Определить массовые выбросы загрязняющих веществ от котлоагрегатов котельной и сопутствующего склада топлива. Исходные данные пред­ставлены ниже в таблице 1. Характеристика топлива приведена в таблице 2. Котельная работает в отопительном режиме.

Для котельной проанализировать режим ее работы, нагрузку оборудо­вания, обосновать выбор максимального расхода топлива. При оформлении расчетной части привести расчетные формулы со всеми пояснениями. Пара­метры оборудования выбираются из справочной литературы и материалов курса. Недостающие параметры принимаются самостоятельно, выбор пара­метров обосновывается. Результаты расчетов выбросов по каждому участку желательно оформить в табличном виде.

Решение:

Таблица 1

Исходные данные

Характеристика топлива приведена в табл. 2

Таблица 2

Валовый выброс твердых частиц в воздух с дымовыми газами, рассчитывается по формулам при сжигании твердых топлив определяется по формуле:

где В – расход топлива на работу котлоагрегата за отчетный период на номинальной (максимальной) нагрузке, т/год;

 – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (в расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок);

 – доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе), принимается равной 20 для топок с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками

 – зольность топлива на рабочую массу, %;

 – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %, принимаются равными 6,5 % для топок с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками

  – низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

= 0,01*1200*(1-0,2) (20*14,3 + 6,5 *1,45/32,68 ) = 2748,4 т/год

1 калория = 4,18 Дж

Q` = 6045/4,18 = 1446,17 кДж/кг = 1,45 МДж/кг

В расчете на два котла количество выбросов твердых частиц удваивается и составляет 5496,8 т/год

Количество серы диоксида SO₂ M , г/с, выбрасываемой в атмосферный воздух с дымовыми газами, рассчитывается по формуле:

В – расход топлива на работу котлоагрегата при номинальной (максимальной) нагрузке, кг/с;

   – содержание серы в рабочей массе топлива, %;

. – доля серы оксидов, связываемых летучей золой в котле, для каменных углей марки Г равны 0,08

 – доля серы оксидов, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц. Доля серы оксидов, улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается равной нулю.

= 0,02*1200 * 0,5 (1 – 0,08) (1-0)*10³ = 11040 г/с

Валовый выброс серы диоксида, поступающего в атмосферный воздух с дымовыми газами дымовыми газами т/год, рассчитывается по формуле:

 = 0,02*1200*0,5 (1-0,08) (1-0) = 11,04 т/год

или в расчете на два котла валовый выброс серы диоксида составляет 11,04 т/год

Задача 2

Выполнить расчет рассеивания примесей в приземном слое атмосферы. Объект обследования - котельная, расчеты выбросов от которой выполнены в контрольной работе № 1. Определяются приземные концентрации веществ на территории предприятия (2-3 точки), на границе санитарно-защитной зоны и в жилой зоне. Площадка предприятия размером 200x300 м, месторасполо­жение дымовой трубы выбирается самостоятельно. Размер санитарно-защитной зоны 100 м, расстояние до ближайшей жилой зоны от границы предприятия - 300 м. Проводится анализ уровня загрязнения воздуха, при необходимости предлагаются мероприятия по снижению выбросов.

Параметры дымовой трубы приведены в таблице № 3.

Таблица 3

Решение:

Высота выброса и скорость газового потока. С увеличением высоты трубы и скорости выбрасываемого газового потока эффективность рассеивания  загрязнений   увеличивается, т.е. рассевание выбросов происходит в большем объеме атмосферного воздуха, над большей площадью поверхности земли.

Схема рассеивания и распределения концентраций вредных веществ в приземном  слое атмосферы под факелом высокого и мощного источника выбросов.

Методика расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах, основана на определении концентраций этих веществ (мг/м3) в приземном слое воздуха. Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется  по наибольшему рассчитанному значению концентрации вредных веществ, которое может установиться на некотором расстоянии от источника выброса при наиболее неблагоприятных метеоусловиях (скорость ветра достигает опасного значения, наблюдается интенсивный турбулентный вертикальный обмен и др.).Расчет рассеивания выбросов  проводится по ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ содержащихся в выбросах предприятий»

Методика расчета приземных концентраций:

Максимальная приземная концентрация вредного вещества (, мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии (м)    от источника:

для горячих источников (>> 0)

Н - высота трубы, м;

- масса выбрасываемого в атмосферу в единицу времени вещества, г/с;

 - разность температур  выбрасываемых газов и  атмосферного воздуха

- полный расход выбрасываемых газов на срезе трубы, м³ /с определяется по формуле

                    , где   (4)

(м) - диаметр устья источника;

 (м/с) - средняя скорость выхода газов из источника выбросов;

 - безмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа. Для равнинного ландшафта ;

                  - коэффициенты, определение которых дано ниже.

