РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра экологии и природопользования
Л.А. ЧЕРНОВСКИЙ
РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ
Методическое указание к лабораторной работе
по дисциплине «Техногенные системы и экологический риск»
НОВОСИБИРСК
Приведенная ниже методика расчёта применима для вновь строящихся предприятий.
Минимальная высота дымовой трубы, при которой обеспечивается
концентрация загрязняющих веществ в приземном слое не выше ПДК для
населённых пунктов (ПДКсс), рассчитывается по формуле:
H
AMFmn
,
ПДК  Сф 3 V Т г  Т в 
(1)
где H - высота дымовой трубы над уровнем земли, м;
A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, имеет размерность:
с2/3*мг*град1/3/г, для Нижнего Поволжья, Сибири, Дальнего Востока принимают A = 200; для севера и северо-запада Европейской территории России,
среднего Поволжья и Урала принимают А = 160; для центральной части
европейской территории России А = 140;
M – мощность выброса (количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени), г/с;
F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания
вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ – сернистого газа, сероуглерода и т.п. и мелкодисперсных аэрозолей
– пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых не превышает 5 см/с, принимается F = 1. Для остальных аэрозолей, выбрасываемых с
предварительной очисткой или без неё, коэффициент F принимается следующим образом:
F=2
при эффективности очистки более 90%;
F = 2,5
при эффективности очистки 75 – 90%;
F=3
при эффективности очистки менее 75% (или при отсутствии очистки);
m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода
газовоздушной смеси из устья источника выброса;
 - безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности
(для равнинной местности  = 1);
ПДК – ПДКсс выбрасываемого загрязнителя, мг/ м3;
Сф – концентрация загрязняющего вещества в атмосфере, мг/ м3;
V - объем газовоздушной смеси, м3/с, определяемый как произведение площади (м2) устья источника выброса (площадь сечения выхода трубы) на среднюю скорость (W, м/с) выхода газовоздушной смеси из устья
трубы;
Tг, град - температура выбрасываемой газовоздушной смеси, величину которой определяют по технологическим нормативам действующим
для данного производства;
Tв, град - температура окружающего атмосферного воздуха, за которую принимают среднюю температуру наружного воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца года (по СНиП 11-1-82 “Строительная климатология и
геофизика”), Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Tв равными средним температурам наружного воздуха самого холодного месяца, для которого
характерны наибольшие выбросы вредных веществ.
Величины M и V определяются расчетом в технологической части
проекта или принимаются в соответствии с действующим для данного производства нормативом. При наличии очистки выбросов от вредных веществ
значение M принимается по содержанию вредных веществ в газовоздушной
смеси после очистных устройств.
Коэффициенты m и n зависят от Н, поэтому высоту трубы рассчитывают в два этапа.
На первом этапе m и n принимают равными единице и по уравнению 1определяют высоту трубы.
На втором этапе уточняют значения m и n. Для чего сначала рассчитывают коэффициенты f и vм по формулам:
W 2D
f  10 2
,
H Tг  Tв 
3
vм  0,653
V Tг  Tв 
,
H
(2)
(3)
где D – диаметр устья трубы, м.
Затем рассчитывают значение m и n по следующим формулам:
1
;
(4)
0,67  0,1 f  0,343 f
vм  0,3
n = 3;
(5)
0,3 < vм  2
n = 3  vм  0,34,36  vм  ; (6)
m
при
при
при
vм > 2
n = 1,
(7)
После уточнения значения величин m и n производят перерасчёт
величины Н.
Если из трубы выбрасывается несколько загрязнителей, то высоту
трубы следует брать по наибольшему значению, которое получается при
расчёте по уравнению 1 для каждого загрязнителя.
Кроме того, следует учитывать, что высота трубы должна превосходить высоту расположенных вблизи зданий не менее, чем в 2,5 раза.
Пример
1. Определить высоту трубы строящейся в Сибири на равнинной
местности ТЭС, если проектом предусмотрен объём выброса 277 м3/с; количество выбрасываемого NO2 95 г/с; перепад температур между газовоздушной смесью и атмосферным воздухом – 85С; диаметр устья трубы – 5,8
м. Фоновая концентрация диоксида азота – 0,01 мг/м3, ПДК – 0,04 мг/м3 (см.
приложение).
а) Принимаем m, n, , F (газ) равными 1.
По формуле 1 находим
H
AMFmn
=
ПДК  Сф 3 V Т г  Т в 
200  95 111
= 148,6 м.
0,04  0,013 277  85
б) Уточняем m и n. Для чего сначала определяем среднюю скорость
(W, м/с) выхода газовоздушной смеси из устья трубы
W
4V
4  277
=
= 10,48 м/с;
2
D 3.14  5.82
затем f и v по формулам 2 и 3 соответственно:
1000  10,48 2  5,8
W 2D
=
= 0,34;
f  10 2
H Tг  Tв 
148,6 2  85
3
vм  0,653
V Tг  Tв 
277  85
= 0,65  3
= 3,5 .
148,6
H
Теперь рассчитываем m и n по формулам 4 и 7 соответственно.
1
=
0,67  0,1 f  0,343 f
1
=
= 1,03;
0,67  0,1 0,34  0,34  3 0,34
m
n = 1, так как vм  2.
в) По формуле 1 уточняем высоту трубы
H
AMFmn
=
ПДК  Сф 3 V Т г  Т в 
200  95 1,03 11
= 150,9 м.
0,04  0,013 277  85
Задание
1. Определить минимальную высоту трубы котельной, при которой
обеспечивается концентрация загрязняющих веществ в приземном слое не
выше ПДК для населённых пунктов.
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Загрязняющее
вещество
Варианты задач
С*,
V, м3/ч мг/м3
D, м
Т, С
Город
Диоксид серы
Диоксид серы
Зола***
Двуокись азота
Двуокись азота
Диоксид серы
Зола**
Двуокись азота
Сажа
Сажа
50000
12000
6000
63400
80000
72700
7900
11800
19500
13700
50
65
70
76
68
65
65
73
74
74
Барнаул
Астрахань
Псков
Кемерово
Воркута
Киров
Чита
Ярославль
Братск
Владимир
1150
1800
4400
483
470
119
2950
1400
1900
2450
1,2
1,0
0,8
1,5
1,5
3,5
1,0
1,5
1,5
2,1
Примечание:
* концентрация загрязняющего вещества в газовоздушной смеси;
** выбрасывается после очистки с эффективностью 95%;
*** выбрасывается после очистки с эффективностью 80%.
Приложение
Значение среднесуточной предельно-допустимой концентрации
(ПДК) некоторых загрязнителей в атмосферном воздухе, мг/м3:
Диоксид серы – 0,05;
Двуокись азота – 0,04;
Сажа – 0,05;
Зола угольная – 0,15.