LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 3
(всего 13)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Бензин
4
5
1,5
Вопрос Для каких вредных веществ вредное воздействие суммируют?
Ответ Воздействие суммируется для веществ, оказывающих аналогичное биологическое действие, например, разрушение живых тканей кислотами. Аналогичное воздействие производят, например, такие вещества, как:
* диоксиды азота и серы, сероводород;
* сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная);
* этилен, пропилен, бутилен, анилен;
* озон, диоксид азота, формальдегид.
О процессе рассеивания выбросов
Вопрос Каковы основные способы уменьшения антропогенного загрязнения атмосферы?
Ответ Уменьшить загрязнение атмосферы можно следующими способами:
* совершенствовать процессы, технологии, оборудование для уменьшения массы выбросов;
* выполнять очистку выбросов;
* снижать концентрации вредных веществ в приземном слое воздуха за счет рассеивания выбросов.
Последний способ наименее эффективен, т.к. вредные вещества в конечном счете неорганизованно попадают в воду, почву и загрязняют их.
Вопрос Существуют ли ограничения на концентрацию пыли в газах, подвергаемых рассеиванию?
Ответ Величина предельно допустимой концентрации пыли сп (мг/м3), подвергаемой рассеиванию, ограничена СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха". Значение сп зависит от расхода выбросов Vг и предельно допустимой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны ПДКрз.
сп = 100? k , Vг ? 15000 м3/ч,
сп = k? (160 - 4Vг), Vг < 15000 м3/ч, (3.3)
k = 0,3 при ПДКрз ? 2,
k = 0,6 ПДКрз ? 4,
k = 0,8 ПДКрз ? 6,
k = 1 ПДКрз ? 6.
Газы следует подвергать очистке, если концентрация пыли в выбросах превышает сп или размеры частиц пыли превышают 20 мкм.
Вопрос Как классифицируются источники выбросов?
Ответ Все источники подразделяют на точечные и линейные, затененные и незатененные. Точечными считают трубы, шахты, когда их поля рассеивания не накладываются друг на друга на расстоянии двух высот здания с заветренной стороны.
Линейными считаются источники, имеющие значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру.
Незатененные, или высокие, источники располагаются в недеформируемом потоке ветра (в 2,5 раза выше высоты здания Нзд).
Затененные, или низкие, источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени; их высота не превышает Нзд.
В зависимости от высоты Н устья источника над уровнем земной поверхности их подразделяют на следующие классы:
а) высокие, Н? 50 м;
б) средней высоты, Н=10...50 м;
в) низкие, Н=2...10 м;
г) наземные, Н? 2 м.
Вопрос Что влияет на процесс рассеивания выбросов?
Ответ На процесс рассеивания вредных выбросов из труб и вентиляционных устройств оказывают влияние: расположение предприятий и источников выбросов (наличие других зданий в зоне рассеивания), характер местности (впадины, возвышения), состояние атмосферы, высота источника и скорость выброса, диаметр устья трубы, физико-химические свойства выбрасываемых веществ (плотность, размер частиц), температура газов и др.
Вопрос От чего зависит вертикальное и горизонтальное перемещение примесей?
Ответ Распространение промышленных выбросов в атмосфере подчиняется законам турбулентной диффузии. Горизонтальное перемещение примесей зависит в основном от скорости ветра, а вертикальное - от температуры и плотности газов, распределения температур по высоте (инверсия dТв/dh > 0, изотермия dTв/dh = 0 и конвекция dТв/dh < 0, где Тв - температура воздуха, h - высота).
Скорость ветра оказывает неоднозначное влияние на рассеивание вредных веществ. С одной стороны, ее увеличение способствует турбулентному перемешиванию загрязнений с окружающим воздухом и снижению их концентраций. С другой стороны, ветер уменьшает высоту факела над устьем трубы, пригибая его к поверхности земли и способствуя повышению концентраций в приземном слое атмосферы. Скорость ветра, при которой приземные концентрации при прочих равных условиях имеют наибольшие значения, называется опасной скоростью ветра.
Для предотвращения отклонения струи вблизи горловины трубы скорость выбрасываемых газов должна вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы.
Вопрос Как распределяются концентрации вредных веществ под факелом организованного источника выбросов?
Ответ Характер распределения концентрации вредных веществ в атмосфере под факелом организованного источника показан на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Распределение концентрации вредного вещества в атмосфере от организованного источника выбросов при наличии фонового загрязнения
Пространство под факелом по мере удаления от источника выброса можно условно разделить на три зоны:
* зону переброса факела, характеризующуюся сравнительно невысоким содержанием вредных веществ;
* зону задымления с максимальным содержанием вредных веществ, которая распространяется на расстоянии 10...49 высот трубы (эта зона исключается из селитебной застройки);
* зону постепенного снижения концентрации вредных веществ.
Вопрос Как в расчётах процесса рассеивания учитывается направление ветра?
