Выбросы вредных веществ в атмосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбросы вредных веществ в атмосферу



Содержание

Практическая работа 1. Расчет величины выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от различных источников

Практическая работа 2. Расчет коэффициента полезного действия используемых природоохранных сооружений и технологий

Практическая работа 3. Расчет платы за загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий

Практическая работа 4. Расчет условий рассеивания выбросов промышленных предприятий



Практическая работа 1. Расчет величины выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от различных источников

Ход работы

1. Определить количество твердых частиц от не догоревшего топлива в котельных (сухие золоуловители), используя значение коэффициента (Х), зависящего от типа топки, выход оксида углерода при сжигании различного типа топлива и зольность топлива, представленные в табл. 1 и 2, по формуле

Мтв = В ·Аr ·Х· (1 - Р),

где Мтв - количество твердых частиц, т/год; В - расход топлива, т/год (уголь - N·80, мазут - N·80); Аr - зольность топлива, %; Х - коэффициент, зависящий от типа топки; Р - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (для углей Р = 0,35; для мазута Р = 0,12).

2. Определить количество выделившихся оксидов серы, выбрасываемых при сжигании твердого и жидкого топлива, используя данные основных параметров характеристики топлива (содержание серы, теплота сгорания), приведенные в табл. 2, по формуле

Мso2 = 0.02 •В · Sr · (1 - R'so2)(1 - R''so2),

где МSO2 - количество выбрасываемых оксидов серы, т/год; В - расход топлива, т/год;

Sr - содержание серы в топливе, % (для газообразного топлива - мг/м 3); R'so2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива (для углей , R'so2 =0,1; мазута R'so2 = 0,02); R''so2 - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителях (для сухих золоуловителей R''so2= 0).

3. Определить количество выделяющегося оксида углерода, выбрасываемого при сжигании твердого и жидкого топлива, используя данные характеристик котлов малой мощности по потерям теплоты, вследствие механической неполноты сгорания топлива, приведенные в табл. 4, по формуле

MCO = 0.001· KCO ·В ·Qri· (1 - q/100),

где MCO- количество выбрасываемого оксида углерода, т/год; KCO - выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/гДж; В - расход топлива, т/год; Qri - теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг; q - потери теплоты, вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Таблица 1. Значение коэффициента (Х), зависящего от типа топки, и выход оксида углерода при сжигании топлива

№	Тип топки	Топливо	Х	КCO, кг/ГДж
1	С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Бурые и каменные угли	0.0023	1.7
2	Паровые и водогрейные котлы	Мазут	0.010	0.28

Таблица 2. Характеристика топлива

№	Топливо	Марка	Зольность, Аr ,%	Содержание серы, Sr,%	Теплота сгорания, Qri,МДж/кг
1	Уголь	ДСШ	13.2	0.6	22.9
2	Уголь	ГСШ	14.3	0.8	25.3
3	Уголь	ССР	14.1	0.9	27.5
4	Мазут	малосернистый	0.6	0.15	10.2

Таблица 4. Характеристики котлов малой мощности

№	Тип топки	Топливо	Потери теплоты, q, %
1	С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Угли типа ССР	5.5
		Угли типа ДСШ, ГСШ	3.5
2	Паровые и водогрейные котлы	Мазут	0.0



Таблица 3. Результаты. Величина выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

№	Топливо	Марка	Количество выбросов, т/год
			Твердых частиц, Мтв	Оксидов серы, МSO2	Оксида углерода, MCO
1	Уголь	ДСШ	12,6	6,9	24,04
2	Уголь	ГСШ	13,6	9,2	26,6
3	Уголь	ССР	13,4	10,3	28,2
4	Мазут	Малосернистый	3,3	1,88	4,1

