Практическое задание 1. Кочкаров Е. В
 Скачать 0.96 Mb.
|
Тольятти 2022 Практическая работа № 1 Методика расчета рассеивания выбросов в атмосферу. Выброс вредных веществ в атмосферу должен производиться таким образом, чтобы загрязнение воздушной среды в приземном слое не превышало установленных предельно-допустимых концентраций (ПДК) (см. рис. 1). Основой для выполнения всех расчетов являются разработанные главной геофизической обсерваторией «Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных выбросов предприятий» СН 369-74. (На сегодня это «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86.Госкомгидромет, -Л.: 1987). Программы подобных расчетов на ЭВМ носят названия «Эфир – 5», «Эфир – 6».  Разберем один из вариантов расчетов рассеивания – вариант защиты окружающей среды от холодных вентиляционных и промышленных выбросов по ОНД-86 (частный случай). В ходе расчета могут устанавливаться СМ – максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы для сравнения ее с ПДК. Н – минимальная высота трубы или вентиляционной шахты для обеспечения ПДК вредных веществ в приземном слое воздуха. ПДВ – предельно-допустимый выброс вредных веществ, обеспечивающий концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы не выше ПДК. СМ.Т – соответствующая ПДВ максимальная концентрация вредных веществ в устье выбросной трубы или шахты. Формулами для расчетов служат  (1) (2) (3) (4)Примечание: Общая формула г  де m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Они зависят от f,  ,  и fС. - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа ( =1 при h/n< 50 м/км). A* – коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в зависимости от климатической зоны страны; М – масса выбрасываемых вредных веществ, г/с; Н – высота выброса (для холодных выбросов – высота трубы), м; F** – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе; n*** – безразмерный коэффициент, зависящий от параметра V/м, указывающего на опасную скорость ветра на уровне флюгера; K**** - коэффициент, зависящий от диаметра устья и объема выброса; D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м; V – объем выбрасываемых газов, м3/с; СПДК – предельно-допустимая концентрация вредного вещества, мг/м3; СД – допустимая приземная концентрация вредности в приземном слое, определяемая как разность предельно-допустимой (СПДК) и фоновой (СФ) концентраций, мг/м3. СД = СПДК – СФ. * Коэффициент А колеблется в зависимости от потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) от 140 для Центральной части Европейской территории России до 250 – для Сибири, Дальнего Востока. В ОНД–86 приводятся 5 его значений: 140, 160, 180, 200, 250. Таблица 1 - Значение коэффициента А
** Коэффициент F принимается равным: F = 1,0 для газообразных выбросов и мелкодисперсной пыли; F = 2,0 при коэффициенте очистки выбросов η ≥ 90 %; F = 2,5 при 75 % ≤ η < 90 %; F = 3,0 при η < 75 %. *** Коэффициент n принимается равным: n = 1 при  ; при  (5) при  .Параметр  , указывающий на опасную скорость ветра, определяется по формуле , (6)где  - скорость выхода газов в сечении устья трубы, м/с . (7)****Коэффициент  (8)в таком виде присутствует в формулах (2), (3), (4). 1) Пример расчета СМ и Н Исходные данные: Высота вентиляционной шахты Н = 30 м; Диаметр устья D = 1,1 м; Коэффициент пылеулавливания η = 80%, т.е. F = 2,5; Объем выбрасываемых газов V = 25000 м3/ч = V = 6,94 м3/с; Валовый выброс пыли М = 3,7 г/с; СПДК = 0,5 мг/м3; СФ = 0,10 мг/м3; Предприятие находится в Московской области А=140 Таблица 2 – Исходные данные
Решение: I. См = ? Определяем скорость выхода газов в устье трубы ω0  м/с,Определяем параметр V/м  м/с ˂ 0,5 м/с,Тогда  ,Определяем К  ,Определяем См   ,Проверяем возможность повышения ПДК  мг/ ˃ 0,5, т.е.  .Вывод: Максимальная приземная концентрация в приземном слое от источника составит 0,528 мг/м3, что приведет к превышению ПДК. II. H =? Определяем Сд  мг/ ,Тогда  м.Вывод: Минимальную высоту трубы, обеспечивающую разбавление вредностей в приземном слое до ПДК, принимаем равной 78,2 м. 2) Пример расчета ПДВ и СМ.Т. Исходные данные: Высота вентиляционной шахты Н = 30 м; Диаметр устья D = 1,1 м; Коэффициент пылеулавливания η = 80%, т.