Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки Российской Федерации

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине: «Защита атмосферы от выбросов топливо сжигающих установок»

на тему: «Экологическая оценка источника загрязнения и разработка нормативов ПДВ»

Выполнил

Троеперстова И.Ю.

студент 4 курса, группы ТЭ-03

Руководитель

Чадов А.Ю.

Нижний Новгород, 2016



Введение

Охране окружающей среды и рациональному использованию её ресурсов придаётся особое значение. Это обуславливается тем, что интенсивность воздействия человеческой деятельности на природу достигла таких масштабов, что может привести к нарушениям динамического равновесия в атмосфере.

Результатом расширяющейся хозяйственной деятельности человека является существенное увеличение нагрузки на окружающую среду. Вредные выделения существенно загрязняют почву, воду, воздух, оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека и жизнедеятельность животных и растений. природоохранный токсичный санитарный атмосфера

Охрана окружающей среды представляет собой комплексную проблему, требующую постоянного проведения научно-теоретических исследований и практических мероприятий, связанных с защитой окружающей среды от разрушения, загрязнения, эффективным использованием и воспроизводством природных ресурсов.

В настоящей работе проводится экологическая оценка котельной установки, работающей на твёрдом топливе как источника загрязнения воздушного бассейна.



1. Исходные данные

1.1 Характеристика местности г.Челябинск

Расчетные температуры наружного воздуха:

· расчетная температура наружного воздуха для зимнего периода

(средняя температура наиболее холодного месяца) t= -15,8°C

· расчетная температура наружного воздуха для летнего периода

(средняя температура наиболее жаркого месяца) t=18,4°C

· повторяемость направлений ветра по румбам и средняя скорость по румбам.

Рельеф местности: спокойный.

Географические координаты: 55°09?44? с.ш. 61°24?11? в.д.

1.2 Характеристика источника загрязнения

Источник загрязнения: производственно-отопительная котельная.

Наименование источника: ДЕ 6,5-14 (зимний период - 5 котлов; летний - 2)

Основное топливо: природный газ, газопровод Бухара - Урал.

Резервное топливо: мазут малосернистый М40.

Дымовая труба : высота 30 м; диаметр - 1,2 м

1.3 Краткая характеристика котла ДЕ 6,5-14

1. Паропроизводительность, т/ч 2.Рабочее давление, МПа (кгс/см2) 3.Температура воды на входе / выходе в котел, °С4.Расход топлива для мазута / природного газа ,кг/ч /. м3/ч 5. КПД на мазуте / природном газе, %, не менее 6.Шаг труб боковых экранов, мм 7. Масса котла в объеме поставки, кг, не более8. Габаритные размеры: длина х ширина х высота, мм	6,5 1,3 (13,0)100 / 194 443 / 530 89,8/ 91,1 55 13908 4800х3980х5050

1.4 Характеристика мазута малосернистого М40

Плотность при t=20⁰ не >0,91 кг/м³;

Вязкость условная при 80⁰ не > 8 ⁰ВУ;

Зольность не > 0,12 %;

Содержание механических примесей не >0,8 %;

Содержание влаги не > 1,5%;

Содержание серы не >0,5%;

Теплота сгорания Q^р_н=40,61 МДж/кг(9700 ккал/кг);

Средний элементный состав :

S^р_ор+к=0,5%

С^р=84,65%

Н^р=11,7%

О^р +N^р= 0,6%;

Объем воздуха при б=1 V₀ =10,62 м³/кг;

Объем дымовых газов:

V=1,58 м³/кг

V=8,39 м³/кг

V=1,51 м³/кг

V=11,48 м³/кг;

1.5 Состав природного газа

Газопровод Бухара - Урал

СН₄=94,2%;

С₂Н₆=2,5%;

С₃Н₈=0,4%;

С₄Н₁₀=0,2%;

С₅Н₁₂=0,1%;

N₂=2,6%;

с = 0,752 кг/м³

Q^р_н =36,17 кДж/м³ =8640 ккал/м³

Объем дымовых газов

V=9,54 м³/ м³;

V=1,01 м³/ м³

V=7,56 м³/ м³

V=2,14 м³/ м³

V=10,72 м³ /м³;

При известных марке и рабочих параметрах котла максимальный расход топлива (часовой, секундный) подсчитываем по формуле:

Где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м³);

- коэффициент полезного действия котлоагрегата брутто (принимается по технической характеристике котла);

- теплопроизводительность котельного агрегата, кВт (кДж/с).