Решение

Мтв (ДСШ)= В ·Аr ·Х· (1 - Р)=640*13,2*0,0023*(1-0,35)=12,6

Мтв (ГСШ)= В ·Аr ·Х· (1 - Р)= 640*14,3*0,0023*(1-0,35)=13,6

Мтв (ССР)= В ·Аr ·Х· (1 - Р)=640*14,1*0,0023*(1-0,35)=13,4

Мтв (мазут)= В ·Аr ·Х· (1 - Р)=640*0,6*0,01*(1-0,12)=3,3

Мso2 (ДСШ)= 0.02 •В · Sr · (1 - R'so2)(1 - R''so2)=0,02*640*0,6(1-0,1)=6,9

Мso2 (ГСШ)= 0.02 •В · Sr · (1 - R'so2)(1 - R''so2)= 0,02*640*0,8(1-0,1)=9,2

Мso2 (ССР)= 0.02 •В · Sr · (1 - R'so2)(1 - R''so2)= 0,02*640*0,9(1-0,1)=10,3

Мso2 (мазут)= 0.02 •В · Sr · (1 - R'so2)(1 - R''so2)= 0,02*640*0,15(1-0,02)=1,88

MCO (ДСШ)= 0.001· KCO ·В ·Qri· (1 - q/100)=0,001*1,7*640*22,9*(1-3,5/100)=24,04

MCO (ГСШ)= 0.001· KCO ·В ·Qri· (1 - q/100)= 0,001*1,7*640*25,3*(1-3,5/100)=26,6

MCO (ССР)= 0.001· KCO ·В ·Qri· (1 - q/100)= 0,001*1,7*640*27,5*(1-5,5/100)=28,2

MCO (мазут)= 0.001· KCO ·В ·Qri· (1 - q/100)= 0,001*0,28*640*22,9*(1)=4,1

Вывод После произведённых расчетов очевидно, что наиболее экологически благоприятным топливом является жидкий мазут, так как при его сжигании с атмосферу выбрасывается наименьшее количество вредных веществ,но при этом практически пропорционально меньшую теплоту сгорания. Если рассматривать разные марки угля, то наименее вреден уголь марки ДСШ, но незначительно.

Практическая работа 2. Расчет коэффициента полезного действия используемых природоохранных сооружений и технологий

Ход работы

1. Рассчитать коэффициент полезного действия используемых природоохранных сооружений и технологий при очистке воды от комплекса вредных веществ, используя данные содержания вредных веществ в сточной воде до и после ее очистки, приведенные в табл. 1, по формуле

= (NоВВ - NВВ) ·100/NоВВ,

где - коэффициент полезного действия используемых природоохранных сооружении: и технологий (процент улавливания вредных веществ), %;

NоВВ -количество вредных веществ в сточных водах (отходящих газах) до очистки, мг/л; NВВ - количество вредных веществ в сточных водах (отходящих газах) после очистки, мг/л.

2. Определить метод очистки в зависимости от ее эффективности. Существует несколько методов очистки с различным эффектом: 1) грубая очистка с эффектом от 70 до 85 %, чего в большинстве случаев недостаточно; 2) средняя очистка с эффектом от 85 до 99 %; 3) тонкая очистка с эффектом выше 99 %.

Таблица 1

Содержание вредных веществ в сточной воде до и после ее очистки

№	Ингредиент	Концентрация, мг/л
		до очистки, NоВВ	после очистки, NВВ
1	Аммиак	17,5	2
2	Бензол	7,7	1.5
3	Кобальт	9,8	2.2
4	Мышьяк	1,15	0.16
5	Нитраты (по азоту)	76,7	10.0
6	Стронций	10,2	2.0
7	Фтор (в соединениях)	9,14	1.5.
8	Цинк	9,64	2

Таблица 2

Коэффициент полезного действия используемых природоохранных сооружений и технологий

№	Ингредиент	Процент улавливания вредных веществ, , %	Эффект очистки
1	Аммиак	88,57	средняя очистка
2	Бензол	80,51	грубая очистка
3	Кобальт	77,55	грубая очистка
4	Мышьяк	78,26	грубая очистка
5	Нитраты (по азоту)	86,96	средняя очистка
6	Стронций	80,39	грубая очистка
7	Фтор (в соединениях)	83,58	грубая очистка
8	Цинк	79,25	грубая очистка

