Исходные данные. Имеется котельнаяс одиночным источником выбросов, котораяработает на мазуте и производит вредные выбросы

Имеется котельнаяс одиночным источником выбросов, котораяработает на мазуте и производит вредные выбросы, представленные окислами углерода СО (оксидами азота N0₂, серы SO₂, ванадия V₂0₅ и золой). Котельная имеет одну дымовую трубу с диаметром ее устья D=1, 4 м и высотой Н=35 м. Скорость выхода газовоздушной смеси составляет =7 м/с, ее температура T_г=+125°С. Средняя температура самого жаркого месяца года равна Т_в=+25°С.

Фоновые концентрации С_ф вредных веществ по данным санитарно-эпидемиологической службы составляют: СО=2 мг/м³ (N0₂=0, 03 мг/м³; SO₂=0, 2 мг/м³; V₂O₅=0, 005 мг/м³ и золы - 0, 1 мг/м³). Предельно-допустимые концентрации (ПДК - разовые) вредных веществ приведены в табл.2. ПДК=5, 0 мг/м³.

Котельная расположена в Московской области, местность ровная, с перепадом высот менее 25 м. Степень очистки пылегазоочистного оборудования - 80%. В районе расположения котельной среднегодовая повторяемость направления ветров (при вось­мирумбовой розе ветров) составляет С - 17%, СВ- 17%, В - 16%, ЮВ - 12%, Ю - 10%, ЮЗ - 7%, 3-9%, СЗ - 12%.

РАСЧЕТ

Определение величины ПДВ (г/с) для окиси углерода СО, которая рассчитывается (по каждому из вредных веществ) по формуле:

, г/с, (1)

где: Спдк - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/м³,

С_ф -фоновая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Н - высота источника выброса, м;

W - расход газовоздушной смеси, м³/с, который определяется по формуле:

= , м³/с, (2)

- скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D - диаметр устья трубы, м.

T - разница температур выбрасываемого газовоздушного потока Т_г и окружающего воздуха Т_в, °С:

Т=Т_г – Т_в=125–25=100 °С (3)

Т_в - средняя температура самого жаркого месяца, а для котельных, работающих только для отопления, Тв - средняя температура самого холодного месяца года

А - коэффициент стратификации, учитывающий вертикальные перемещения воздуха в зависимости от степени расчлененности рельефа. Коэффициент А изменяется от 120 до 250.

А=140 - для Московской области.

F - безразмерный коэффициент, учитываю­щий скорость оседания вредных веществ. Для легких газов, у которых скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0, F=1, а для мелкодисперсных аэрозолей и тяжелых газов:

F=2, 0 при степени очистки 90%;

F=2, 5 " - " 75-90%;

F=3, 0 " - " < 75%.

Для любых загрязняющих веществ в присутствии паров воды F=3, 0.

F=1, т.к. СО - легкий газ, у которого скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0.

m и n - безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси и зависящие от соотношения высоты источника выброса, его диаметра, скорости и температуры отходящих газов.

Для круглых источников m и n рассчитываются по формулам:

= ; (4)

где при параметре f< 100 (а это почти всегда в стандартных источниках),

f=1000· = , (5)

n = 0, 532 ^. V² – 2, 13 ^. V + 3, 13=

0, 532^.2, 04²–2, 13^.2, 04+3, 13=0, 532^.4, 16-2, 13^.2, 04+3, 13=2, 21-4, 34=3, 13=1, 0. (6)

При скорости ветра, изменяющейся в пределах 0, 5< Vветра≤ 2, м/с

V = 0, 65^. = 0, 65^. 0, 65^.3, 14=2, 04 (7)

- коэффициент, учитывающий влияние рельефа. При перепаде высот менее 50 м =1, при перепаде высот более 50 м > 1 и зависит от соотношения высоты трубы и высоты препятствия (Н/h₀), а также от соотношения ширины и высоты препятствия (а/h).

, т.к. местность ровная, с перепадом высот менее 50 м;

Тогда величина ПДВ по СО рассчитается по формуле:

=

= , г/с.

2. Определение максимальной концентрации (М_х) СО.

Примем, что замеренное количество выбрасываемой окиси уг­лерода М_х составило 60% от величины ПДВ, т.е. М_х=0, 6^. 227, 9^.136, 7 г/с.

С_max = = , мг/м³(8)

Проверим, соблюдается ли основное законодательное требование по охране воздуха: С_х ≤ ПДК:

С_max + С_ф= 1, 85 +2, 0=3, 85 мг/м³ < ПДК ( 5 мг/м³).

Расстояние от источника загрязнения, на котором наблюдается максимальная концентрация окиси углерода, равна:

l_max = , м(9)

где d - аэродинамический коэффициент.

При холодных выбросах, когда ~ 0°С, d = 5, 7; при горячих выбросах, то есть > > 5°С, коэффициент d определяется по формуле:

d=2, 48∙ [1+0, 28 =2, 48 ∙ [1+0, 28 ]= (10)

2, 48 ^. [1+0, 28 ^. 9, 23^.(1, 3 ]=2, 48 ^. [1+2, 58^.(1, 3 ]=

2, 48 [1+2, 58 ^. 0, 36]=2, 48 ^. 1, 92=4, 72;

тогда l _max= ≈ 165 м.

3. Построение кривой распределения концентрации СО по оси факела. Для упрощения расчетов величину l_x принимаем равной 1/3, 2/3, 1, 33 и 1, 66 от l _max. Таким образом, определим концентрацию окиси углерода на расстоянии 55, 110, 220 и 275 м от источника загрязнения (котельной) (рис. 1).

Находим С_х по формуле:

С_х=С_max∙ S_0-lx (11)

где С_x - концентрация загрязнения в любой точке по оси факела, мг/м³;

S_0-lx - коэффициент пересчета от максимальной концентрации С_max к концентрации загрязнения в любой точке на расстоянии l _x от источника выброса.

Коэффициент S_0-lx определяется:

при < 1: S_0-lx=3^.()⁴ – 8^.()³ + 6^.()², (12)

при 1 < ≤ 8: S_0-lx= . (13)

Кривая распределения приземных концентраций по оси факела строится по величине максимальной концентрации и какминимум четырем точкам на различных расстояниях от источника выброса.

Коэффициент S_0-lx определяется:

при < 1: S_0-55 = 3^.()⁴ – 8^.()³ + 6^.()² = 3()⁴ - 8()³ – 6 ()² = 0, 41;

С₁ = 1, 85 ∙ 0, 41 = 0, 76 мг/м³;

S_0-110 = 3^.()⁴ – 8^.()³ + 6^.()² = 3()⁴ - 8()³ – 6 ()² = 0, 89;

С₂ = 1, 85 ∙ 0, 89 = 1, 65 мг/м³;

при 1 < ≤ 8 S_0-220= =

С₃ = 1, 85 ^..0, 96^.=1, 78 мг/м³;

S_0-275= =

С₄ = 1, 85 ^. 0, 83 ^.= 1, 54 мг/м³.

Рис. 1. Кривая распределения концентраций загрязнения СО по оси факела

* Зона максимального загрязнения принимается при концентрации выше значения 0, 75 от С_мах.