженного количества ТБО по весу и 1/12 часть по объему. Шлак из бункера-накопителя упаковывается и направляется на два полигона для захоронения, также он может использоваться для подсыпки дорог или изготовления тротуарной плитки. Таким образом, реализуется практически безотходное производство.

Также на МСЗ № 2 реализована технологическая схема системы некаталитической очистки дымовых газов мусоросжигательных котлов от оксидов азота.

Твердый карбамид из хранилища с помощью винтового питателя поступает в емкость для приготовления раствора, куда одновременно подается химочищенная вода. Приготовленный 40%-ый раствор карбамида автоматически по сигналу датчика уровнемера перекачивается в рабочие емкости, затем насосами-дозаторами подается в смесители, где смешивается с паром. Полученная восстановительная смесь посредством специальной распределительной системы вводится в расчетную зону топочной камеры мусоросжигательных котлов.

Процесс восстановления NOx карбамидом в случае перерасхода восстановителя, неэффективного смешения его с дымовыми газами или снижения температуры в зоне ввода восстановителя ниже оптимальных значений может сопровождаться проскоком непрореагировавшего аммиака, содержание которого в очищенных газах регламентируется и в соответствии с международными нормами не должно превышать 10 мг/м3.

При температуре порядка 850 °C степень очистки составляет около 60%, с увеличением температуры до 900 °C она возрастает до 70% и достигает максимальных значений на уровне 80-85% при температуре 970-990 °C.

Концентрация аммиака в очищенных газах при температуре выше 900 °C, характерной для штатного режима работы мусоросжигательных котлов, не превышает 10 мг/нм3 и составляет, как правило, 3-5 мг/нм3.

Для контроля содержания оксидов азота и аммиака в дымовых газах используются автоматические газоанализаторы производства Германии.

При разработке автоматизированной системы управления процессом очистки газов мусоросжигательных котлов учитывались особенности технологического процесса сжигания ТБО, результатом которых являются постоянные изменения во времени температуры горения, расхода дымовых газов и концентрации NOx.

В данном случае алгоритм прямого управления неприемлем, т.к. непрерывное измерение состава и расхода ТБО, влияющих на эти показатели, технически неосуществимо. Поэтому единственно возможным принципом, на основе которого можно построить контур автоматического управления процессом восстановления NOx, является принцип автоматического регулирования с обратной связью по регулируемому параметру.

Разработанная система управления представляет собой цепь последовательно соединенных звеньев: анализатор NOx, микропроцессорный регулятор, усилитель мощности, насос-дозатор раствора карбамида, смеситель, трубопровод подачи восстановительной смеси, зона реакции. Такой контур имеется на каждой из трех технологических линий завода. Контроль за работой всех контуров осуществляется с помощью компьютера, являющегося автоматизированным рабочим местом оператора. Оператор может изменять параметры каждого из контуров регулирования, вести сбор данных для анализа истории процесса. Компьютер служит также для аварийной и технологической сигнализации и для связи с АСУТП завода.

Кроме контроля за содержанием NOx, газоанализатор постоянно замеряет содержание NH3 и SO2, концентрация которых находится в пределах 10 и 30 мг/м3 соответственно, что лучше европейских нормативов почти в 1,5 раза.

В котле за счет изменения направления движения (вверх - вниз) дымовых газов на 180О частично выделяется летучая зола, которая удаляется конвейером в систему золоудаления. По ходу движения дымовых газов из котла ко второй ступени газоочистки - реактор - в них подается активированный уголь для нейтрализации диоксинов, фуранов и солей тяжелых металлов. Вторая ступень очистки - реактор - это газоход цилиндрической формы вертикального исполнения. Здесь происходит разбрызгивание известкового молока и нейтрализация кислой составляющей газов. Содержание HCl в дымовых газах постоянно контролируется и составляет менее 3 мг/м3.

Известковое молоко приготавливается в специальной установке и насосами подается к турбине, установленной на головке реактора. За счет высоких оборотов турбины (6000 об./мин) происходит разбрызгивание известкового молока в объеме реактора и нейтрализация кислых газов.

