Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере и определении высоты дымовой трубы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере и определении высоты дымовой трубы

1. Рассеивание газообразных горячих выбросов из дымовых труб

Рассеивание выбросов при помощи дымовых труб является основным способом защиты атмосферы от чрезмерного ее загрязнения. При истечении в атмосферу дымовые газы состоят из продуктов реакции горения топлива. Происходит изменение их состава. Образуются новые соединения.

Отходящие газы от любых промышленных источников подлежат рассеиванию в атмосфере, даже если они не содержат токсичных веществ.

Рассеивание (диффузия) токсогенов, выделяемых различными источниками, происходит под влиянием турбулентности, свойственной приземному слою атмосферы. Различные слои воздуха интенсивно перемешиваются во, всех направлениях. Это приводит к разбавлению загрязненных слоев и к падению концентрации токсогенов в них. Турбулентность атмосферы может иметь механическое и термическое происхождение. В первом случае она возникает главным образом в результате трения ветрового потока о поверхность почвы. С увеличением шероховатости поверхности интенсивность турбулентности возрастает, так как возрастает размер вихрей, распространяющихся до больших высот. Другим источником турбулентности в атмосфере является неравномерное распределение температуры (тепловое расслоение приземного слоя воздуха).

Турбулентность ветра играет большую роль в процессе атмосферного тепломассообмена, благодаря которому происходит рассеивание газовых и пылевых облаков в атмосфере.

выброс дымовой атмосферный примесь

2. Особенности загрязнения атмосферного воздуха технологическими и вентиляционными выбросами

Для современных промышленных площадок характерно наличие разнообразных выбросов: технологических и вентиляционных, высоких и низких, точечных и линейных, нагретых и холодных, непрерывного и периодического действия.К технологическим относятся выбросы (хвостовые и продувочные) агрегатов и установок.

К вентиляционным относятся выбросы общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Вентиляционные выбросы общеобменной вентиляции характеризуются большими объемами газовоздушной смеси, но низкими концентрациями вредных веществ. Объемы вентиляционных выбросов бывают столь большими, что количество вредных веществ, содержащихся в них, иногда превышает количество, содержащееся в технологических выбросах.

Технологические выбросы и выбросы вытяжной вентиляции должны проходить предварительную очистку в пылегазоочистных аппаратах.

По перепаду между температурой выброса и температурой окружающего пространства источники делятся на нагретые и холодные. По геометрическим параметрам (высота сбросной трубы, форма выбросного устройства) выбросы можно разделить на высокие и низкие, точечные и линейные. К точечным выбросам относятся трубы, шахты, крышные. вентиляторы и т.п., а к линейным аэрационные фонари, а также линии близко расположенных друг к другу источников загрязнения.

Для различных отраслей производства характерны выбросы определенного состава и свои особенности их распространения в воздушном бассейне. Так, предприятия химической промышленности отличаются чрезвычайно большим разнообразием выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Выбросы в основном осуществляются над кровлей здания из сбросных труб сравнительно небольшой высоты. Только некоторые сбросные трубы имеют высоту 25 - 40м и редко более 50м. Даже такие токсичные вещества как хлор, выбрасываются в ряде случаев через аэрационные фонари, пыль - через дефлекторы, а газы с содержанием таких токсичных веществ как, например, винилхлорид - через шахты над кровлей на высоте 15м. Характерны изотермические выбросы. Над зданием образуется зона аэродинамической тени. Она плохо проветривается.

При проектировании предприятий требуется проводить расчеты возможного загрязнения воздуха вентиляционными и технологическими выбросами. Расчеты сводятся к определению суммарной концентрации вредных веществ в населенных местах с обоснованием принятой ширины санитарно- защитной зоны, а также в местах, где на территории предприятия сооружаются воздухоприемные устройства систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест не должна превышать разовых предельно-допустимых концентраций, а в воздухе, поступающем внутрь зданий и сооружений через воздухоприемные отверстия - 30% ПДК этих веществ в рабочей зоне производственных помещений. При превышении этих пределов разрабатываются дополнительные мероприятия, например, повышение эффективности очистных устройств, сооружение дополнительных пылегазоочистных установок, совершенствование технологического процесса, увеличение высоты труб и т.п..

Максимальная концентрация веществ С_макс, пропорциональна количеству вредных веществ, выбрасываемых из трубы в единицу времени, и обратно пропорционально скорости ветра и квадрату возвышения точки выброса над земной поверхностью. При расчетах загрязнения воздуха, а также при выборе местоположения приемных устройств систем приточной вентиляции следует иметь ввиду, что при обтекании ветром зданий возникают циркуляционные, плохо проветриваемые зоны. Наличие этих зон меняет характер распределения концентрации вредных веществ при выбросах из низких источников. Особенно это касается вентиляционных выбросов, осуществляемых, как правило над крышами зданий. Методы расчета низких источников имеют специфику, связанную с загрязнением циркуляционных зон, образующихся над зданиями и за ними.