Для парового котла рассчитывается по формуле:

Q_КА= D•(h'' - h_пв)+D_пр •(h'- h_пв),

где D- паропроизводительность,кг/с (25 т/ч = 6,94 кг/с);

D_пр- расход продувочной воды, кг/с (для котлов с давлением более 1,4 МПа и паропроизводительностью более 10 т/ч р_мах=5%);

h'',h'- энтальпии насыщенного пара и котловой воды, кДж/кг;

h_нв- энтальпия насыщенной воды, кДж/кг;

h_пв- энтальпия питательной воды, кДж/кг;

h_пв=с_в•t_пв,

где с_в=4,187 кДж/(кг•°С)- удельная теплоемкость воды;

t_пв- температура питательной воды, °С(принимаем по техническим характеристикам 100 °С)

h_пв=4,19•100=419 кДж/кг

D = 6500/3600 =1,81 кг/с

D_пр= 0,1•D = 0,1•1,81= 0,181 кг/с

Q_ка=1,81•(2789-419)+0,181•(826-419)=4363,37 кВт = 4,36 МВт

на газовом топливе:

на жидком топливе:

Максимальный секундный расход топлива на котельную установку:

В_ку=В_каN, м³/с (кг/с)

Где - число рабочих котлов в зимний и летний период.

Для природного газа:

- в зимний период: В_ку=0,132Ч5 = 0,66 м³/с

- в летний (переходный) период: В_ку=0,132Ч2 = 0,264 м³/с

Для мазута:

- в зимний период: В_ку=0,12Ч5 = 0,6 кг/с

Годовой расход подсчитывается по формуле:

В^год_ку= В_ку360055000,810^-3, м³/год

n - число часов использования установленной мощности котельной. ч/год; для паровой котельной принимаем n=5500 ч/год

Для природного газа:

В_ку^год =0,66360055000,810^-3 =10454 м³/год

Для мазута:

В_ку^год =0,6360055000,210 =2376 т/год;

Результат сводим в табл.1

Таблица 1. Расход топлива на котельную установку

Периоды года	Расход топлива для расчетного периода
При сжигании природного газа
Зимний	0,66 м3/с
Летний (переходный)	0,264 м3/с
Годовой	10454 м3/год
При сжигании мазута
Зимний	0,6 кг/с
Годовой	2376 т/год



2. Определение количества удаляемых в атмосферу продуктов сгорания

Определяем расход продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы для двух временных промежутков:

, м³/с

При сжигании газового топлива, м³/с:

-для зимнего периода:

м/с³

-для летнего периода:

м³/с

При сжигании мазута, м³/кг:

-для зимнего периода:

м³/с



3. Расчет массы загрязняющих веществ в выбросах котельной

Расчёт массы токсичных веществ (, , бенз(а)пирена) производим для двух временных промежутков: годовой (валовый) выброс веществ, т/год (необходим для подсчета ущерба от загрязнения) и секундный выброс загрязняющих веществ, г/с (необходим для расчёта рассеивания токсичных веществ в атмосфере).

Таблица 2. Масса загрязняющих веществ в выбросах котельной

Период года	Ед. изм.	Масса выбрасываемых загрязняющих веществ
		CO	NO2	NO	SO2	Зола	Сажа (кокс)	Бенз(а)пирен
При сжигании основного топлива:
Зимний	г/с	2,39	0,94	0,15	-	-	-	0,14?10-6
Летний	г/с	0,96	0,376	0,06	-	-	-	0,05?10-6
Годовой	т/год	37,84	14,82	2,41	-	-	-	7,78?10-6
При сжигании резервного топлива
Зимний	г/с	1,58	2,45	0,4	5,88	0,17	0,75	0,83?10-6
Годовой	т/год	6,27	9,7	1,6	23,3	0,7	2,95	11,83?10-6

3.1 Расчет массы оксида углерода

При сжигании природного газа:

- при определении максимальных выбросов, г/с:

М_СО = В^с_ку · С_СО

В^с_ку - секундный расход топлива котельной, м³/с;

С_СО - количество оксида углерода при сжигании топлива, г/м³

- при определении валовых выбросов, т/год: для природного газа

М_СО = 10^-3· В^год_ку · С_СО



В^год_ку - годовой расход топлива котельной, тыс.м³/год.

При сжигании газа:

М_СО = 10^-3Ч 10454Ч3,62= 37,84 т/год

М_{СО з} =0,66Ч3,62 = 2,39 г/с

М_{СО л} = 0,264Ч3,62= 0,96 г/с

При сжигании мазута:

М_СО = 10^-3·В^с.год_ку · С_СО (1 - q₄/100),

В^с.год_ку - секундный (зимний, летний/переходный) или годовой расход топлива на котельную, г/с (т/год);

q₄ - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %, q₄ =0,1

М^c_СО =0,6Ч2,64Ч (1 - 0,1/100) = 1,58 г/с

М^год_СО =2376Ч2,64Ч10^-3 Ч (1 - 0,1/100) = 6,27 т/год

Количество оксида углерода С_СО, г/кг (г/м³) при сжигании любого топлива:

С_СО = q₃·R·Q_н^р

q₃ - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, обусловленную наличием в продуктах сгорания оксида углерода (для мазута R = 0,65; для природного газа R = 0,5)

Q_н^р - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м³).

