Мониторинг и экспертиза. Безопасность технологических процессов и производств и бакалавров направления 280700 Техносферная безопасность Белгород 2013 3
 Скачать 4.49 Mb.
|
|
Расчет выбросов вредных веществ Рассчитаем массу загрязняющего вещества ), η 1 ( i i α i B i M i M (10.1.48) 202 где M i – масса загрязняющего вещества, кг В количество сжигаемого топлива, кг α i – удельный показатель выброса, кг/кг; η i – КПД газоочистки или золоуловителя. ) η (1 f A B M i r тв (10.1.49) где М ТВ – количество золы и несгоревшего жидкого и твердого топлива В – расход топлива, кг/с, т/год; А – зольность топлива, %; η i – доля частиц, улавливаемых золоуловителями где b – доля золы, уносимой дымовыми газами Г – содержание горючего вещества в газах, %. ) 01 , 0 1 ( 001 , 0 4 q C B M CO (10.1.50) где М СО – количество оксида углерода В – расход топлива, кг/с, т/год; q 4 – потери тепла, вызванные неполным сгоранием топлива из-за конструкции топки, %; С – коэффициент, учитывающий выход вредного вещества при сгорании т топлива или м газа. н, (10.1.51) где q 3 – потери тепла вследствие неполноты сгорания топлива, %; н – теплота сгорания топлива, МДж/кг, МДж/м 3 ; R – коэффициент, учитывающий потери тепла, обусловленные наличием в топливе оксида углерода для твердого топлива, R = 0,5 для газа, R = 0,65 для мазута. н (10.1.52) где М – количество оксида азота k NO – параметр, характеризующий выход оксидов азота на 1 МДж теплоты, кг/МДж; h – КПД газоочистных устройств. ), 1 ( ) 1 ( 02 , 0 2 1 0 h h S B M i SO (10.1.53) где М – количество оксида серы S i0 – содержание серы в топливе %; h 1 – для оксидов серы, связываемых золой топлива сланцы h 1 = 0,5…0,8; угли h 1 = 0,2…0,5; торф h 1 = 0,15; мазут h 1 = 0,02; газ h 1 = 0; h 2 – КПД газоотчистки. Эколого-экономический ущерб от загрязнения среды Ущерб от загрязнения атмосферы определяется по формуле возд 1 1 1 Э δ , k f M (10.1.54) 203 где k – коэффициент, характеризующий состояние экономики общества (поправка на инфляцию 1 γ – удельный ущерб от выбросав атмосферу одной условной тонны вещества, равный 2,4 руб/усл.т; 1 δ – показатель относительной опасности вещества для данной территории f – поправка на характер рассеивания примесей в атмосфере М – приведенная масса годового выброса, усл.т/год. Приведенную массу годового выброса находят по формуле N i i i m B M 1 1 , 1 2 3 4 5 α α α α α , i B (10.1.55) где m i – масса выброса, т/год; α 1 – показатель относительной опасности вещества для человека α 2 – коэффициент, учитывающий вероятность накопления вещества и последующего поступления в организм человека неингаляционным путем α 3 – показатель опасности вещества для природы (кроме человека α 4 – вероятность вторичного поступления вещества в атмосферу (образование пыли α 5 – вероятность образования более токсичных веществ из исходных. Показатель относительной опасности вещества для человека зависит от соотношения ПДК эталона (обычно берут оксид углерода (II) и загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны и населенных мест , ПДК ПДК ПДК ПДК α C CC C РЗ CO CC CO РЗ 1 (10.1.56) где СO РЗ ПДК , ПДК – предельно допустимые концентрации оксида углерода (II) в воздухе рабочей зоны и среднесуточные, мг/м 3 ; i РЗ ПДК , ПДК – предельно допустимые концентрации загрязняющего вещества, мг/м 3 Коэффициент вероятности накопления вещества и последующего поступления в организм равен α 2 = 5 для токсичных металлов и оксидов