= (17,5 - 2) ·100/17,5=88,57

= (7,7 - 1,5) ·100/7,7=80,51

= (9,8 - 2,2) ·100/9,8=77,55

= (1,15 - 0,16) ·100/1,15=78,26

= (76,7 - 10,0) ·100/76,7=86,96

= (10,2 - 2,0) ·100/10,2=80,39

= (9,14 - 1,5) ·100/9,14=83,58

= (9,64 - 2) ·100/9,64=79,25

Вывод: Полученные результаты говорят о недостаточной степени очистки отходящих газов, так как произведенные мероприятия дают лишь эффект грубой очистки большинства вредных веществ (средняя степень очистки только от аммиака и нитратов азота). Необходимо совершенствовать технологии, обеспечивающие сокращение выделения вредных веществ, либо искать пути повышения степени очистки в технологическом процессе.

Практическая работа 3. Расчет платы за загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий

Ход работы

1. Рассчитать плату предприятия (Западно-Сибирский район) за выброс i-го загрязняющего вещества, если выброс загрязняющего вещества, не превышает ПДВ (Мi ? ПДВi), используя данные выброса загрязняющих веществ в атмосферу и нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, приведенные в табл. 1, 2, по формуле

Пi = Mi·Ni·KЭ·KИ,

где Пi - плата предприятия за выброс i-го загрязняющего вещества, руб.; Мi - фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества (в пределах ПДВ), т/год; Ni - норматив платы за выброс i-го загрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб./т; КЭ - коэффициент экологической ситуации (экологической значимости) для атмосферного воздуха в зависимости от экономического района (Северный район - 1,4; Западно-Сибирский район - 1,2); КИ - коэффициент инфляции (коэффициент индексации).

2. Рассчитать плату предприятия за выброс i-го загрязняющего вещества, если выброс загрязняющего вещества, превышает ПДВ (Мi > ПДВi) по формуле

Пi = (Мi - ПДВi) ·5· Ni · KЭ·KИ,

где (Мi- - ПДВi) - разность между фактическим выбросом (Mi) i-го загрязняющего вещества и выбросом в пределах ПДВ этого же загрязняющего вещества (ПДВi), т/год.

Общая плата складывается из суммы плат за допустимые и сверхнормативные выбросы по всем ингредиентам:

Пi = ПДВi·Ni·KЭ·KИ + (Мi - ПДВi) ·5· Ni · KЭ·KИ,

Таблица 1

Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

№	Загрязняющее вещество	Количество, т/год
		фактическое, Мi	предельно допустимый выброс, ПДВi
1	Ацетон	1,68	1.01
2	Диоксид серы	0,91	0.32
3	Диоксид азота	1,13	0.30
4	Марганец	0,03	0.003
5	Оксид углерода	4,64	4.05
6	Пыль металлическая	0,71	0.625
7	Пыль цементная	10,61	1.31
8	Сажа	0,29	0.13
9	Толуол	1,24	1.07
10	Углеводороды	0,72	0.21