3. Методика расчета рассеивания вредных веществ примесей и выбор высоты дымовых труб

Расчет рассеивания в атмосфере вредных выбросов производится по методике, разработанной главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова.

Согласно этой методике расчет ведется при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения и имеет место интенсивный вертикальный обмен в атмосфере.

Опасная скорость ветра - это скорость, при которой для заданного состояния атмосферы концентрации вредных примесей на уровне дыхания людей достигают своей максимальной величины.

(3.1)

V₁ - объемный расход выбрасываемых уходящих газов, м³/с.

?T - разность между температурой выбрасываемых газов и средней

температурой воздуха Т_В, °С. Под средней температурой

понимается средняя температура самого жаркого месяца в полдень;

h - геометрическая высота трубы, м;

w₀ - скорость выхода газов из устья трубы, м/с;

D₀ - диаметр устья дымовой трубы, м.

Опасная скорость ветра на уровне флюгера (обычно 10м от уровня земли) определяется:

Максимальная приземная концентрация вредных веществ для выброса из одиночного точечного источника с круглым устьем определяется по формуле

(3.2)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (характер изменения температуры с высотой) для неблагоприятных метеорологических условий. Определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, с^2/3 мг/К

Коэффициент А имеет следующие значения:

для субтропической зоны Средней Азии - 240;

для Казахстана, нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Востока и для остальных районов Средней Азии - 200;

для Севера и Северо-Запада европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины - 160;

для европейской части Центра России -- 120.

М -- суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе.

Для газообразных примесей F=l, для пыли при степени улавливания более 90% -F=2, менее 90% -F=2,5

тип- безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Коэффициент т определяется в зависимости от параметра

(3.3)

Безразмерный коэффициент п определяется в зависимости от параметра v_m.

(3.4)

Максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности при опасных метеорологических условиях с_м достигает на оси факела выброса (по направлению среднего за рассматриваемый период времени ветра) на расстоянии

(3.5)

где d-- безразмерная величина, определяемая по формулам:

(3.6)

Если безразмерный коэффициент F ? 2, величина Х_м определяется из соотношения

(3.7)

Приземная концентрация вредных веществ в атмосфере по оси факела на различных расстояниях X от источника выброса

(3.8)

где S₁ -- безразмерная величина, определяемая по формулам:

(3.9)

при X > 8 и F, равном 2;2,5 или 3, S₁ определяется по формуле:

(3.10)

где X - X Х_м

Значения приземных концентраций вредных веществ в атмосфере с_у на расстоянии У по перпендикуляру к оси выброса находятся по выражению:

(3-11)

Безразмерная величина определяется в зависимости от скорости ветра и отношения У/Х по формуле:

(3-12)

Высота дымовой трубы подсчитывается по формуле

(3.13)

где z- число дымовых труб одинаковой высоты

ПДК - предельно допустимая концентрация вещества.

Т.к. расчет ведется при неблагоприятных метеорологических условиях, выбранная высота трубы дает возможность эксплуатации в условиях, когда большая часть времени в году концентрация вредных примесей на уровне дыхания людей будет ниже предельно допустимых норм.

Высота дымовой трубы выбирается тогда, когда исчерпаны все возможности для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Введено требование учета суммарного действия сернистого ангидрида и окислов азота. В этом случае высота дымовой трубы определяется по следующей формуле:

(3.14)

Формулы для расчета высоты дымовой трубы можно использовать, если отсутствует фоновая загазованность. Если ТЭС сооружаются в городах или вблизи промышленных предприятий, то при расчете необходимо учитывать фоновую загазованность.Тогда высота дымовой трубы определяется по следующей формуле

(3-15)

где Сф - фоновые концентрации вредных примесей в атмосфере,

ЛИТЕРАТУРА

Рихтер А.А., Волков Э.А., Покровский В.И. Охрана водного ивоздушного бассейнов от выбросов ТЭС: Учебноепособие. -М.: Энергия, 1980.-447с.

Справочник по пыле - и золоулавливанию. Биргер М.И.,Вальдберг А.Ю. и др.:Ред. А.А. Русланов -2-е изд., перераб. идоп. -М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312с.

Юдашкин М.Я. Очистка газов в металлургии. -М.: Металлургия1976.-384с.

Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов:Справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1.992,

Размещено на Allbest.ru