ванадия, марганца, кобальта, никеля, хрома, цинка, мышьяка, кадмия, сурьмы, олова, платины, ртути, свинца, урана, трансурановых элементов α 2 = 2 для других металлов и оксидов, ароматических углеводородов, бензпирена; α 2 = 1 для других загрязнителей, выбрасываемых в атмосферу. Показатель относительной опасности выбросов для природы равен α 3 = 2 в случае кислот, щелочей α 3 = 1,5 для оксидов серы и азота, сероводорода, сероуглерода, неорганических соединений фтора α 3 = 1,2 для неорганических пылей оксидов токсичных металлов, органических веществ α 3 = 1 для других соединений, в том числе для металлов и их оксидов кальция, железа, магния, калия. 204 Вторичный выброс пылей и аэрозолей зависит от количества осадков, выпадающих в регионе. Для территорий со среднегодовым количеством осадков менее 400 мм/год принимают α 4 = 1,2, в остальных случаях α 4 = 1. Вероятность образования токсичных веществ принимается равной для углеводородов, топлива, бензинов при поступлении в атмосферу южнее 45 º северной широты α 5 = 2 для тех же веществ при поступлении в атмосферу севернее 45 º северной широты α 5 = 1 для других веществ. Поправка на характер рассеивания примесей в атмосфере зависит от выброса, скорости ветра, теплового подъема факела и скорости оседания частиц при скорости оседания частиц менее 1 см/с (для газов) 100 4 100 1 f H U , (10.1.57) при скорости оседания частиц от 1 до 20 см/с 100 4 60 1 f H U , (10.1.58) при скорости оседания частиц более 20 см/с 10 f . (10.1.59) Поправка на тепловой подъем факела 1 75 T , где T – разница температур устья источника выбросав атмосфере Н – высота выбросам среднегодовое значение модуля скорости ветра в данном регионе, мс (если U неизвестно, берут U = 3 мс. Коэффициент, характеризующий состояние экономики общества (поправка на инфляцию, принят равным единице для состояния экономики России на период 1984–1985 гг. В другие периоды времени расчет проводят на основе сопоставления стоимостного курса рубля кг. Линейная модель зависимости эколого-экономического ущерба от загрязнения воды построена по принципу пропорциональности величины ущерба от количества вредных веществ, поступивших вводный объект региона 2 2 2 1 вод 1 σ γ Э M K , (10.1.60) где вод 1 Э – эколого-экономический ущерб от загрязнения водоема, руб/год; 2 γ – удельный ущерб от сброса условной тонны вещества в 205 водоем, равный 400 руб/усл.т; σ – показатель относительной опасности веществ для данного региона 1 K – коэффициент, характеризующий состояние экономики общества (поправка на инфляцию, 1 для 1985 г 2 M – приведенная масса годового сброса, усл.т. Приведенная масса годового сброса пропорциональна массе, умноженной на показатель относительной опасности вещества N i i i m B M 1 2 ; p ПДК, (10.1.61) где 2 M – масса сброса, т i B – показатель относительной опасности вещества p ПДК – предельно допустимая концентрация вещества в водоемах рыбохозяйственного назначения (как правило, нормативы выбросов для водоемов рыбохозяйственного назначения ниже нормативов для воды культурно-бытового и хозяйственно-питьевого водопользования. При отсутствии предельно допустимых концентраций для водоемов рыбохозяйственного назначения используют ПДК культурно- бытового или хозяйственно-питьевого водоиспользования, а в случае неисследованных веществ, берут условную величину i B , равную. Показатели относительной опасности веществ для данных регионов приведены в табл. 10.1.1. Каждый показатель равен статистическому весовому вкладу в ущерб для отдельных бассейнов