е. F = 2,5; Объем выбрасываемых газов V = 25000 м3/ч = V = 6,94 м3/с; Валовый выброс пыли М = 3,7 г/с; СПДК = 0,5 мг/м3; СФ = 0,10 мг/м3; Предприятие находится в Московской области А=140 Решение: III. ПДВ =? Определяем скорость выхода газов в устье трубы ω0 м/с,Определяем параметр V/м м/с ˂ 0,5 м/с,Определяем n ,Определяем ПДВ  г/с.Вывод: Предельно-допустимый выброс пыли составляет 1,2 г/с или 4,32 кг/ч. IV. СМ.Т.= ? Определяем СМ.Т.  мг/ .Вывод: Предельно-допустимая концентрация пыли в устье выбросной шахты составит 0,63 мг/м3. Контрольные вопросы: Что такое ПДВ? Предельно допустимый выброс (ПДВ) – норматив предельно допустимого выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии непревышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов. Как образуются выбросы загрязняющих веществ? Газообразные загрязняющие вещества образуются в результате химических реакций окисления, восстановления, замещения, разложения, а также в процессе электролиза, выпаривания, дистилляции. Наибольшую часть газообразных выбросов составляют продукты окисления, образовавшиеся в процессе горения. Нормирование выбросов в атмосферу. Цель нормирования выбросов загрязняющих веществ – государственное регулирование выбросов в атмосферу, стимулирование предприятия к сни- жению объемов и токсичности загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, и создание условий для поддержания качества атмосферного воздуха в районе расположения объекта на нормативном уровне. Эта цель достигается последовательным решением следующих задач: 1) общий анализ предприятия как источника загрязнения атмосферы (инвентаризация и типизация источников выброса по их пространственному положению, характеру выбросов, физико-химическому составу загрязняющих веществ); 2) расчет и анализ уровня воздействия загрязнения атмосферы; 3) выработка предложений по установлению нормативов ПДВ и при необходимости лимитов временно согласованных выбросов (ВСВ) по каждому источнику и вредному веществу; 4) разработка плана мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью достижения нормативов ПДВ, если концентрации загрязняющих веществ с учетом фона превышают ПДК; 5) разработка плана мероприятий по регулированию выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ); 6) организация контроля за соблюдением нормативов ПДВ (ВСВ). Очистка выбросов в атмосферу. Методы очистки по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции. Механическая очистка газов включает сухие и мокрые методы. К сухим методам относятся: - гравитационное осаждение; - инерционное и центробежное пылеулавливание; - фильтрация. В большинстве промышленных газоочистительных установок комбинируется несколько приемов очистки от аэрозолей, причем конструкции очистных аппаратов весьма многочисленны. Гравитационное осаждение основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Для уменьшения высоты осаждения частиц в осадительных камерах установлено на расстоянии 40-100 мм множество горизонтальных полок, разбивающих газовый поток на плоские струи. Гравитационное осаждение действенно лишь для крупных частиц диаметром более 50-100 мкм, причем степень очистки составляет не. выше 40-50%. Метод пригоден лишь для предварительной, грубой очистки газов. Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи). Газы обеспыливаются, выходя через щели и меняя при этом направление движения, скорость газа на входе в аппарат составляет 10-15 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата 100 - 400 Па (10 - 40 мм вод. ст.). Частицы пыли с d < 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей. Центробежные методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны разных типов: батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители (ротоклоны) и др. Циклоны наиболее часто применяют в промышленности для осаждения твердых аэрозолей. Газовый поток подается в цилиндрическую часть циклона тангенциально, описывает спираль по направлению к дну конической части и затем устремляется вверх через турбулизованное ядро потока у оси циклона на выход. Циклоны характеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью в работе. Гидравлическое сопротивление высокопроизводительных циклонов составляет около 1080 Па. Циклоны широко применяют при грубой и средней очистке газа от аэрозолей. Другим типом центробежного пылеуловителя служит