После реактора дымовые газы поступают в рукавный фильтр импульсно-струйного типа, где происходит улавливание летучей золы, пыли и продуктов газоочистки (кальциевых солей, образующихся при контакте дымовых газов с известковым молоком), а также активированного угля, который подается в дымовые газы перед реактором. Пыль оседает на внешней стороне рукавов, чистка которых происходит автоматически пульсацией воздуха, подаваемого от компрессорной. Содержание пыли после рукавного фильтра составляет 6 мг/м3, как после бытового пылесоса.[1]

1.3 Краткая характеристика установок очистки газов

На предприятии впервые в России организована четырехступенчатая система газоочистки, которая полностью удовлетворяет требованиям европейских норм на выбросы вредных веществ, а по отдельным позициям даже перекрывает их.

Технологическое оборудование для очистки дымовых газов мусоросжигательных котлов завода, за исключением оксидов азота, было поставлено в комплекте с основным оборудованием французской фирмой. Для очистки газов от оксидов азота была использована отечественная технология, разработанная и запатентованная Российским государственным университетом нефти и газа им. И.М. Губкина.

Очистка дымовых газов начинается уже в котле, который является своего рода первой ступенью очистки дымовых газов: за счет оптимизации режима горения в радиационной части котла поддерживается температура 900 °C, и дымовые газы находятся в этой зоне более 2 секунд, что обеспечивает разложение диоксинов. В случае снижения температуры ниже 850 °C, автоматически включается газовая горелка, которая поддерживает температуру дожигания в нужном диапазоне.

Кроме этого, в зону высокой температуры котла подается парокарбамидная смесь для подавления оксидов азота, содержание которых снижается до 50 мг/м3, что в 4 раза ниже, чем на аналогичных европейских заводах. Здесь стоит также отметить следующее, т.к. завод расположен в зоне жилой застройки, Департаментом природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы был установлен лимит по выбросам, соответствующий концентрации оксидов азота в дымовых газах 50-70 мг/м3. [2]

1.4 Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Одной из основных проблем при сжигании ТБО является очистка уходящих дымовых газов мусоросжигательных котлов (МСК), которые в своем составе содержат взвешенные частицы золы и недожога. В ряде случаев при сгорании отходов в топке помимо углекислого газа и водяных паров, образование которых обусловлено окислением углерода и водорода, выделяются другие газообразные продукты (окислы серы и азота, хлористый и фтористый водород и др.). Выделение этих загрязняющих веществ, в первую очередь, объясняется неполным сгоранием ТБО, связанных с гетерогенным характером сжигаемого материала, сложностью и разнообразием химико-термодинамических процессов, протекающих в топке с различной интенсивностью, невозможностью поддержания температурного уровня в ней, плохо организованным перемешиванием окислителя с газообразными продуктами термического разложения отходов и т.д.

Состав выходящих летучих продуктов и удельная теплота сгорания отдельных компонентов бытовых отходов представлено в таблице 1. [3]

Таблица 1 - Элементный состав, выход летучих продуктов и удельная теплота сгорания отдельных компонентов бытовых отходов

Компонент	Состав, %	Выход летучих, %	Низшая удельная теплота сгорания
	Углерод	Водород	Кислород	Азот	Сера	Зола	Влажность		кДж/кг	ккал/кг
Бумага	27,7/46,2	3,7/6,2	26,3/47,1	0,16/0,27	0,14/0,23	15/-	25/-	79	9490/16850	2270/4030
Пищевые отходы	12,6/53,6	1,8/7,7	8/34,1	0,95/4	0,15/0,6	4,5/-	72/-	65,2	3430/22280	820/5330
Текстиль	40,4/56,1	4,9/6,8	23,2/32,2	3,4/4,8	0,1/0,1	8/-	20/-	74,3	15720/26530	3760/5390
Древесина	40,5/51	4,8/6,1	33,8/42,6	0,1/0,2	-/0,1	0,8/-	20/-	67,9	14460/20270	3460/4850
Отсев	13,9/46,4	1,9/6,3	14,1/47	-	0,1/0,3	50/-	20/-	44	4600/17010	1100/4070
Пластмасса	55,1/67,7	7,6/9,3	17,5/21,5	0,9/1,1	0,3/0,4	10,6/-	8/-	79	24370/30180	5830/7220
Зола, шлак	25,2/94	0,45/1,7	0,7/2,6	-	0,45/1,7	63,2/-	10/-	2,7	8650/33230	2070/7950
Кожа, резина	65/77,9	5/6	12,6/15,1	0,2/0,3	0,6/0,7	11,6/-	5/-	49	25790/31060	6170/7430
Прочее	47/58,5	5,3/6,6	27,7/34,5	0,1/0,1	0,2/0,3	11,7/-	8/-	60,2	18140/22820	4340/5460
Стекло, металл, камни	-	-	-	-	-	100	-	-	-	-