Мi ? ПДВ

Пiацетон = 1,01·50·1,2·0,68=41,2

Пiдиоксид серы = 0,32·330·1,2·0,68=86,16

Пiдиоксид азота = 0,3·415·1,2·0,68=101,59

Пiмарганец = 0,003·16500·1,2·0,68=40,39

Пiоксид углерода = 4,05·5·1,2·0,68=16,52

Пiпыль метал = 0,625·415·1,2·0,68=211,65

Пiпыль цемен = 1,31·165·1,2·0,68=176,3

Пiсажа = 0,13·330·1,2·0,68=35

Пiтолуол = 1,07·30·1,2·0,68=26,2

Пiуглеводороды = 0,21·10·1,2·0,68=1,71

Мi > ПДВ

Пiацетон =(1,68- 1,01)·50·5·1,2·0,68=136,68

Пiдиоксид серы = (0,91-0,32)·330·5·1,2·0,68=794,36

Пiдиоксид азота = (1,13-0,3)·415·5·1,2·0,68=1405,36

Пiмарганец =(0,03- 0,003)·16500·5·1,2·0,68=1817

Пiоксид углерода =(4,64- 4,05)·5·5·1,2·0,68=12,04

Пiпыль метал = (0,71-0,625)·415·5·1,2·0,68=143,92

Пiпыль цемен =(10,61- 1,31)·165·5·1,2·0,68=6260,76

Пiсажа = (0,29-0,13)·330·5·1,2·0,68=215,42

Пiтолуол =(1,24- 1,07)·30·5·1,2·0,68=20,81

Пiуглеводороды = (0,72-0,21)·10·5·1,2·0,68=20,81

Таблица 2

Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

№	Загрязняющее вещество	Коэффициент инфляции*, КИ	Нормативы платы за 1 т загрязняющего вещества, Ni, руб.
			ПДВ
1	Ацетон	17/25	50
2	Диоксид серы	17/25	330
3	Диоксид азота	17/25	415
4	Марганец	17/25	16500
5	Оксид углерода	17/25	5
6	Пыль металлическая	17/25	415
7	Пыль цементная	17/25	165
8	Сажа	17/25	330
9	Толуол	17/25	30
10	Углеводороды	17/25	10



Таблица 3

Плата за загрязнение окружающей среды выбросами в атмосферу

№	Загрязняющее вещество	Плата за выброс загрязняющего вещества, Пi, руб.	Суммарная плата, руб.
		Мi ? ПДВ	Мi > ПДВ
1	Ацетон	41,2	136,68	177,88
2	Диоксид серы	86,16	794,36	880,54
3	Диоксид азота	101,59	1405,36	1506,95
4	Марганец	40,39	1817	1857,39
5	Оксид углерода	16,52	12,04	28,56
6	Пыль металлическая	211,65	143,92	355,57
7	Пыль цементная	176,3	6260,76	6437
8	Сажа	35	215,42	250,42
9	Толуол	26,2	20,81	47,01
10	Углеводороды	1,71	20,81	22,52
	Общая плата	736,7	10827,17	11563,87

Вывод: Из полученных результатов мы видим, что предельно допустимые выбросы вредных веществ превышены. Значительно превышает пыль цементная, так как ее фактически выбрасывается на 9.3 тонн в год больше допустимого и за это выплачивается более 6,437 тысяч рублей. Всего переплата за превышение предельно допустимых выбросов в год составляет 11563 рублей из возможных 736.7 рублей. Это несет только отрицательное действие, так как с экологической точки зрения - ухудшает экологическую обстановку в данной местности и во всем мире; с экономической - необоснованные расходы, которые возможно исключить, применяя более современные очистные сооружения и технологии.

Практическая работа 4. Расчет условий рассеивания выбросов промышленных предприятий

Цель: познакомиться с методом расчета условий рассеивания выбросов промышленных предприятий.

Задание для расчета (две исходных ситуации)

Ситуация 1. Рассчитать приземную концентрацию пыли в точке, расположенной на расстоянии Х = 2500 м от источника загрязнений и находящейся на ветровой оси, при следующих параметрах источника:

H = 58 м; D = 0.7 м; V1 = 4,48 м/с; Т = 40о С; М = 40 г/с; F = 2.

Параметры района расположения источника: А = 210; температура наружного воздуха Т = 20о С; з = 1.2.

Ситуация 2. Рассчитать приземную концентрацию пыли в точке, расположенной на расстоянии Х = 2500 м от источника загрязнений и находящейся на ветровой оси, при следующих параметрах источника:

H = 58 м; D = 0.7 м; V1 = 4,48 м/с; Т = 10о С; М = 40 г/с; F = 2.

Параметры района расположения источника: А = 210; температура наружного воздуха Т = 20о С; з = 1.2.