На газе: С_СО = 0,2·0,5·36,17 =3,62 г/м³

На мазуте: С_СО = 0,1·0,65·40,61=2,64 г/кг



3.2 Расчет массы оксидов азота

Суммарное количество оксидов азота (в пересчете на ), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, М_NOx, г/с (т/год) рассчитывается по формулам:

При сжигании природного газа:

где - удельный выброс оксида азота при сжигании газа, г/ МДж.

При сжигании газа рассчитывается по формуле для паровых котлов:

- расчетный секундный (зимний, летний/переходный), м³/с или годовой расход топлива котельной установки, тыс.м³/год;

- безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки;

-безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота;

- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения;

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на образование оксидов азота;

- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру; - коэффициент пересчета.

М_NO2 = 0,8 ·М_NOх

М_NO = 0,13 ·М_NOх

Годовой:

М_NO2 = 0,8 ·18,53 = 14,82 т/год

М_NO = 0,13 ·18,53 =2,41 т/год

В зимний период:

М_NO2 = 0,8 ·1,17 = 0,94 г/с

М_NO = 0,13 ·1,17 =0,15 г/с

В летний период:

М_NO2 = 0,8 ·0,47 = 0,376 г/с

М_NO = 0,13 ·0,47 =0,06 г/с

При сжигании мазута:

Годовой:

М_NO2 = 0,8 ·12,12 = 9,7 т/год

М_NO = 0,13 ·12,12 = 1,6 т/год

В зимний период:

М_NO2 = 0,8 ·3,064= 2,45 г/с

М_NO = 0,13 ·3,064= 0,4 г/с



3.3 Расчет массы оксидов серы

При сжигании мазута:

Масса оксидов серы в пересчете на ,г/с , т/год , выбрасываемых в атмосферу вместе с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени, рассчитывается по формуле:

, г/с , т/год

где -содержание серы в рабочей массе топлива, % , =0,5%;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле, принимается равной - 0,02;

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц.

г/с

т/год

3.4 Расчет массы твердых частиц

При сжигании мазута твердые частицы выделяются в виде золы и сажи. Мазутная зола представляют собой сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов, в том числе наиболее токсичного пентаксида ванадия.

Суммарное количество мазутной золы в пересчете на ванадий, г/с (т/год), поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют по формуле:



- количество ванадия, находящегося в 1 г мазута, г/т;

= 2222·А^r

2222 - эмпирический коэффициент

А^r - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

= 2222·0,14 =311,08 г/т

- часовой (зимний, летний/переходный) или годовой максимальный расход топлива котельной.

- доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхностях нагрева котлов, которую принимают равной:

=0,05 для котлов без пароперегревателей, очистка поверхностей которых производится в остановленном состоянии.

- степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках, %.

- коэффициент пересчета, принимается:

при определении выбросов в г/с =0,278·10^-3

при определении выбросов в т/год .

Количество сажи при сжигании мазута, г/с (т/год)

г/с

т/год



3.5 Расчёт массы бенз(а)пирена

Масса бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами котельной установки, рассчитывается по формуле:

Где массовая концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытке воздуха ₀= 1,4 и нормальных условиях (температура 273 К и давление 101,3 кПа), мг/м³

объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1м³) топлива при ₀= 1,4, м³/кг (м³/ м³);

- часовой расчетный расход топлива котельной.

коэффициент пересчета.

Принимаем: при определении выбросов в г/с

при определении выбросов в т/год

(м³/ м³)

При сжигании природного газа:

При сжигании мазута:

Массовая концентрация бенз(а)пирена при стандартном коэффициенте избытка воздуха б₀=1,4

= ·, мг/м³



Где - коэффициент избытка воздуха в расчетном сечении газового тракта;

- концентрация бенз(а)пирена при коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки, мг/м³.

Теплонапряжение топочного объема, кВт/м³:

q_v = B_р•Q_м^р/V_{т ,} кВт/м³

где B_р - секундный расчетный расход топлива котлом на номинальной нагрузке, кг/с (м³/с);

Q_м^р- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м³);

V_т-объем топочной камеры, м³.

Принимается по технической документации котла.