Примечание: 1. Таблица составлена на основании работ АКХ.

2. В числителе приведены элементный состав и теплота сгорания на рабочую массу, в знаменателе - на горячую.

3. Выход летучих продуктов определен на сухое вещество.

Продукты работы мусоросжигателя гораздо опаснее для человека, чем просто отходы, так как все отходы, которые поступают на МСЗ, приходят в “связанном состоянии”. После сжигания все яды освобождаются, включая ртуть и тяжелые металлы. Кроме этого, появляются новые виды вредных соединений - соединения хлора, сернистый газ, окислы азота - более 400 соединений. Ловушками вылавливаются только самые безвредные вещества - пыль, пепел. Тогда как SO2, CO, NOx, НСl- то есть основные разрушители здоровья практически не удается отфильтровать.

С диоксинами гораздо сложнее. Защитники мусоросжигательных заводов Москвы уверяют, что при 1000 градусах горения, диоксины сгорают, однако это не так - при снижении температуры диоксины взникают вновь, причем чем выше температура сгорания, тем больше окислов азота.

В 3 главе будут рассмотрены различные способы и методы по нормированию этих вредных выбросов и планирование их снижения на предприятии.

2. Расчеты и анализ уровня загрязнения атмосферы

Исходные данные для расчета приведены в приложении.

В основу методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, положено условие, при котором суммарная концентрация каждого вредного вещества не должна превышать максимально разовую предельно допустимую концентрацию (ПДКм.р) данного вещества в атмосферном воздухе.[4]

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества Cм (мг/м3), при выбросе горячей газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигает при неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии Xм (м) от источника и определяется по формуле:

где А, F, m, n, з - безразмерные коэффициенты;

М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени;

Н (м) - высота источника; V1 (м3/с) - объем выбрасываемой газовоздушной смеси;

?T (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв.

Коэффициент стратификации атмосферы А учитывает рассеивающие свойства атмосферы. Он зависит от температурного градиента и определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания выбросов. Значения коэффициента А для различных географических районов России, соответствующие неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна.

Величина М может определяться расчетом в технологической части проекта или приниматься в соответствии с действующими для данного производства или процесса нормативами.

Безразмерный коэффициент F учитывает скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для вредных газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыль, зола и т.п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю, F = 1. Для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных выше), при эффективности очистки выбросов не менее 90 %, F = 2; от 75…90 % F = 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки F = 3.

Безразмерный коэффициент з учитывает влияние рельефа местности на рассеивание примесей.

Объем (расход) выбрасываемой газовоздушной смеси V1 определяется по формуле:

Значения коэффициентов m и n зависят от параметров f, Vм, V'м и fе :

где w0 - средняя скорость выхода газов из устья источника выброса, м/с;

D - диаметр устья источника выброса, м;

;



fe = 800 (V?M)3

Коэффициенты m и n учитывают условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Коэффициент m определяется в зависимости от параметра f по формулам:

при f < 100;

при f ? 100

Коэффициент n при f <100 определяется в зависимости от параметра Vм по формулам:

при Vм < 0,5 n = 4,4Vм; (8а)

при 0,5 ? Vм < 2 n = 0,532•Vм 2 -2,13 • Vм + 3,13; (8б)

при Vм > 2 n = 1. (8в)

Расстояние XM, (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация C (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения CM, определяется по формуле:

,

где d - безразмерный коэффициент, значение которого определяется по формулам: при f <100

 при VM ? 0,5;

при 0,5 < VM ? 2;

при VM > 2.

