МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный
технический университет
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
ВЫБРОСАМИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Методические указания
к практической работе
для студентов всех инженерных направлений
Электронное издание локального распространения
Одобрено
редакционно-издательским
советом Саратовского
государственного
технического университета
Саратов – 2006
1
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
Составители: Макарова Алевтина Алексеевна
Рецензент Л.А. Сафронова
410054, Саратов, ул. Политехническая, 77
Научно-техническая библиотека СГТУ
Тел.: 52-63-81, 52-56-01
http://lib.sstu.ru
Регистрационный
номер 060171Э
© Саратовский государственный
технический университет, 2006
2
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
ВЫБРОСАМИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Цель работы:
1)
разработка поведения примеси в атмосфере; установление зависимости уровня концентрации, создаваемой выбросами предприятий,
от местоположения
источника выбросов, особенностей газовоздушной смеси, выходящей из источника, орографических и метеорологических параметров, режима работы предприятия;
2)
определение зоны повышенной концентрации, создаваемой
выбросами газовоздушной смеси из источника;
3)
разработка комплекса атмосфероохраннных мероприятий по
снижению уровня концентрации, проведение контрольных расчетов, подтверждающих достаточность мероприятия.
Основные понятия:
Зона повышенной концентрации (ЗПК) - территория с уровнем концентрации больше одного ПДК.
Атмосфероохраннные мероприятия - комплекс организационнотехнических решений, направленных на снижение уровня воздействия на
воздушный бассейн.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
1.
Определение максимального значения приземной концентрации вредного вещества См (мг/м 3) при выбросе газовоздушной смеси
проводится в зависимости от расположения источников относительно
друг друга.
1.1.
Если источники находятся на расстоянии более 10м друг от
друга, то значение См определяется по формуле:
Cмi 
AM i F mn
H 2 3 V1T
(1)
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации
атмосферы, безразмерный; согласно (1) для территории от 50o с.ш. до 52o
с.ш. равен 180;
Mi - масса ί - го вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в
единицу времени, г/с;
F - коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ
в атмосферном воздухе, безразмерный; равен:
3
а) для газообразных вредных веществ – 1; б) для прочих веществ в
зависимости от КПД очистки – при КПД > 90% - 2; 75-90% - 2,5; в) менее
75% и при отсутствии очистки – 3;
Н - высота источника над уровнем земли, м;
V1 - расход газовоздушной сеси, м3 /с;
T - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной
смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной согласно СниП 2.01.01. –82 средней максимальной температуре наружного
воздуха наиболее жаркого месяца года 20,6o;
 - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, безразмерный; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот не превышающим 50м на 1 км, равен 1;
m, n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются в зависимости от
параметров ƒ, υм :
02  Д
f 1000 2
,
H T
(2)
где  - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;
Д - диаметр устья источника выброса, м.
vn = 0.653
V  
H
(3)
Коэффициент m определяется в зависимости от ƒ по формуле:
при f <100 
m=
при f 100
1
0,67+0,4 f +0,34 3 f
1,47
m
3f
(4)
(5)
Коэффициент n определяется в зависимости от υм по формуле:
при 
м
2
при 0,5 
м
n=1
 2  n=0,532
(6)
2
 2,13  3,13
м
м
при 
(7)
 0,5 
n=4,4
(8)
м
м
1.2 Для близко расположенных источников выбросов (менее 10м)
определяем суммарную концентрацию по формуле:
4
N
См= АМ F mn 3
V T
H2
(9)
где M - суммарная мощность выброса всеми истониками в атмосферу, г/с;
V - суммарный расход газовоздушной смеси от всех источников выброса, м/с;
N - количество источников выброса.
2. Определение расстояния Х м (м) от источника выброса, на котором приземная концентрация См (мг/м3) достигнет максимального значения.
Xм=5 F  H
4
ƒ, 
(10)
где α - безразмерный коэффициент, определяется в зависимости от
, ' , ƒe ,
м
м
 м' =1,3  Д
H
ƒe = 800 ( ' )3
м
(11)
,
(12)
при ƒ < 100
 м ≤ 0,5 → α = 2,48 (1 + 0,28 3 f
е),
0,5 <  ≤ 2 → α = 4,95 υм (1 + 0,28 3
м
м
>2→α=7