При сжигании природного газа:

q_v = 421 кВт/м³

При сжигании мазута:

q_v = 426 кВт/м³

При сжигании мазута концентрация бенз(а)пирена, мг/м³ в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры паровых котлов определяется по формуле:

где R - коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута

б_т^“ -коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки

q_v - теплонапряжение топочного объема, кВт/м³:

мг/м³

При сжигании природного газа концентрации бенз(а)пирена, мг/м³, в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры паровых котлов малой мощности определяется по формуле:

мг/м³

В зимний период:

В летний период:



4. Расчет рассеивания токсичных веществ в атмосфере

Расчет выполняется в соответствии с нормативным методом, разработанным главной геофизической обсерваторией ОНД-86. Метод основан на математической модели рассеивания газообразных и аэрозольных примесей в атмосфере воздуха.

Используя нормативный метод можно рассчитать концентрации вредных и любых других примесей в составе выбрасываемых газов в двух метровом слое над поверхностью земли (приземная концентрация), а также рассчитать концентрации выбросов в вертикальных и горизонтальных сечениях факела выбросов.

4.1 Определение максимальных значений приземных концентраций токсичных веществ

Максимальная приземная концентрация рассчитывается при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения и имеет место интенсивный вертикальный турбулентный обмен в атмосфере.

Максимальное значение приземной концентрации вредных веществ при выбросе смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле:

Где А- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы при НМУ, определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания вредных веществ в атмосферу (зависит от распределения температур в атмосфере по высоте трубы), принимается в зависимости от географической широты местности; А=160;

М- массовый выброс токсичного вещества, г/с;

F-безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; для газообразных веществ мелкодисперсных аэрозолей, скорость оседания которых практически равна нулю- F=1,0; для твердых частиц при отсутствии очистки - F=3,0.

V_yx - расход продуктов сгорания, м³/с ;

m и n- коэффициенты учитывающие условия выхода смеси из устья источника;

Н - высота источника над уровнем земли, м;

- безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности =1;

T -разность между температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха, t_в, °C;

На газовом топливе:

в зимний период: T=162-(-15,8)=177,8

в летний период: T=162-18,4=143,6

На мазуте:

в зимний период: T=195-(-15,8)=210,8

Определение коэффициентов m и n

Коэффициенты m и n учитывают подъем факела над трубой. Значения m и n зависят от вспомогательных параметров (определяющих расход, температуру и конструктивные особенности выбросных устройств).

где W₀ - скорость выхода продуктов сгорания;



, м/с

На газовом топливе:

Для зимы:

= 14,61 м/с

f = 1000 ? (5,43)² ? 1,2/(30²? 177,8) = 1,6 > f <100

> 2 > n=1

Для лета:

= 5,43 м/с

f = 1000 ? (5,43)² ? 1,2/30²?143,6 = 0,27 > f < 100

>2>n=1

На мазуте:

Для зимы:

= 14,4 м/с

f = 1000 ? (14,4)² ? 1,2/(30²?210,8) = 1,3 > f<100

>2> n=1

Коэффициент определяется по формулe, при 100:



На газовом топливе:

Для зимы:

Для лета:

На мазуте:

Для зимы:

Определение С_м и q_м для СО

Газ:

q^зима _м ==0,005

Q^лето _м ==0,004

Мазут:

q^зима _м ==0,0032

Определение С_м и q_м для NO₂

Газ:

q^зима _м ==0,049

Q^лето _м ==0,039

Мазут:

q^зима _м ==0,125

Определение С_м и q_м для NO

Газ:

q^зима _м ==0,004

q^лето _м ==0,003

Мазут:

q^зима _м ==0,0103

Определение С_м и q_м для SO₂

Мазут:

q^зима _м ==0,121

Определение С_м и q_м для мазутной золы

q^зима _м ==0,085

Определение С_м и q_м для сажи

q^зима _м ==0,051

Определение С_м и q_м для БП

Газ:

q^зима _м ==0,00015

Q^лето _м ==0,0001

Мазут:

q^зима _м ==0,00085

4.2 Определение опасной скорости ветра

Расчёт рассеивания примесей проводится применительно к неблагоприятным метеорологическим условиям, т.е. таким, когда:

- имеет место интенсивный турбулентный режим в атмосфере;

- скорость ветра достигает опасного значения.

Опасной называется скорость ветра, при которой концентрации вредных примесей на уровне дыхания достигают максимальных значений.

При больших и меньших скоростях ветра концентрации вредных веществ снижаются.

Значения опасной скорости ветра приводятся на высоте 10м (уровень флюгера) и зависят для горячих источников от параметров V_м и f, рассчитанных ранее.