при f >100 (или ?T ? 0)

при V?м ? 0,5 ;

при 0,5 < V?м ? 2

при V?м > 2.

Значение опасной скорости ветра Uм (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м метров от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ См, определяется по формулам:

при f <100

Uм = 0,5 при Vм ? 0,5;

Uм = VM при 0, 5 < Vм ? 2;

при Vм > 2

при f > 100 или ?T ? 0

Uм = 0, 5 при V?м ? 0,5;

Uм = V?м при 0,5 < V?м ? 2;

Uм = 2,2V?м при V?м > 2.

Максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества CмU (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра uM (м/с), определяется по формуле

CмU = r · Cм,

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения U /UM или по формулам:

при < 1;

при > 1.

Расстояние от источника выброса XмU (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация загрязняющих веществ достигает максимального значения CмU (мг/м3), определяется по формуле

XмU = p · Xм,

где p - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения по формулам:

p = 3 при ? 0,25;

p = 8,43 (1 - )5 + 1 при 0,25 < < 1;

p = 0,32 + 0,68 при > 1.

При опасной скорости ветра Uм приземная концентрация загрязняющих веществ C (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (м) от источника выброса определяется по формуле:

C = S1·CM,

где S1 - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам:

при ? 1;

при 1 < ? 8.

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере Сy (мг/м3) на расстоянии Y (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле:

Cy = S2·CM,

где S2 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра U (м/с) и отношениях Y/X по значению аргумента ty:

при U ? 5;

при U > 5.

по формуле:



2.1 Расчет максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ

1. Объем (расход) выбрасываемой газовоздушной смеси V1 определяется по формуле:

Значения коэффициентов m и n зависят от параметров f, Vм, V'м и fе :

2. Параметр f:

;

.

?T=Tг-Тв =170 - 25 = 145.

3. Параметр Vм:

;

.

4. Параметр V'м:

;

.

5. Параметр fе:

fe = 800 (V?M)3 ;

fe = 800 (V?M)3 = 800·(0,274)3=10,697.

6. Коэффициент m определяется в зависимости от параметра f по формулам:

при f < 100;

при f ? 100

Т.к. параметра f = 0,052, коэффициент рассчитывается по формуле 7а:

.

7. Коэффициент n при f <100 определяется в зависимости от параметра Vм по формулам:

при Vм < 0,5 n = 4,4Vм;

при 0,5 ? Vм < 2 n = 0,532•Vм 2 -2,13 • Vм + 3,13;

при Vм > 2 n = 1.

.к параметр Vм = 7,73 , то коэффициент n определяется по формуле 8в и равняется n = 1. загрязняющий вещество нормирование выброс

8. Максимальное значение приземной концентрации каждого вредного вещества Cм (мг/м3) определяется по формуле:

;

;

;

;

.

8. Расстояние XM, (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация C (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения CM, определяется по формуле:

,

.

где d - безразмерный коэффициент, значение которого определяется по формулам: при f <100

 при VM ? 0,5;

при 0,5 < VM ? 2;

при VM > 2.

при f >100 (или ?T ? 0)

при V?м ? 0,5 ;

при 0,5 < V?м ? 2 ;

при V?м > 2.

9. Безразмерный коэффициент d определяется про формуле:

при VM > 2;

.

10. Значение опасной скорости ветра Uм (м/с) на уровне флюгера, определяется по формулам:

при f <100

Uм = 0,5 при Vм ? 0,5;

Uм = VM при 0, 5 < Vм ? 2;

при Vм > 2.

при f > 100 или ?T ? 0

Uм = 0, 5 при V?м ? 0,5;

Uм = V?м при 0,5 < V?м ? 2;

Uм = 2,2V?м при V?м > 2.

Т.е f <100, то опасная скорость ветра определяется по формуле:

при Vм > 2; (12 в)

.

11. Максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества CмU (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра U (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра UM (м/с), определяется по формуле

CмU = r · Cм,

CмU (CO) = 0,85 · 0,0138=0,0117 мг/м3;

CмU (SO2) = 0,85 · 0,0089=0,0076 мг/м3;

CмU (NOx) = 0,85 · 0,0024=0,002 мг/м3;

CмU (пыль) = 0,85 · 0,0123=0,1046 мг/м3.