при ƒ > 100
 ' ≤ 0,5 → α = 5,7
м
( 1 + 0,28 3
f
,
 м'
> 2 → α = 16
f
) ,
(14)
(15)
(16)
0,5 < ' ≤ 2 → α = 11,4 ' ,
м
),
(13)
(17)
м
 м' .
(18)
3. Разработка комплекса атмосфероохраннных мероприятий (установка пылегазоочистного оборудования, изменение режимов работы тех-
5
нологического оборудования, увеличение высоты источника выборов),
направленных на снижение уровня концентрации до значений ПДК.
Атмосфероохранные мероприятия разрабатываются только для веществ, создающих концентрацию выше ПДК.
Выбор мероприятия зависит от уровня загрязнения, создаваемого источником выброса, и расстояния, на котором фиксируется максимальная
концентрация. При уровне загрязнения от 1 до 1,5 ПДК и расстоянии до
400м достаточно провести увеличение высоты источника выброса, способствующее лучшему рассеиванию примеси в атмосфере.
При уровне загрязнения выше 1,5 ПДК и расстоянии более 400 м
необходимо оборудовать источник выброса пылегазоочистными установками. При выборе пылегазоочистного оборудования необходимо учитывать степень очистки, а также исключить возможность образования нерастворимых соединений веществ, приводящих к закупорке выходных
отверстий и выводу установки из действия.
Приведем эффектность ряда основных пылегазоулавливающих аппаратов:

пылеосадительная камера - 80%

фильтры - 99%

циклоны - 95%

скрубберы с мокрой очисткой - 99,5%
В случае недостаточности установки одного аппарата возможна
установка несколько последовательно стоящих аппаратов, например,
фильтры – циклон; фильтр – скруббер; циклон – пылеосадительная камера; фильтр – циклон - пылеосадительная камера; батарейные циклоны.
Эффективность таких установок (%) определяется по формуле:
К = 1 – (1 – К1)(1 – К2)…(1 – Кn) ,
(19)
где К1,К2,…,Кn - эффективность первого, второго и последующих
аппаратов.
В качестве атмосфероохранного мероприятия может быть использовано изменение режима работы технологического оборудования, например, не совместное, а последовательное выполнение ряда операций. Использование данного мероприятия не связано с затратами, но требует
знаний техпроцесса. Не подходит для непрерывного техпроцесса (например, химическое производство).
4.
Определение зоны повышенной концентрации.
Алгоритм выполнения расчетов:
1.
Определение параметра ƒ
2.
Определение параметра 
м
6
3.
Определение параметра
м
4.
Определение параметра ƒe
5.
Определение коэффициента m
6.
Определение коэффициента n
7.
Определение максимальной приземной концентрации по
каждому веществу с учетом местоположения источников выбросов относительно друг друга.
8.
Сравнение максимальной приземной концентрации, создаваемой выбросами предприятий с ПДК.
9.
Определение безразмерного коэффициента α.
10.
Определение расстояния Хм.
11.
Выявление ЭПК с учетом Хм.
12.
Определение достаточности предложенных мероприятий.
Проведение контрольных расчетов максимального значения приземной
концентрации См.
Определение результатов работы.
1.
Заполнение таблицы 2 по расчету См, Хм.
2.
Описание предлагаемого атмосфероохранного мероприятия с
указанием принципа и коэффициента очистки.
3.
Заполнение таблицы 3 по расчету См.
4.
Выводы.
Таблица 1
Значение максимально разовой ПДК некоторых веществ
Наименование вещества
Значение ПДК м.р.,
мг/м
1.
Пыль апатита
0,1
2.
Аммиак
0,2
3.
Зола
0,05
4.
Ксилол
0,2
5.
Оксиды азота
0,085
6.
Оксиды марганца
0,01
7.
Водород втористый
0,02
8.
Пыль извести
0,2
9.
Пыль неорганическая
0,5
10. Пыль цемента
0,3
11. Сера
0,07
12. Сернистый ангидрид
0,5
13. Сварочный аэрозоль
0,5
14. Сварочный аэрозоль
0,5
15. Оксид углерода
5,0
16. Свинец
0,003
7
Таблица 2
Расчет максимального значения приземной концентрации вещества
и расстояния до проведения атмосфероохранных мероприятий
№ исНаименоЗначение
точни- вание
ƒ  м  м' ƒe m n F T Н V1 A Мi  См α
ка вы- вещества
броса
Таблица 3
Расчет максимального значения приземной концентрации вещества и
расстояния после проведения атмосферных мероприятий
№ исНаименоЗначение

'
точни- вание
ƒ
м  м ƒe m n F T Н V1 A Мi  См α
ка вы- вещества
броса
8
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе
вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД – 86. /
Методика Л.: Гидрометеоиздат, 1967, 93с.
2.
Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в
промышленности строительных материалов./ Ф.Г.Банит, А.Д.Мальгин.
М.: Стройиздат, 1979, 357с.
3.
Эльтерман В.М. Охрана воздушной среды на химических и
нефтехтмических предприятиях./ В.М. Эльтерман. М.: Химия, 1985, 160с.
4.
Аникеев В.А. Технологические аспекты охраны окружающей
среды. / В.А. Аникеев, И.З. Кони, Ф.В. Скалкин. Л.: Гидрометеоиздат,
1982, 252с.
5.
Массообменные аппараты с подвесной насадкой для очистки
газов и пылеулавливания. Обзорная информация, серия ООС и РИПР.
Вып. 10(89)./ М.: НИИТЭХИМ, 1989,69с.
6.
Утилизация слабосернистых газов сухими методами за рубежом. Обзорная информация, серия ООС, вып 1. /М.: 1982, 84с.
9
10