при V_м>2 м/с

0,5 <при V_м<2 м/с

V_м<0,5 м/с

Газ:

Зима: V_м =3 м/с f=1,6 ; м/с

Лето: V_м =2,01 м/с f=0,27 ; м/с

Мазут:

Зима: V_м =3,15 м/с f =1,3 ; м/с

4.3 Определение расстояния от источника до координаты максимума концентраций

Для горячих источников расстояние (Х_м) от источника до точки, в которой приземная концентрация С (мг/м³) достигает максимального значения при неблагоприятных метеоусловиях определяется по формуле:

,м

где безразмерный коэффициент при находится по формулам:

при

при

при

Газ:

Зима:

Лето:

Мазут:

Зима:

Газ:

Зима:

Лето:

Мазут:

Зима:

Таким образом , концентрации С_м, рассчитанные по формуле представляют собой максимумы, наблюдаемые под осью факела на расстоянии Х_м от источника при опасной скорости ветра U_м.

Значения С_м, U_м, Х_м рассчитываются для различных периодов года применительно к каждому токсичному веществу, выбрасываемому источником (CO, NO₂, SO₂, БП, МЗ, С ).

Сравниваем полученные значения максимальных значений приземных концентраций со значениями 0,1 ПДК. Сравнение проводим для значений наиболее неблагоприятного топлива.

СО: 0,1ПДК = 0,5 мг/м³

Природный газ:

С_м=0,025 мг/м³ < 0,1 ПДК

С_м=0,02 мг/м³ < 0,1 ПДК

Мазут:

С_м=0,016 мг/м³ < 0,1 ПДК

Котельная не является источником загрязнения по данному веществу.

NO₂: 0,1 ПДК = 0,02 мг/м³

Природный газ:

С_м=0,0098 мг/м³ < 0,1 ПДК

С_м = 0,0077 мг/м³< 0,1ПДК

Мазут:

С_м = 0,025 мг/м³> 0,1ПДК

Котельная является источником загрязнения по данному веществу.

NO: 0,1 ПДК = 0,04 мг/м³

Природный газ:

С_м=0,0016 мг/м³ < 0,1 ПДК

С_м = 0,0012 мг/м³< 0,1ПДК

Мазут:

С_м = 0,0041 мг/м³< 0,1ПДК

Котельная не является источником загрязнения по данному веществу.

SO₂: 0,1 ПДК = 0,05 мг/м³

Мазут:

См = 0,0604 мг/м3 > 0,1ПДК

Котельная является источником загрязнения по данному веществу.

МЗ: 0,1 ПДК = 0,02 мг/м³

С_м = 0,0017 мг/м³< 0,1ПДК

Котельная не является источником загрязнения по данному веществу.

Сажа: 0,1 ПДК = 0,015 мг/м³

С_м = 0,0077мг/м³< 0,1ПДК

Котельная не является источником загрязнения по данному веществу.

БП: 0,1 ПДК = 10^-7 мг/м³

Природный газ:

С_м=0,0015·10^-6 мг/м³< 0,1ПДК

С_м = 0,001·10^-6 мг/м³< 0,1ПДК

Мазут:

С_м = 0,0085·10^-6 мг/м³< 0,1ПДК

Котельная не является источником загрязнения по данному веществу.



4.4 Расчет распределения концентрации токсичных веществ

На расстояниях ближе или дальше Х_м, при скорости, отличной от опасной и при удалении от оси факела выбросов концентрации токсичных веществ снижаются.

Для расчета распределения концентрации токсичных веществ, вводится ряд поправочных коэффициентов S₁, r , p , S₂ , S₃ .

4.4.1 Расчет распределения концентраций вдоль оси факела (при опасной скорости ветра)

При опасной скорости ветра приземная концентрация токсичных веществ по оси факела на разных расстояниях от источника определяется по формуле:

, мг/м³

где - коэффициент, учитывающий изменение концентраций вдоль факела. Его определяют по графику или по формулам:

;

;



где Х - расстояние от источника (дымовой трубы) до рассматриваемой точки.

При расчете распределения концентрации анализируется радиус зоны влия ния источника на загрязнение атмосферы. Если нет особых указаний, для промышленных котельных можно принять значения X от 0 до 2500м для дымовых труб 30м.

4.4.2 Расчет распределений концентраций токсичных веществ при скорости ветра, отличной от опасной.

При скоростях ветра, отличных от опасной, уровень максимальных концентраций снижается, а координаты их смещаются.

, мг/м³

где - новый уровень опасных концентраций i-го вещества, мг/м³;

- поправочный коэффициент.