рек. Таблица 10.1.1 Показатели относительной опасности веществ для различных бассейнов рек Наименование бассейнов рек Административный участок Показатель δ 2 1 2 3 Нева (устье) Северная Двина (устье) Дон (устье) Северский Донец Санкт-Петербург, Псковская обл. Архангельская, Вологодская области Тамбовская обл. Белгородская, Харьковская области Дон Кубань Обь Енисей Амур Волга (устье Оки) Ростовская обл. Краснодарский край Новосибирская обл. Красноярский край Хабаровский край Московская, Тульская, Орловская области 1,87 2,60 0,92 0,19 0,19 2,6 206 Ущерб от сброса примесей, влияющих на содержание кислорода, оценивают по общей массе кислорода, растворенного вводе, необходимого для полного окисления вещества показатель относительной опасности веществ, влияющих на содержание кислорода, равен 0,33. Приведенная масса загрязнения водоемов бактериальной микрофлорой зависит от отношения коли-индекса в сбросе и его нормативного содержания 1 δ 1 0 K M v K , (где 1 K – коли-индекс в сточных водах 1 0 K – норматив коли-индекса; v – объем сброса, млн м 3 /год. Производственные и бытовые отходы обезвреживают различными методами переработки или складируют на свалках, отвалах. В зависимости от методов обезвреживания, складирования происходит вторичное загрязнение атмосферы, воды, почвы. Уровень вторичного загрязнения биосферы зависит от химического состава отходов, их массы, распределения по составу в различных участках экологической системы. При отчуждении земельных ресурсов ориентировочную оценку эколого-экономического ущерба проводят по формуле п 1 3 Э σ K M , (10.1.63) где 1 K – коэффициент, характеризующий состояние экономики общества, К = 1 для 1985 г ; 3 γ – удельный ущерб от сброса данного вида твердых отходов, руб/т; 3 σ – показатель относительной ценности земельных ресурсов 3 M – масса годового сброса твердых отходов, т/год. Удельный ущерб от выброса загрязнителя в почву равен 2 руб/т для неорганических отходов, 3 руб/т для отходов бытовых свалок и органических веществ. Показатели относительной ценности земельных ресурсов приведены в табл. 10.1.2. 207 Таблица 10.1.2 Показатели относительной ценности земельных ресурсов Земельные ресурсы Показатель, Лес Суглинистые почвы Лесостепь Черноземные почвы Орошаемые сельскохозяйственные угодья 0,5 0,5 0,7 1,0 2,0 Более точный ущерб от загрязнения почвы учитывает вторичное поступление вредных веществ в воздушный и водный бассейны возд 1 Э , вод 1 Э ; отторжение земель под полигоны, свалки S 1 ; затраты на погрузку, разгрузку, перевозку отходов S 2 ; затраты на создание, эксплуатацию систем складирования и уничтожения отходов S 3 : 3 2 1 вод 1 возд 1 п 1 Э Э Э S S S . (10.1.64) В приведенном выше уравнении параметры S 2 , S 3 существенно Сравнение средозащитных мероприятий осуществляют из условия максимальных приведенных затрат. Существует методика выбора лучшего варианта по экономическому эффекту мероприятия З Э Э 1 ; 1 Э Э, (10.1.65) где Э – предотвращенный ущерб, руб/год; З – затраты, руб/год. Данная методика предполагает, что сроки эксплуатации природоохранных мероприятий одинаковы, а затраты и результаты от внедрения существенно не меняются. Охрана биосферы от ионизирующего излучения Дозой излучения называют величину, равную отношению энергии излучения к массе облучаемого вещества. Доза излучения определяется по формуле m Q D / (10.1.66) где D – доза излучения, Дж/кг; m – масса облучаемого вещества, кг Q – энергия поглощенного излучения, Дж. ) /( t m Q N (10.1.67) где N – мощность дозы излучения, Вт/кг или Гр/с, t – время облучения, с. Экспозиционная доза излуения: В э m q D , (10.1.68) 208 где q – количество зарядов одного знака, созданных при облучении воздуха, Кл в – масса воздуха, кг. Эквивалентная доза излуения: ЭД R D W (10.1.69) где ЭД – эквивалентная доза облучения, Дж/кг; W R – взвешивающий коэффициент. Рассчитаем активность радионуклида: 2 / 1 0 2 ln T N M m A A , (10.1.70) где m – масса радионуклида, кг М – молярная или атомная масса ра- дионуклида; N A – число Авогадро, равное 6,022∙10 26 кмоль A – активность радионуклида, Бк. )) exp( ) (exp( ) ( 2 1 1 2 1 t k t k k k k n y x (10.1.71) )) exp( ) exp( 1 ( 2 1 2 1 1 1 2 2 t k k k k t k k k k n y (10.1.72) ) exp( ) ( 1 t k n x n (10.1.73) где n – число ядер радиоактивного вещества, подвергшегося распаду в начальный момент времени (n – х) – число ядер вещества, оставшегося к моменту времени t; (x – y) – число появившихся ядер. Защита от воздействия шума. Расчет акустического экрана Основными средствами защиты от шума являются акустические экраны (рис. 10.1.1.), звукоизолирующие кожухи, перегородки и другие средства коллективной и индивидуальной защиты. Рис. 10.1.1. Установка акустического экрана 1 – шумное оборудование 2 – экран со звукопоглощающей облицовкой 3 – рабочее место 209 Акустические экраны устанавливают в случае невозможности применения средств защиты от шума других типов. При этом следует учитывать то, что на низких частотах шума экран практически не действует, так как низкочастотный шум за счет эффекта дифракции огибает экран. 1. Вычисляют промежуточный коэффициент k последующей формуле 2 2 4 2 ( / ) 0, 05 1 4( / ) h l b k f a h , (10.1.74) где f – частота звука, Гц h – высота экранам длина экранам а расстояние от экрана до источника шумам расстояние от экрана до рабочего местам. По расчетному значению k определяют эффективность экрана ΔL Э (табл. 10.1.2). Таблица 10.1.2 Эффективность экрана в зависимости от коэффициента k k 0 0,5 1 1,5 2 3 4 5 7 10 ΔL Э дБА 5 8 11 13,5 15 18 20 22 25 30 3. Определяют уровень звукового давления на рабочем месте L р.м после установки акустического экрана и сравнивают с допустимым уровнем звукового давления доп. Делают вывода) если L р.м доп , параметры акустического экрана, необходимого для снижения уровня звукового давления, выбраны верно. б) если L р.м >L доп , необходимо изменить параметры и повторить расчет. Следует помнить, что экраны применяют в случае превышения допустимых значений уровня шума на рабочих местах не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ хотя бы на одной из среднегеометриче- ских частот. Проектирование звукоизолирующей стены Одним из способов защиты работников от воздействия повышенного уровня шума является установка звукоизолирующих перегородок или стен. 210 Звукоизолирующую способность отдельных элементов ограждения для случая проникновения шума из помещения в смежное помещение рассчитывают следующим образом n S B B L L R i и ш тр i lg 10 доп р сум р) где сум р суммарный октавный уровень звуковой мощности, излучаемый оборудованием в шумном помещении доп р L −допустимый уровень звукового давления для изолируемого помещения, который подбирается по ГОСТ 12.1.003-83 (табл. 3); ш и и − постоянные шумного и изолируемого помещений в каждой октавной полосе частот определяются по формуле 1000 , B B (10.1.76) где В – постоянная помещения при частоте 1000 Гц, определяется в зависимости от объема помещения по