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения U /UM или по формулам:

при < 1

при > 1

12. Безразмерная величина r равна:

=

при > 1;

.

13. Расстояние от источника выброса XмU (м), на котором при скорости ветра U и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация загрязняющих веществ достигает максимального значения CмU (мг/м3), определяется по формуле

XмU = p · Xм,

XмU = 1,256·3 3225 = 4050,6м.

где p - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения по формулам:

p = 3 при ? 0,25;

p = 8,43 (1 - )5 + 1 при 0,25 < < 1;

p = 0,32 + 0,68 при > 1.

14. Безразмерный коэффициент p равен:

p = 0,32 + 0,68 при > 1:

p = 0,32 + 0,68 = 0,32·1,8 + 0,68 = 1,256.

Таблица 2 - Результаты расчетов максимальной приземной концентрации вредных веществ, содержащихся в выбросах ИЗА

Наименование вещества	Максимальная приземная концентрация См, мг/м3	Расстояние Хм, на котором наблюдается См, м
1	2	3
Оксид углерода	0,0138	3 225
Диоксид серы	0,0089
Оксид азота	0,0024
Пыль	0,0123

2.2 Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ

1. При опасной скорости ветра Uм приземная концентрация загрязняющих веществ C (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (м) от источника выброса определяется по формуле:

C = S1·CM,)

Таблица 3 - Результаты расчетов приземных концентраций вредных веществ на различных расстояниях Х (м) по направлению оси факела выброса.

Расстояние Х, м	Параметр S1	Приземные концентрации, 10-5 ·мг/ м3
		CO	SO	NOx	Пыль
1	2	3	4	5	6
50	0,0014	1,93	1,25	0,34	1,74
100	0,0055	7,63	4,92	1,33	6,8
200	0,0212	29,3	18,87	5,09	26,08
400	0,0777	107,2	69,16	18,65	95,59
1000	0,366	505,1	325,72	87,83	450,15
3000	0,9987	1378,2	888,84	239,69	1228,4
4000	0,9418	1299,7	838,16	226,02	1158,36
5000	0,8611	1188,3	766,35	206,66	1059,11

2. S1 - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам:

при ? 1;

при 1 < ? 8;

3. Приземная концентрация загрязняющего вещества в атмосфере по оси факела выброса:

3.1 СО:

C(50) = 0,0014·0,0138=1,93·10-5 мг/м3;

C(100) = 0,0055·0,0138=7,63·10-5 мг/м3;

C(200) = 0,0212·0,0138=29,3·10-5 мг/м3;

C(400) = 0,0777·0,0138=107,2·10-5 мг/м3;

C(1000) = 0,366·0,0138=505,1·10-5 мг/м3;

C(3000) = 0,9987·0,0138=1378,2·10-5 мг/м3;

C(4000) = 0,9418·0,0138=1299,7·10-5 мг/м3;

C(5000) = 0,8611·0,0138=1188,3·10-5 мг/м3;

3.2 SO2:

C(50) = 0,0014·0,0089=1,25·10-5 мг/м3;

C(100) = 0,0055·0,0089=4,92·10-5 мг/м3;

C(200) = 0,0212·0,0089=18,87·10-5 мг/м3;

C(400) = 0,0777·0,0089=69,16·10-5 мг/м3;

C(1000) = 0,366·0,0089=325,72·10-5 мг/м3;

C(3000) = 0,9987·0,0089=888,84·10-5 мг/м3;

C(4000) = 0,9418·0,0089=838,16·10-5 мг/м3;

C(5000) = 0,8611·0,0089=766,35·10-5 мг/м3;

3.3 NOx:

C(50) = 0,0014·0,0024=0,34·10-5 мг/м3;

C(100) = 0,0055·0,0024=1,33·10-5 мг/м3;

C(200) = 0,0212·0,0024=5,09·10-5 мг/м3;

C(400) = 0,0777·0,0024=18,65·10-5 мг/м3;

C(1000) = 0,366·0,0024=87,83·10-5 мг/м3;

C(3000) = 0,9987·0,0024=239,69·10-5 мг/м3;