Коэффициент «r» можно определить по графику или по формулам:

при

при

где - расчетная скорость ветра, м/с

Новому «неопасному» значению скорости ветра будет отвечать полярная координата новой точки максимума.

, м



где - поправочный коэффициент.

Коэффициент «р» определяется по графику или по формуле

при 1 при

4.4.3 Расчёт и графическое изображение под факельных концентраций токсичных веществ

Исходные данные для построения под факельных концентраций:

Расчётный период - зима (январь);

Выбранное направление ветра - С3;

Скорость ветра по выбранному румбу - 4,5 м/с;

Вредное вещество - SO₂;

Максимальная приземная концентрация выбранного вещества (вклад источника) - С_м = 0,0604 мг/м³;

Максимальная приземная концентрация выбранного вещества при скорости ветра по выбранному румбу - С_mu=0,0598 мг/м³;

Расстояние от источника до точки с максимальной концентрацией токсичного вещества при опасной скорости ветра (табл. 3.1): Х_м=525,6 м;

Опасная скорость ветра: U_m=3,98 м/с.

Построение производим в следующей последовательности:

1. Определяем приземную концентрацию вредного вещества под осью факела в заданном направлении при расчётной скорости ветра по румбу:

, мг/м³

где коэффициент, учитывающий изменение концентрации токсичного вещества вдоль оси факела при скорости ветра по выбранному румбу.

Выбираются значения расчетных изолиний концентрации токсичного вещества.

Значения расчетных изолиний концентрации токсичного вещества принимаем:

С_у=0,0093 мг/м³ Х₁=100 м Х₂=2500

С_у=0,028 мг/м³ Х₁=200 м Х₂=2000

С_у=0,056 мг/м³ Х₁=400 м Х₂=800

Для принятых выше значений Х определяется значения координаты У, при которых концентрация токсичного вещества будет равна принятым значениям.

Приземная концентрация вещества в точке, не лежащей на оси факела, рассчитывается по формуле:

С_у=С^y•S₂ , мг/м³

где С^u- концентрация вредного вещества на оси факела (на расстояниях Хм=100, 200… и т.д., м)

S₂- коэффициент, учитывающий поперечное рассеивание вещества

S2=Cy/C^u

По графику определяем значение аргумента t_y , соответствующее найденному значению S₂.

t_y= (U • y²)/х² при U?5 у=(t_y• x²)/U ,м

где: х,у- координаты точки, в которой рассчитывается концентрация.



4.5 Построение зоны влияния источника

Зона влияния источника - площадь круга радиусом X₁ (или Х₂) с источ ником в центре.

Радиус зоны влияния рассчитывается как наибольшее из двух расстояний от ис точника X₁ и Х₂, где X₁=10 ·X_м , a величина Х₂ определяется, как расстояние от источника, начиная с которого С ? 0,1 ПДК.

Зоны влияния рассчитываются по каждому вредному веществу (комби - нации вредных веществ с суммирующимся вредным воздействием) отдельно. Наносится на генплан зона влияния с наибольшим радиусом X₁ и X₂ .

SО₂: X₁=10 ·525,6 = 5256 м

0,1•ПДК=0,1•0,5=0,05мг/м³;

Приземная концентрация СО на любых расстояниях от источника меньше 0,1ПДК. Радиус зоны влияния по СО составит 5256м.

NO₂: X₁=10 ·525,6 = 525,6 м

0,1•ПДК=0,1•0,2=0,02 мг/м³;

Приземная концентрация на любых расстояниях от источника меньше 0,1ПДК. Радиус зоны влияния составит 5256м.



5. Расчёт и построение санитарно-защитной зоны (СЗЗ) по фактору загрязнения

Все предприятия, которые являются источниками химического, биологи ческого или физического воздействия на окружающую среду отделяются от жилой зоны санитарно-защитной зоной (СЗЗ).

Размер СЗЗ устанавливается Санитарными правилами и нормами СанПин 2.2.1/2.1.1.1200-03 в зависимости от санитарной классификации предприятий, сооружений и объектов.

При установлении минимальной величины СЗЗ от всех типов котельных тепловой мощностью менее 200 Гкал/ч, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе, необходимо определять расчетные концентрации в приземном слое и по вертикали с учетом высоты жилых зданий в зоне максимального загрязнения атмосферного воздуха от котельной (10-40)Н, где Н- высота дымовой трубы, а также необходимо выполнять акустические расчеты. СЗЗ, при расчетных значениях ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха в пределах ПДК в приземном слое и на различных высотах прилегающей жилой застройки, должна быть не менее 50м, если по акустическому расчету не требуется корректировки в сторону ее увеличения.

Котельная работает на газовом топливе, мощность котельной 200 Гкал/ч, относится к предприятиям третьего класса с размером СЗЗ не менее 300 м.

Затем границы санитарно защитной зоны корректируются по румбам.

Для каждого из румбов:

L=L₀·(P/P₀), м

где: L- расчётный размер СЗЗ по румбу, м;

Р - повторяемость направлений ветра по румбу, %;

Ро - повторяемость направлений ветра одного румба при круговой розе ветров: Ро=100/8=12,5%

Lo - расстояние до границы С33 (при круговой розе ветров), м.

Окончательная граница СЗЗ, рассчитанная по условиям рассеивания ток сичных веществ в атмосфере, наносится следующим образом:

Для румбов, при которых Р/Р₀ < 1 остаётся величина Lo , т.к. она наиболь- шая, а для румбов Р/Р₀ >1 принимаются скорректированные значения L.

Эко защитная зона - это территория вокруг объекта (источника загрязнения), вне которой воздействие объекта на окружающую среду (без учета воздействий других объектов) не приведет к превышению экологических и гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха.

Границы санитарно-защитной зоны корректируется по румбам с учетом повторяемости направлений ветра.

Для каждого из румбов:

L=L₀·(P/P₀), м

где: L- расчётный размер СЗЗ по румбу, м;

Р - повторяемость направлений ветра по румбу, %;

Ро - повторяемость направлений ветра одного румба при круговой розе ветров: Ро=100/8=12,5%

Lo - расстояние до границы С33 (при круговой розе ветров), м.

Корректировка позволяет наглядно определить опасное направление с позиции нового строительства или существующей застройки, т.к. она учитывает продолжительность ветров данного румба.

Окончательная граница СЗЗ, рассчитанная по условиям рассеивания токсичных веществ в атмосфере, наносится следующим образом:

Для румбов, при которых Р/Ро < 1 остаётся величина Lo , т.к. она наиболь- шая, а для румбов Р/Ро >1 принимаются скорректированные значения:



6. Расчет предельно допустимых выбросов

Предельно допустимым называется такой выброс от источника (совокупности источников), при рассеивании которого в атмосфере приземные концентрации вредных веществ (с учетом фоновых концентраций и перспективы развития предприятия) не будет превышать ПДК.

ПДВ определяется для каждого из вредных веществ, выбрасываемых источником.

Значение ПДВ (г/с) от одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле:

ПДВ = , г/с

CO:

ПДВ =

Так как М_СО=1,58 г/с ПДВ_СО =194,93 г/с, то данный выброс от источника можно считать допустимым.

NO:

ПДВ =

Так как М_NО=0,4 г/с ПДВ_NО =19,49 г/с, то данный выброс от источника можно считать допустимым.

БП:

ПДВ =

Так как М_БП=0,83 г/с ПДВ_БП = г/с, то данный выброс от источника можно считать допустимым.

МЗ:

ПДВ =

Так как М_МЗ=0,17 г/с ПДВ_МЗ =0,97 г/с, то данный выброс от источника можно считать допустимым.

С:

ПДВ =

Так как М_С=0,75 г/с ПДВ_С =7,31 г/с, то данный выброс от источника можно считать допустимым.

Для определения ПДВ по условиям распределения выбросов анализируется следующим уравнением:

0,125+0,121+0,70+0,70=1,6461,6 - условие не выполняется, необходимы природоохранные мероприятия.

7. Выбор комплексных природоохранных мероприятий

Для очистки дымовых газов от оксидов азота применяем метод сухой очистки. Экологическую оценку проводим по веществам подвергающимся очистке.

Определим коэффициент при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом:

Где r - степень рециркуляции дымовых газов, %. Принимаем 20%.

С учетом степени очистки дымовых газов масса NO будет составлять:

При сжигании газа:

М_NO2 = 0,8 ·М_NOх

М_NO = 0,13 ·М_NOх

Годовой:

М_NO2 = 0,8 ·5,26 = 4,208 т/год

М_NO = 0,13 ·5,26 =0,68 т/год

В зимний период:

М_NO2 = 0,8 ·0,33 = 0,264 г/с

М_NO = 0,13 ·0,33 =0,043 г/с

В летний период:

М_NO2 = 0,8 ·0,133 = 0,0904 г/с

М_NO = 0,13 ·0,133 =0,017 г/с

При сжигании мазута:

Годовой:

М_NO2 = 0,8 ·3,44 = 2,75 т/год

М_NO = 0,13 ·3,44 = 0,45 т/год

В зимний период:

М_NO2 = 0,8 ·0,87= 0,696 г/с

М_NO = 0,13 ·0,87= 0,113 г/с

Q^NO_{2 м} ==0,035

0,035+0,121+0,7+0,7=1,56 ? 1,6 - условие выполняется



8. Расчет платы за негативное воздействие котельной на атмосферный воздух

Расчёт проводится согласно РД-19-02-2007 «Методические рекомендации по администрированию платы за негативное воздействие на окружающую среду в части выбросов в атмосферный воздух».