Ответ При оценке воздействия на атмосферу в задачах проектирования расчёты проводятся для опасного направления ветра в сторону наибольших фоновых концентраций вредных веществ селитебной территории или на центр города.
Вопрос Какого вида задачи возникают при расчетах процесса рассеивания выбросов?
Ответ Задачи расчета рассеивания можно разделить на две группы:
* прямые, заключающиеся в расчете концентраций веществ в приземном слое атмосферы при различных условиях рассеивания;
* обратные, заключающиеся в определении минимальной высоты источника выбросов или величины предельно допустимых выбросов, при которых максимальная концентрация загрязнений не превысит заданной величины ПДК - сф, где сф - фоновая концентрация вещества.
Вопрос Какие основные задачи решаются при расчете загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника?
Ответ Расчет заключается в решении следующих задач [3.4]:
1. Определение максимального значения концентрации вредного вещества см и расстояния по оси факела хм, на котором будет наблюдаться значение см (рис. 3.1) при неблагоприятных метеоусловиях.
2. Расчет опасной скорости ветра uм на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли).
3. Распределение приземных концентраций вредных веществ с при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра uм в зависимости от расстояний х и y, где х - расстояние по оси факела х, а y - расстояние по перпендикуляру к оси факела.
Дополнительно можно рассчитать распределение концентраций при произвольных скоростях ветра u, определить скорости ветра, при которых на заданном расстоянии от источника выброса концентрации будут максимальны, а также определить размер зоны рассеивания (зоны влияния).
Вопрос Можно ли с помощью известных методик решать более сложные задачи, связанные с рассеиванием выбросов в атмосфере?
Ответ Методика [3.4] позволяет рассчитывать загрязнение атмосферы выбросами точечного, линейного, площадного источников, с учетом следующих усложняющих расчет факторов: сложного рельефа или застройки местности, наличия группы источников, суммации действия нескольких вредных веществ, фоновых концентраций, а также определять минимально допустимые высоты источников выбросов и величины предельно допустимых выбросов ПДВ, г/с.
Расчет концентраций вредных веществ в атмосфере
от одиночного источника выбросов
Вопрос Как рассчитывается максимальное значение концентрации вредного вещества см и расстояние хм, на котором будет достигнуто значение см при неблагоприятных метеоусловиях?
Ответ Расчет заключается в решении следующей задачи: определение максимального значения концентрации вредного вещества см и расстояния хм, на котором будет достигнуто значение см (рис. 3.1) при неблагоприятных метеоусловиях.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества см на расстоянии хм от источника с круглым отверстием при неблагоприятных метеоусловиях определяется по формуле:
, (3.4)
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации (расслоения) атмосферы;
М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;
F - коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ;
m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газов из устья источника;
? - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (при перепаде высот менее 50 м на 1 км длины ? =1);
Н - высота источника выброса над уровнем земли, м (для наземных источников Н = 2 м);
? Т - разность температур между температурой выбрасываемых газов Тг и температурой окружающего воздуха Тв, ? С, ? Т = Тг - Тв;
Vг - расход газов,
, (3.5)
где D - диаметр устья источника выбросов, м;
w0 - средняя скорость выхода газов из устья источника, м/с.
Поясним методику определения параметров, входящих в формулу (3.4).
Коэффициент А принимается для неблагоприятных метеоусловий, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна. Для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Ивановской, Калужской областей А =140.
Величины М, Vг, Тг определяются расчетом в технологической части проекта или по паспорту установки. Для изменяющихся во времени значений М, Vг, Тг принимаются такие их величины (усредненные в 20? 30-минутном), при которых см максимально.
Температура воздуха Тв принимается равной средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца по СНиП 2.01.01-82 или средней температуре самого холодного месяца для отопительных котельных.
Значение коэффициента F для вредных газообразных веществ принимается равным единице (F = 1), а для пыли и золы в зависимости от степени предварительной их очистки ? (F = 2 при ? ? 9? ? F = 2,5 при 75 ? ? ? 90 и F = 3 при ? ? ? ? ? ? .
Напомним, степенью очистки называют отношение в процентах уловленной массы пыли и золы к поступившей.
Значения коэффициентов m и n определяют в зависимости от параметров f, vМ, v и fe:
, (3.6)
, (3.7)
, (3.8)
. (3.9)
Коэффициент m (m = 0,4...1,6) определяется в зависимости от f по рис. 3.2 (приближенно) или по формуле:
(3.10)
Для fe < f < 100 коэффициент m вычисляется по формуле (3.10) при f = fе.