C(4000) = 0,9418·0,0024=226,02·10-5 мг/м3;

C(5000) = 0,8611·0,0024=206,66·10-5 мг/м3;

3.4 Пыль:

C(50) = 0,0014·0,0123=1,74·10-5 мг/м3;

C(100) = 0,0055·0,0123=6,8·10-5 мг/м3;

C(200) = 0,0212·0,0123=26,08·10-5 мг/м3;

C(400) = 0,0777·0,0123=95,59·10-5 мг/м3;

C(1000) = 0,366·0,0123=450,15·10-5 мг/м3;

C(3000) = 0,9987·0,0123=1228,4·10-5 мг/м3;

C(4000) = 0,9418·0,0123=1158,36·10-5 мг/м3;

C(5000) = 0,8611·0,0123=1059,11·10-5 мг/м3;

Зависимость приземной концентрации загрязняющих примесей по факелам выброса представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Зависимость приземных концентраций загрязняющих веществ Cx (мг/м3) от расстояния X(м) по оси факела выброса.

4. Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере Сy (мг/м3) на расстоянии Y (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле:

Cy = S2·CM,

Таблица 4 - Результаты расчетов приземных концентраций вредных веществ на различных расстояниях Y (м) по перпендикуляру к оси факела выброса

Расстояние Y, м	Параметр S2	Приземные концентрации, мг/ м3
		CO	SO	NOx	Пыль
1	2	3	4	5	6
100	0,953	0,0132	0,0085	0,0023	0,0117
300	0,648	0,0089	0,0058	0,0016	0,008
500	0,300	0,0041	0,0027	0,0007	0,0037
700	0,095	0,0013	0,0008	0,0002	0,0012
900	0,021	0,0003	0,0002	0,000005	0,0003

Xм = 3225 м.

5. S2 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра U (м/с) и отношениях Y/X по значению аргумента ty:

при U ? 5

при U > 5

по формуле:

;



6. Аргумент ty равен:

при U > 5.

; ; ;

; .

7. Приземная концентрация загрязняющего вещества в атмосфере по перпендикуляру к оси факела выброса:

7.1 СО:

C(100) = 0,953·0,0138 = 0, 0132 мг/м3;

C(300) = 0,648·0, 0138 = 0, 0089 мг/м3;

C(500) = 0,300·0, 0138 = 0, 0041 мг/м3;

C (700) = 0, 095·0, 0138 = 0, 0013 мг/м3;

C (900) = 0, 021·0, 0138 = 0, 0003мг/м3.

7.2 SO2:

C(100) = 0,953·0,0089 = 0, 0085 мг/м3;

C(300) = 0,648·0,0089 = 0, 0058 мг/м3;

C(500) = 0,300·0,0089 = 0, 0027 мг/м3;

C (700) = 0, 095·0, 0089 = 0, 0008 мг/м3;

C (900) = 0, 021·0, 0089 = 0, 0002 мг/м3.

7.3 NOx:

C(100) = 0,953·0,0024 = 0, 0023 мг/м3;

C(300) = 0,648·0,0024 = 0, 0016 мг/м3;

C(500) = 0,300·0,0024 = 0, 0007 мг/м3;

C (700) = 0, 095·0, 0024 = 0, 0002 мг/м3;

C (900) = 0, 021·0, 0024 = 0, 000005 мг/м3.

7.4 Пыль:

C(100) = 0,953·0,0123 = 0, 0117 мг/м3;

C(300) = 0,648·0, 0123= 0, 008 мг/м3;

C(500) = 0,300·0, 0123= 0, 0037 мг/м3;

C (700) = 0, 095·0, 0123= 0, 0012 мг/м3;

C (900) = 0, 021·0, 0123= 0, 0003 мг/м3.

Зависимость приземной концентрации загрязняющих примесей по перпендикуляру к оси факела выброса представлена на рисунке 3.



Рисунок 3 - Зависимость приземных концентраций загрязняющих веществ Cy (мг/м3) от расстояния Y(м) по перпендикуляру к оси факела выброса.

2.3 Расчет нормативов ПДВ

Проведя расчет и рассчитав приземную концентрацию загрязняющих веществ, найдем суммарную концентрацию каждого, а так же рассчитаем предельный допустимый выброс.