таблице 10.1.3 или по рис. 10.1.2.; – частотный множитель (табл. 10.1.4); i S − площади элементов ограждениям кол-во элементов ограждения. Таблица 10.1.3 Соотношения для определения постоянной помещения В Характер помещения В, м 1 2 С небольшой численностью людей V/20 С жесткой мебелью и большой численностью людей или с небольшой численностью людей и мягкой мебелью (лаборатории, деревообрабатывающие и ткацкие цеха, кабинеты и т. п) V/10 С большой численностью людей и мягкой мебелью (залы конструкторских бюро, учебные аудитории, комнаты управления, жилые помещения и т. п) Помещения со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен V/1,5 211 Таблица 10.1.4 Частотный множитель μ для помещений различных объемов Объем помещениям Значения µ на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Менее 200 0,80 0,75 0,70 0,80 1 1,4 1,8 2,5 200…1000 0,65 0,62 0,64 0,75 1 1,5 2,4 4,2 Более 1000 0,50 0,50 0,55 0,70 1 1,6 3,0 6,0 Рис. 10.1.2. Зависимость постоянной помещения частоте 1000 Гц от объема помещения (п) По результатам расчета i тр R подбираем соответствующие элементы ограждения (табл. 10.1.5, 10.1.6). 212 Таблица 10.1.5 Звукоизолирующая способность (дБ) стен и перегородок акустически однослойных конструкций Материал, конструкция Толщина, мм Средняя поверхностная плотность, кг/м 2 Среднегеометрическая частота, Гц 63 125 250 50 0 1000 2000 4000 8000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Кирпичная кладка, отштукатуренная с двух сторон 0,5 кирпича 1 кирпич кирпича 2 кирпича кирпича 220 420 520 820 1000 32 36 41 45 45 39 41 44 45 47 40 44 48 52 55 42 51 55 59 60 48 58 61 65 67 54 64 65 70 70 60 65 65 70 70 60 65 65 70 70 Железобетонная плита 40 50 100 160 200 300 400 800 100 125 250 400 500 750 1000 2000 – 28 34 – 40 44 45 47, 5 32 34 40 43 42 44,5 47,5 55 36 35 40 47 44 50 55 61 35 35 44 51 51 58 61 67, 5 38 41 50 60 59 65 67,5 70 47 48 55 63 65 69 70 70 53 55 60 – 65 69 70 70 – 55 60 – 65 69 70 70 Гипсолитовая плита 80 95 115 135 – – 28 32 33 37 37 37 39 42 44 48 44 53 42 – Керамзитобе- тонная плита 0 120 100 150 – – 33 33 34 37 39 39 47 47 52 54 54 – – – Газобетонная плита 240 270 – 39 42 57 56 54 52 – Пемзобетонная панель, оштукатуренная с двух сторон 130 225 – 37 34 46 50 60 65 – Шлакобетонная панель 250 140 400 250 – – 30 – 45 41 52 45 59 49 64 51 64 51 – – Шлакоблоки, оштукатуренные с двух сторон 220 360 – 42 42 48 54 60 63 – 213 Таблица 10.1.6 Звукоизолирующая способность (дБ) дверей Конструкция Условия прилега- ния двери по периметру Среднегеометрическая частота, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Обыкновенная филенчатая дверь Без уплотняющих прокладок 7 12 14 16 22 22 20 – С уплотняющими прокладками из резины 12 18 19 23 30 33 30 – Глухая щитовая дверь марки ДБ толщиной 40 мм, облицованная с двух сторон фанерой толщиной 4 мм Без уплотняющих прокладок 17 22 23 24 24 24 23 2 С уплотняющими прокладками из резины 22 27 27 32 35 34 35 – Типовая дверь П Без уплотняющих прокладок – – 23 31 33 34 36 44 С уплотняющими прокладками из пористой резины – – 30 33 35 39 41 42 Щитовая дверь из твёрдых древесно- волокнистых плит толщиной 4-6 мм с воздушным зазором 50 мм и заполнением стекловатой Без уплотняющих прокладок – 25 26 30 31 28 29 – С уплотняющими прокладками из пористой резины – 28 30 33 36 32 30 – Тоже, с заполнением минеральным волокном Без уплотняющих прокладок – 24 24 28 27 25 24 – С уплотняющими прокладками из пористой резины – 28 28 32 34 32 32 – |