Рис. 3.2. Коэффициент m в зависимости от f или fe
Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от vм по рис. 3.3 (приближенно) или по формуле:
;
;
. (3.11)
Для f? 100 (или ? Т? 0, холодные выбросы) при расчете см вместо формулы (3.4) используется формула
, (3.12)
где . (3.13)

Рис. 3.3. Коэффициент n в зависимости от vм и v
Причем n рассчитывается по формулам (3.11) при vм=v.
В случае предельно малых опасных скоростей ветра при f < 100 и vм<0,5 или f ? 100 и v < 0,5 расчет см выполняется по другой формуле:
, (3.14)
где mн = 2,86 ? m при f < 100, vм < 0,5;
mн = 0,9 при f ? 100, v < 0,5 . (3.15)
Расстояние xм от источника выбросов, при котором достигается максимальное значение концентрации см, определяется по выражению
, (3.16)
где безразмерный коэффициент d находится по формуле



при vм 0,5 ,
при 0,5 < vм 2,
при vм > 2. (3.17)
При f >100 или ? Т? 0 значение d находится по-другому:
d = 5,7
d = 11,4? v
d = 16 ?
при v 0,5 ,
при 0,5 < v 2 ,
при v > 2 . (3.18)
Значение опасной скорости uм на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение см, в случае f < 100 определяется по формуле:
uм = 0,5
uм = vм

при vм 0,5;
при 0,5 < vм 2;
при vм > 2. (3.19)
При f ? 100 или ? Т? 0 значение uм находится по другим выражениям:
uм = 0,5
uм = v
uм = 2,2
при v < 0,5 ,
при 0,5 v 2,
при v > 2 . (3.20)
Вопрос Как рассчитать распределение приземных концентраций под факелом выбросов для ортогональной координатной сетки [х, у]?
Ответ При опасной скорости ветра uм приземная концентрация вредных веществ с в атмосфере на различных расстояниях х от источника выброса определяется по формуле
c = s1 ? cм, (3.21)
где s1 - безразмерный коэффициент, зависящий от X = x/xм и коэффициента F, определяется по рис. 3.4 (приближенно) или по формуле:
s 1 = 3X4 - 8X3 + 6X2
при X 1 ,
s 1 =
при 1 < X 8,
s 1 =
при F 1,5 и X > 8,
s 1 =
при F > 1,5 и X > 8 . (3.22)

Рис. 3.4. Коэффициент s1 в зависимости от Х=х/хм и F
При низких источниках выброса H 10 м при X < 1 величина s1 в (3.21) заменяется на s1н, которая рассчитывается по формуле
s1н= 0,125? (10-H)+0,125? (H-2) ? s1 при 2Н<10. (3.23)
Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере cу на расстоянии у по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по концентрации с
су = s2 ? с, (3.24)
где s2 - безразмерный коэффициент, зависящий от скорости ветра u, м/c и отношения x/y , определяется по рис. 3.5 (приближённо) или по формуле:
s2 = (1 + 5 ? ty + 12,8 ? ty2 + 17 ? tу3 + 45,1 ? tу4)-2, (3.25)
где ty = u ? y2/x2 при u 5,
ty = 5 ? y2/x2 при u > 5. (3.26)