Суммарная концентрация каждого вредного вещества (мг/м3) не должна превышать максимально разовую ПДК данного вещества в атмосферном воздухе:

< ПДК м.р ,

где - максимальная концентрация загрязняющего вещества в приземном воздухе, создаваемая источниками выбросов, мг/м3 ;

- фоновая концентрация загрязняющего вещества, характерная для данной местности, мг/м3 (предложена автором).

CO: Cz = (0, 0138+1, 5) = 1,512 < ПДК м.р.

SO2: Cz = (0, 0089 + 0, 1) = 0, 1089 < ПДК м.р.

NOx: Cz = (0, 0024 +0, 03) = 0, 0324 < ПДК м.р.

Пыль: Cz = (0, 0123+ 0, 3) = 0, 312 < ПДК м.р.

Превышение суммарной концентрации не наблюдается.

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, чтобы выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создавали приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира (ГОСТ 17.2.3.02-78).

Значение ПДВ (г/с) для одиночного источника с круглым устьем в случаях < ПДК определяется для горячих источников по формуле:

, г/с

Для холодных выбросов (), в случае :

, г/с

Рассчитаем ПДВ для каждого вещества:

CO:

ПДВ = 8 849,8 ?3 600 ? 5760час. = 183,6 ·109 т/год;

SO2 :

ПДВ = 1 011,4 ?3 600 ? 5760час. = 18,4 ·109 т/год;

NOx:

ПДВ = 935,5 ?3 600 ? 5760час. = 19,4 ·109 т/год;

Пыль:

ПДВ = 505,7 ?3 600 ? 5760час. = 10, 5 ·109 т/год;

Рассчитав данные по всем выбросам можно заметить, что характерное превышение по концентрации не наблюдается ни у одного вещества. В следующей главе будут приведены методы и мероприятия по снижению загрязняющего вещества.

3. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

3.1 Основные принципы нормирования выбросов ГУП "Спецзавода №2"

Для очистки продуктов сгорания от вредных веществ, образующихся при сжигании твердых бытовых и промышленных отходов, устанавливаются многоступенчатые высокоэффективные системы очистки.

Выбор аппаратурного оформления устройств газоочистки определяется производительностью установки сжигания, морфологическим и физико-химическим составом отходов, а также необходимостью реконструкции действующих установок.

Большинство действующих мусоросжигательных заводов большой производительности оборудованы только электрофильтрами, т.е. очистка газов от газообразных веществ не производится.

В связи с возросшими требованиями к охране окружающей среды и необходимостью очистки газов от диоксида серы, фтористого и хлористого водорода, оксидов азота и хлорорганических соединении при модернизации действующих мусоросжигательных заводов большой производительности может быть рекомендован процесс "Е-SOx", переданный американскими специалистами для использования в странах СНГ.

Сущность процесса "Е-SOx" заключается в улавливании газообразных составляющих и твердых частиц в электрофильтре путем впрыска поглотительного раствора в горизонтальную камеру, образованию за счет демонтажа первого поля электрофильтра.

Для увеличения степени очистки практически по всем видам составляющих, включая хлорорганические соединения и тяжелые металлы, по аналогии с установками фирмы " Бишофф эссен " (ФРГ) предполагается после процесса "Е-SOx" устанавливать санитарный скруббер. Особенностью работы такой схемы является получение бессточной технологической очистки, при которой промывной раствор, участвующий в процессе, направляется после циркуляции в распылительную ступень-сушилку.

При строительстве новых установок небольшой производительности для предварительных расчетов следует рекомендовать два варианта аппаратурного оформления системы газоочистки:

I вариант:

- камера дожигания, совмещенная с реактором восстановления оксидов азота;

- скруббер-реактор (мокро-сухой скруббер) для очистки газов от кислых компонентов (SO2, HCL, HF);

- электрофильтр для очистки газов от продуктов реакции и летучей золы;

- санитарный скруббер для доулавливания тяжелых металлов (в основном ртути) и хлорорганических соединений (диоксидов и фуранов).

II вариант:

- камера дожигания, совмещенная с реактором восстановления оксидов азота;

- скруббер-реактор (мокро-сухой скруббер) для о числен газов от кислых компонентов (SOx, HCL, HF);

- рукавный фильтр.