ротоклон, состоящий из ротора и вентилятора, помещенного в осадительный кожух. Лопасти вентилятора, вращаясь, направляют пыль в канал, который ведет в приемник пыли. Фильтрация основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы - стекловолокно, шерсть или хлопок с асбестом, асбоцеллюлозу. В зависимости от фильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные), волокнистые, из зернистых материалов (керамика, металлокерамика, пористые пластмассы). Тканевые фильтры, чаще всего рукавные, применяются при температуре очищаемого газа не выше 60-65 °С. В зависимости от гранулометрического состава пылей и начальной запыленности степень очистки составляет 85-99%. Гидравлическое сопротивление фильтра (Р около 1000 Па; расход энергии 1 кВт*ч на 1000 м3 очищаемого газа. Для непрерывной очистки ткани продувают воздушными струями, которые создаются различными устройствами - соплами, расположенными против каждого рукава, движущимися наружными продувочными кольцами и др. Сейчас применяют автоматическое управление рукавными фильтрами с продувкой их импульсами сжатого воздуха. Волокнистые фильтры, имеющие поры, равномерно распределенные между тонкими волокнами, работают с высокой эффективностью; степень очистки (= 99,5 (99,9% при скорости фильтруемого газа 0,15-1,0 м/с и (Р=500 (1000 Па. На фильтрах из стекловолокнистых материалов возможна очистка агрессивных газов при температуре до 275 °С. Для тонкой очистки газов при повышенных температурах применяют фильтры из керамики, тонковолокнистой ваты из нержавеющей стали, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к переменным нагрузкам; однако их гидравлическое сопротивление велико -1000 Па. Фильтрация - весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества - сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью. Мокрая очистка газов от аэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможно более развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Этот универсальный метод очистки газов от частиц пыли, дыма и тумана любых размеров является наиболее распространенным приемом заключительной стадии механической очистки, в особенности для газов, подлежащих охлаждению. В аппаратах мокрой очистки применяют различные приемы развития поверхности соприкосновения жидкости и газа. Основные источники выбросов. Промышленное предприятие или любой другой объект, от которого выбросы попадают в окружающую среду, является источником загрязнения. Источниками выбросов являются и дымовые трубы заводов и котельных, и технологические установки и дефлекторы, тепловозы и самолеты, и даже улицы, по которым движется транспортный поток. Все загрязняющие воздух источники изначально делятся на две группы: резервуаров, вентиляционные шахты, различные трубы) и источники выделения опасных веществ. К последним можно отнести очистные сооружения, технологические установки, градирни и тому подобные. Выбросы объектов, являющихся источниками загрязнения окружающей среды, подразделяются на организованные и неорганизованные. К первой группе относятся выбросы, осуществляемые через построенные газоотходы и трубы. А неорганизованными выбросами считаются промышленные отходы, попадающие в атмосферу в виде направленных газовых потоков по причине поломки или разгерметизации оборудования или недостаточному отсосу газа. Само по себе деление выбросов на организованные и неорганизованные создано с целью определения подхода к источнику выбросов и установления контроля за ними. Например, регулярный контроль выбросов первого типа способствует установлению уровня предельно допустимого выброса того или иного вещества. Выбросы второго типа распознать сложнее – и контролировать их удается только когда на определенной территории тот или иной ингредиент достигает предельно допустимой концентрации в воздухе. Опасно это прежде всего тем, что неорганизованные выбросы, как правило, скапливаются на нижних слоях атмосферы, что создает мощную угрозу для жизни человека. Наиболее вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. На сегодняшний день основные химические загрязнители атмосферного воздуха это: оксид углерода (IV), оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, пыль и радиоактивные изотопы биологическое — в основном загрязнение микробной природы. |