Ход работы

I. Расчет ожидаемой максимальной концентрации загрязнителей при выбросе горячей газовоздушной смеси

1. Средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника

Wo = 4·4,48/3,14 ·0,72=11,71 (м/с)

2. Коэффициент f

f = 103 ·11,712 ·0,7/582· 20=1,42

3. Безразмерный коэффициент, m, учитывающий условия выхода газов из трубы

1,03

4. Максимальная скорость распространения пыли,Vм

,

где

Vм - максимальная скорость распространения пыли, м/с;

5. Безразмерный коэффициент, n, зависящий от параметра Vм

при 0.3 < Vм<2 n = 3 -

6. Безразмерная величина, d, для горячей газовоздушной смеси, зависящая от параметра Vм

при Vм ? 2,

7. Максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса загрязняющий атмосфера рассеивание природоохранный

- для крупнодисперсной пыли (F ? 2)

Хmax = (5 - 3) ·4,8 · 58/4=139,2

где Хmax - максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса, м; F - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3).

8. Определить отношение расстояния от источника выброса и максимального расстояния от источника выброса, Х/Хmax .

9. Рассчитать коэффициент S1, зависящий от значения F и величины Х/Хmax, по следующим формулам.

При 2 ? F ? 3

10. Рассчитать максимальную концентрацию вредных веществ у земной поверхности, образующуюся на оси факела выброса на расстоянии Хmax от источника выброса (для горячей газовоздушной смеси) по формуле

2,38

где условия Сm - максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности; г/с; А - коэффициент стратификации атмосферы, зависящий от температурного градиента и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания выбросов; М - масса вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; Vi, - объем выбрасываемой гаэовоздушной смеси, м3/с; Н - высота трубы, м; F- коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3); ДT- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов; з - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; m - безразмерный коэффициент, учитывающий выхода газов из трубы.

11. Определить концентрацию загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, отличном от Хmax по формуле

С = 2,38 · 0,012=0,028

где С - концентрация загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, мг/м3; С m - максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности, мг/м3.

II. Расчет ожидаемой максимальной концентрации загрязнителей при выбросе холодной газовоздушной смеси.

1. Рассчитать среднюю скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника по формуле

Wo = 4·4,48/3,14 ·0,72=11,71 (м/с)

где Wo - средняя скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; V1 - объемный расход газовоздушной смеси из устья источника; D - диаметр трубы, м.

2. Рассчитать коэффициент, К, по формуле

К = 0,7/8·4,48=0,019

где К - коэффициент, с/м2 , D - диаметр трубы, м; V1 - объемный расход газовоздушной смеси из устья источника.

3. Рассчитать максимальную скорость распространения пыли, Vм, м/с, по формуле

где H - высота трубы.

4. Рассчитать безразмерный коэффициент, n, зависящий от параметра Vм.по формуле

при Vм ? 0.3 n = 3

5. Рассчитать безразмерную величину, d, для холодной газовоздушной смеси, зависящую от параметра Vм по формулам

при Vм ? 2 d = 11.4 0,183=2,08

6. Рассчитать максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса по формулам

- для крупнодисперсной пыли (F ? 2)

Хmax = (5 - 2) ·2,08 · 58/4=90,48

где Хmax - максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса, м; F - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3).

7. Определить отношение расстояния от источника выброса и максимального расстояния от источника выброса, Х/Хmax .

8. Рассчитать коэффициент S1, зависящий от значения F и величины Х/Хmax, по формулам

При 2 ? F ? 3

9. Рассчитать максимальную концентрацию вредных веществ у земной поверхности, образующуюся на оси факела выброса на расстоянии Хmax от источника выброса (для холодной газовоздушной смеси) по формуле

5,18

где условия Сm - максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности; А - коэффициент стратификации атмосферы, зависящий от температурного градиента и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания выбросов; М - масса вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F- коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3); n - безразмерный коэффициент, зависящий от Vм; з - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; К - коэффициент, с/м2; Н - высота трубы, м.

10. Определить концентрацию загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, отличном от Хmax по формуле

С = 5,18 · 0,0078=0,04

где С - концентрация загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, мг/м3; С m - максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности, мг/м3.

Размещено на Allbest.ru

...