Для улавливания ларов ртути и хлорорганических соединений система во втором варианте дополняется узлом ввода в газоход перед рукавным фильтром активированного угля с расходом 50 мг/м3 очищаемого газа.

Для установок небольшой производительности следует рекомендовать сухие системы газоочистки: камера дожигания, узел охлаждения (теплогенератор) реактор, электрофильтр (фильтр-адсорбер), пли рукавный фильтр.

Эффективность улавливания для рекомендуемых систем очистки представлена в таблице 5.[5]

Таблица 5 - Эффективность улавливания отдельных компонентов для рекомендуемых систем газоочистки, в %.

Аппаратурное оформление процесса	Пыль	Рb+ Cr; Cu+Mn	Ni + As	Cd + Hg	HCl	HF	SO2	СО	NOx NO2	Органосоедин. (С)	Хлор-орган. соед.
1. Процесс "Е-SOx"	96-97	98	98	97-99	95-97	85-90	50-55	-	40	90	-
2. Процесс "Е-SOx" + санитарный скруббер	>99	>99	>99	>99	99,5	99	70-80	-	60-70	90	99
3. Камера дожига + реактор + электрофильтр +санитарный скруббер	> 99	>99	>99	>95	99,5	99	70-40	60	60-70	90	99,0
4. Камера дожига + реактор + рукавн. фильтр + эжекция активированного угля	99,5	>99	>99	>99	98,5	99	60	60	-	99,9	99,9
5. Камера дожига + узел охлаждения + реактор кипящего слоя + электрофильтр	97,98	98	98	96-97	95	90	45-50	60	-	90	99
6. Камера дожита + узел охлаждения (увлажнения)+ реактор кипящего слоя + рукавный фильтр	99,5	> 99	>99	>99	98	95	60	60	-	99,0	99,0

3.2 План мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ

По результатам расчетов загрязнения атмосферы выявляются вредные вещества, по которым отмечается превышение действующих критериев качества атмосферного воздуха. Для снижения существующих уровней загрязнения атмосферы этими веществами до допустимых формируются планы мероприятий по снижению негативного воздействия выбросов предприятий.

Мероприятия можно разделить условно на три группы:

1. Замена существующей технологии и оборудования на более экологичные;

2. Оснащение и дооснащение технологического оборудования газоочистными установками (ГОУ);

3. Более эффективное использование рассеивающей способности атмосферы.

В данной главе были представлены и охарактеризованы разливные принципы по нормированию вредных выбросов на мусоросжигательном заводе. Благодаря расчетам, из главы 2, было рассчитано, что все выбрасываемые загрязняющие вещества в атмосферу мусоросжигательным заводом, не превышают ПДВ и в связи с этим план мероприятий по снижению выбросов ЗВ в атмосферу с целью достижения нормативов ПДВ не требуется.

Заключение

Объектом исследования в курсовой работе являлось предприятие ГУП "Спецзавод №2" г. Москвы.

В работе была рассмотрено расположение предприятия, производственный процесс предприятия был охарактеризован с точки зрения загрязнения атмосферы: изучены характеристики газопылеулавливающее оборудования и проанализирован перечень загрязняющих веществ выбрасываемых в атмосферу в результате работы предприятия. К основным загрязняющим веществам, выбрасываемым в атмосферу, относятся: SO2, NO, CO, пыль.

По результатам расчета максимально приземной концентрации загрязняющего вещества и максимальной приземной концентрации загрязняющего вещества при неблагоприятных условиях, суммарная концентрация всех показателей не превышает ПДКм.р. Данный суммарный показатель газовых выбросов показывает, что данное газопылеулавливающее оборудование выбрано правильно.

Список использованных источников

1. Автоматизированные мусоросортировочные комплексы МСК

«Станко» - М.: ГУП «Станкоснаб», 2009.

2. Методические указания к практической работе «Образование загрязняющих веществ при работе мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводов».- Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2010.- 16 с.

3. Варданян М. А. Нормирование выбросов/ М. А. Варданян. - Братск «БрГУ», 2012. - 104 с.

Размещено на Allbest.ru

...