Рис. 3.5. Коэффициент s2 в зависимости от комплекса ty
Задача Определить максимальное значение концентрации cм газа SO2 и расстояние хм при неблагоприятных метеоусловиях для следующих исходных данных: А=240, V=10,8 м3/с, = 100 ? С, М=12 г/с, Н=35 м, D=1,4 м, ? =1. Наименования параметров приведены выше.
Решение Средняя скорость выхода газов из устья истечения выбросов определяется из формулы (3.5):
w0 = 10,8/(0,785? 1,42)=7,02 м/с.
Коэффициент F для газовых выбросов равен единице
F = 1.
Вспомогательные параметры f, vм , v, fe найдутся по (3.6) ... (3.9):
f=1000? 7,022? 1,4/(352? 100)=0,563;

v;
fe.
Коэффициент m рассчитается по формуле (3.10) при f <100 и f<fe (0,563<38,8):
m
Коэффициент n определится по формуле (3.11) при f<100:
n=1, т.к. vм? 2.
Максимальная концентрация SO2 в приземном слое воздуха найдется по (3.4):
cм.
Безразмерный коэффициент d вычислим по формуле (3.17) при vм>2
d.
Расстояние xм определим по формуле (3.16)
xм.
Задача При какой опасной скорости ветра будет достигнута концентрация cм=0,223 мг/м3? (Исходные данные из предыдущего решения.)
Решение Опасная скорость ветра uм при f>100 определится по формуле (3.19) при vм>2 и составит:
uм.
Задача Как распределяются приземные концентрации с по оси факела при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра? (Исходные данные из предыдущих ответов, если см=0,223 мг/м3, xм=430 м).
Решение Расчет концентраций на различных расстояниях х выполняется по формуле (3.21) с учетом (3.22) при F<1,5. Результаты расчета приведены в табл. 3.5.
Таблица 3.5
Распределение концентрации вредного вещества (SO2)
под осью факела
Параметр
Значение
х
100
200
300
400
500
600
800
1000
1200
1400
1600
2000
4300
Х
0,23
0,46
0,70
0,93
1,16
1,62
1,86
2,32
2,79
3,26
3,72
4,65
10
s1
0,232
0,633
0,914
0,999
0,961
0,902
0,78
0,664
0,562
0,476
0,404
0,296
0,079
c
0,052
0,142
0,204
0,223
0,215
0,202
0,174
0,149
0,126
0,106
0,09
0,066
0,018
В качестве примера рассмотрим расчет концентрации для трех точек х=300; 1000; 4300, для которых соответственно получим Х=0,7; 2,32; 10:
c=(3? 0,74-8? 0,73 +6? 0,72)? 0,223=(0,72-2,74+2,94)? 0,223=2,04;
с=1,13? 0,223/(0,13? 2,322+1)=0,252/1,70=1,49;
с=10? 0,223/(3,58? 100-35,2? 10+120)=0,018 мг/м3.
Задача Как распределяются приземные концентрации с в точках, удаленных от оси факела на расстояниях у при условиях, взятых из предыдущего ответа?
Решение Поскольку расчет выполняется для опасной скорости ветра, u=uм=2,2 м/с.
Определим значение концентрации SO2 в точке с координатами [х=1000 м, у=100 м] по формулам (3.26), (3.25), (3.24), учитывая, что u? 5:
ty = 2,2? 1002/10002 = 0,022;
s2 = 1/(1+5? 0,022+12,8? 0,0222+17? 0,0223+45,1? 0,0224)2 = 0,8;
cy = 0,8? 0,149 = 0,119 мг/м3 .
Для других координат значения концентраций приведены в табл. 3.6, используя которую и расчеты с другими х и y, построено поле концентраций SO2 (рис. 3.6).
Таблица 3.6
Поле концентрации SO2 при опасной скорости ветра и неблагоприятных метеоусловиях (cy? 1000 или cy в мкг/м3)
y,
м
х, м
100
200
300
400
500
600
800
1000
1200
1400
1600
0
52
142
204
223
215
202
174
149
126
106
90
50
0
36
112
159
173
174
160
141
121
104
88
100
0
1
18
57
90
110
124
119
108
95
83
150
0
1
11
30
52
81
91
89
83
75
200
0