А  -коэффициент стратификации атмосферы, для Западной Сибири равен 200

 - коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере

Для газовых выбросов,мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна 0

Коэффициенты  и , учитывающие подъем факела под трубой

 Значение этих коэффициентов определяются по вспомогательным величинам, вычисляемым в свою очередь по конструктивным параметрам:

Коэффициент определяется по формуле:

 при      

      при                                 

 В случаях, когда    коэффициент   вычисляется при

Коэффициент при  определяется в зависимости от :

а) = 1                                                     при   ;               

б)  при         

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

, где         

безразмерный коэффициент  при  < 100 находится по формулам:

            при ;           

      при ;     

        при ;              

Расчет:

Н -высота трубы, м;

- масса выбрасываемого в атмосферу в единицу времени вещества, г/с;

 - разность температур  выбрасываемых газов и  атмосферного воздуха

       - полный расход выбрасываемых газов на срезе трубы, м³ /с определяется по формуле

Принимаем температуру атмосферы равной 20 С

 ₌ 3,14*0,6²/4 * 0,5 = 0,1413 м³ /с

   = 1000 * 0,5² * 0,6/ 25² (260-20) = 0,001

 = 1/(0,67+0,1*√0,001 + 0,34*³√0,001) = 1,41

 = 0,65 * ³√0,5*240/25 = 1,09

 = 0,532*1,09² – 2,13*1,09 + 3,13 =1,44

 ₌ 200*5496,8* 1*1,41*1,44*1/25² √0,5*240 = 226,49 мг/м³

 = 800*(1,09³) = 1036

 = 2,48 (1+0,28³√1036 ) = 9,5

 = 5-1/4 * 25*9,5 = 237,6 м

Площадка предприятия размером 200x300 м, месторасполо­жение дымовой трубы выбирается самостоятельно. Размер санитарно-защитной зоны 100 м, расстояние до ближайшей жилой зоны от границы предприятия - 300 м.

Найдем значения приземных концентраций на расстоянии 100 м и 300 м от источника:

- 100м – Х / Х_м  = 100/237,6= 0,42

- 300м – Х / Х_м  = 300/237,6= 1,26

S = 3 (X_i / Х_м)⁴ - 8 (X_i / Х_м)³ + 6(X_i / Х_м)² при  X_i / Х_м ≤1

 S (100 м)= 3 (X_i / Х_м)⁴ - 8 (X_i / Х_м)³ + 6(X_i / Х_м)² = 3 0,42⁴ – 8*0,42³ + 6*0,42² = 0,22-0,59+1,06 = 0,69

S = 1.13 / (0.13 (X_i / Х_м)²  + 1)  при 1< X_i / Х_м  ≤ 8;

 S (300 м)= 1.13 / (0.13 (X_i / Х_м)²  + 1)  = 1,13/0,13*0,42² + 1 = 1,1

Тогда найдем значения приземной концентрации вредного вещества:

 С_i  = S * C_м

С _(100м) =0,42 * 226,49 = 95,12 мг/м³

С _(300м) =1,26* 226,49* =285,37  мг/м³

График рассеивания примесей в приземном слое атмосферы представлен на рис.

Рисунок. График рассеивания примесей в приземном слое атмосферы

Список литературы

1. Букс И.И., Фомин С.А. Экологическая экспертиза и оценка воздей­ствия на окружающую среду (ОВОС): Программа курса и учебные материа­лы. - М: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 214 с.

2. Васильев С.А., Фомин С.А. Экологическая экспертиза и оценка воз­действия   на  окружающую   среду:   Учебно-методическое   пособие.   -  М.: МНЭПУ, 2003. - 344 с.

3. Дьяконов К.Н., Дончева А.В. Экологическое проектирование и экс­пертиза: Учебник. - М.: Аспект Пресс, 2002. - 322 с.

4 Максименко Ю.Л., Горкина И.Д. Оценка воздействия на окружаю­щую среду: Пособие для практиков. - М.: РИФИА, 1996. - 346 с.

5. Берлянд М.Е. Прогнозирование и регулирование загрязнений атмо­сферы. - Л.: Гидрометиоиздат, 1985. - 272 с.

6. Муравьев   А.   Г.   Оценка   экологического   состояния   природно-антропогенного комплекса: Учебное пособие / Федерация экологического образования. —2-е изд., доп. и расш. — СПб.: Крисмас+, 2000. — 128 с.

7. ерп О.М., Виниченко В.Н., Хотулева М.В. Экологическая оценка и экологическая экспертиза. - М.: СэС, 2001. - 309 с.

8. Василенко В.А. Экологическое обоснование хозяйственных реше­ний: Аналитический обзор / В.А. Василенко. - Новосибирск: ГПНТБ, 2001. -137 с. (Экология. - Вып. 60).

9. Ли Н. Экологическая экспертиза: Учебное руководство. - М.: Эко-прос, 1995.-234 с.

10. Порфирьев Б.Н. Экологическая экспертиза и риск технологий. - М.: ВИНИТИ, 1990.-124 с.

11. Рыбальский Н.Г., Жакетов О.Л., Ульянова А.Е. Экологические ас­пекты экспертизы проектов. - М.: ВНИИИПИ, 1989. - 98 с.

12. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления: Учебник. - М.: КолосС, 2003. - 230 с.

13. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учебн. пос. / Д.А. Кривошеим, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. - М.: Высшая школа, 2003.-344 с.

14. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г., Новиков ВТ., Алексеев Н.А. Лакокрасочные материалы и покрытия на их основе: Методическое пособие по выполнению практических заданий. - Томск: Изд. ТПУ, 2002. - 41 с.

15. Бондалетова Л.И., Новиков В.Т., Алексеев Н.А. Расчет выбросов за­грязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельных: Методическое пособие по выполнению практических заданий. - Томск: Изд-во ТПУ, 2000. - 39 с.