Плата за загрязнение окружающей природной среды в размерах, не превышающих допустимый выброс (т/год), определяется путем умножения соответствующих нормативов платы (в пределах лимита), на массы фактических выбросов по каждому загрязняющему веществу и суммирования полученных произведений:

П_л = (М_i ), руб

где М_i - валовый выброс i-го вещества, т/год; - расчетная ставка платы за выброс 1 тонны загрязняющего вещества в пределах лимита, руб/т.

к_э к_г к_инд, руб/т

где - норматив платы за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов, руб/т; к_э - коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние атмосферного воздуха). к_г - коэффициент за выбросы вредных веществ в атмосферный воздух городов, принимается равным 1,2;

к_инд - коэффициент к нормативам платы, установленный законом о федеральном бюджете на соответствующий год.

При сверхлимитном загрязнении плата определяется как сумма платы за загрязнение в пределах лимитного и платы за сверхлимитный выброс:



, руб

где - валовый выброс i-го вещества в пределах лимита, т/год;

расчетная ставка платы за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ, руб/т.

к_э к_г к_инд, руб/т

Где норматив платы за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества сверх установленного лимита, руб/т



9. Графическое изображение полей приземных концентраций токсичных веществ

Поля приземных концентраций токсичных веществ наносятся в следующей последовательности:

· на генплане (ситуационном плане) выделяются территории различных типов: зоны жилой и промышленной застройки, лесные массивы (или просто зеленые массивы - деревья, кустарники и т.п.), санаторно-курортные зоны (если таковые имеются), сады, пашни и т.д. Определяется их процентное соотношение.

· Наносится координатная сетка с шагом 500м. Желательно, чтобы источник оказался в одном из узлов координатной сетки.

· Координаты источника проставляются в таблице.

· Вокруг источника проводятся концентрические окружности с радиусами 100, 200, 400 и т.д.

Эти окружности представляют собой совокупность точек, в которых устанавливаются рассчитанные ранее приземные концентрации токсичных веществ при направлении ветра в сторону конкретной точки со скоростью «опасной» для данного источника, т.е. это максимальные концентрации, которые могут наблюдаться на расстояниях 100, 200 и т.д. метров от источника. Данные концентрации указываются на чертеже. При скоростях ветра, отличных от «опасной» концентрации токсичных веществ на этих же расстояниях (100, 200 и т.д.) окажутся ниже.

· Наносится окружность радиусом X_м для газообразных веществ и ТВЧ. Это совокупность точек, в которых устанавливается С_м при соответствующих направлениях ветра и «опасной» скорости U_м.

· Величина X_мu откладывается по каждому из румбов и полученные точки соединяются. В каждой из точек указываются максимальные концентрации токсичных веществ при расчетных скоростях ветра по румбам.



Библиографический список

1. СНиП 23-01-99(2003) Строительная климатология.

2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.

3. СНиП 41.02.2003. Тепловые сети.

4. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86) - Л.: Гидрометеоиздат, 1997.

5. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (дополненное и переработанное) - СПб.: Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха (НИИ Атмосфера), 2005. - 138 с.

6. Делягин Г.М., Лебедев В.И., Пермяков Б.А. Теплогенерирующие установки. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1987.

7. Лебедева Е.А., Гордеев А.В. Экологическая оценка котельной установки на органическом топливе как источника загрязнения воздушного бассейнов. Часть 1: Нормативы предельно допустимых выбросов в атмосферу. Метод.указ. - Н.Новгород: ННГАСУ, 1999

8. Лебедева Е.А., Гордеев А.В. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу котельными установками малой производительности. Изменения и дополнения к метод.указ. - Н.Новгород: ННГАСУ, 2000

9. Рихтер Л.А., Волков Э.П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций. Учебник для вузов/ Под ред. П.С. Непорожного. - М.: Энергоиздат, 1981.

10. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / Под ред. К.Ф.Роддатиса - М.: Энергоатомиздат, 1989

11. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - М.: Недра, 1989

12. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Под ред. Кузнецова Н.В. и др. - М.: Энергия, 1973

13. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовые и дипломное проектирование. Учебное пособие для техникумов. - Л.: Энергоатомизд

14. Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов. Справочник. - М.: Энергоатомизд, 1992

Размещено на Allbest.ru

...