1
7
18
45
62
69
68
64
250
0

1
5
21
38
32
53
53

Рис. 3.6. Поле концентраций SO2 в приземном слое воздуха в виде линий постоянного уровня (вверху даны расстояния х, кратные высоте источника выброса Н)
Вопрос Как рассчитывается поле концентраций для неблагоприятных метеоусловий и скорости ветра u, м/с, отличающейся от опасной?
Ответ Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества cмu, мг/м3, находится по формуле
cмu=r? cм , (3.27)
где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения U=u/uм по рис. 3.7 (приближённо) или по формуле:
r=0,67? U+1,67? U2-1,34? U3
r=3U/(2U2-U+2)
при U? 1,
при U>1. (3.28)
Эту формулу можно использовать при u? 0,5 м/с.
Расстояние от источника выбросов xмu, на котором приземная концентрация составит cмu найдётся по формуле
xмu = p? xм , (3.29)
где p - безразмерный коэффициент, зависящий от U.
p=3
p=8,43? (1-U)5+1
p=0,32? U+0,68
при U? 0,25;
при 0,25<U? 1;
при U>1. (3.30)

Рис. 3.7. Коэффициенты r и p для расчёта cмu при скоростях ветра,
отличающихся от опасной
Поле концентрации при uuм рассчитывается по формулам (3.21)...(3.26), где вместо cм и xм подставляются значения смu и xмu.
Задача Как уменьшится концентрация c в точке с [x=1000, y=100] при скорости ветра u=4,4 м/с, т.е. в два раза превышающей опасную uм=2,2? Исходные данные из предыдущих расчётов.
Решение Максимальная концентрация cмu находится по формуле (3.27) с учётом (3.28) и U=u/uм=4,4/2,2=2, (U>1):
r=3? 2/(2? 22-2+2)=0,75;
cмu=0,75? 0,223=0,167 мг/м3.
Расстояние xмu рассчитаем по формуле (3.29) с учётом (3.30)
р=0,32? 2+0,68=1,32; xмu=1,32? 430=568 м.
Концентрация cu под осью факела на расстоянии x=1000 м по (3.21) с учётом (3.22):
Х=1000/568=1,76; 1<Х? 8;
s1=1,13/(0,13? 1,762+1)=0,81; сu=0,81? 0,167=0,135 мг/м3.
Концентрация в точке [х=1000, у=100] по формуле (3.24) с учётом (3.25) и U>5:
ty=4,4? 1002/10002=0,044;
s2=1/(1+5? 0,044+12,8? 0,0442+17? 0,0443+45,1? 0,0444)2=0,64
cyu=0,64? 0,135=0,087 мг/м3.
Таким образом, cмu уменьшилась на 24 %, xмu - увеличилось на 32 %, а cyu - уменьшилась на [(0,119/0,087)-1]? 100=37 %.
Вопрос Как рассчитываются поля концентраций, если в выбросах содержится несколько вредных веществ?
Ответ Расчет проводится для каждого вещества отдельно по формулам, рассмотренным выше, причем для упрощения расчета величин см и хм для второго и последующего веществ могут использоваться значения см и хм, найденные в предыдущих решениях для первого вещества.
Например, если в выбросах содержатся три вредных вещества SO2, NO2 и зола с массовыми расходами Mso2 , MNO2, MЗ и известны значения сSO2, cSO2м, хSO2м, то концентрации с NO2 могут быть найдены по соотношению
с NO2=cSO2? MNO2/МSO2, (3.31)
где сSO2 - концентрации SO2 тех же точек [x, y], что и искомая концентрация сNОx.
Поскольку коэффициенты F в (3.4) для газов и золы различны, по упрощенным соотношениям можно найти только сзм и хзм, используя формулы:
сзм = сSO2м ? Мз/МSO2, (3.32)
xзм = xSO2м ? (5 - Fз)/4. (3.33)
Задача Рассчитать концентрацию NO2 и золы в точках [xм, y=0] и [x=1000, y=100] при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра, если МSO2 =12, MNO2 =0,4, Мз=3 г/с, использовав данные предыдущих расчетов для SO2.

<< Пред. стр.

страница 3
(всего 13)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign