Рассеяние промышленных выбросов через дымовые трубы

Не все виды производств работают по безотходной технологии и не для всех загрязняющих веществ разработаны достаточно эффектив­ные способы очистки. Поэтому часто загрязненные выбросы отводят на большую высоту. При этом выбрасываемые вредные вещества, дос­тигая приземного пространства рассеиваются, их концентрация сни­жается до предельно допустимого значения.

Наиболее распространено отведение на большую высоту загряз­няющих веществ с помощью дымовых труб, которые в отдельных случа­ях достигают высоты 350 м и более. Максимальная приземная кон­центрация C_m, мг/м³, вредных веществ для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного точечного источника (трубы) с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях равна [2]

A×M×F×m×n

C_m = ---------------- ,(3)

H²× (V×DT)^1/3

а для холодных источников (DT = 0 )

A×M×F×n×k

C_m = -------------- ,(4)

H^4/3

где A - коэффициент, определяющий условия вертикального и гори­зонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе; M- количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; m и n – безразмерные коэффициенты,

Таблица 2.

ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест

№ п.п.	Вещество	ПДК, мг/м3	Класс Опасности
Максимально разовая	Средне- суточная
	Азота двуокись Азота окись Аммиак Ангидрид сернистый Ацетон Белок пыли белково­витаминного концентрата Бенз(а)пирен Бензин нефтяной в пере­счете на углерод Бензол Водород хлористый Дихлорэтан Железа окись Железа хлорид Кадмия окись Кислота азотная Кислота серная Магния окись Марганец и его соединения Меди окись Медь хлористая Никель металлический Озон Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: выше 70, 70-20 (шамот, цемент), ниже 20 Сажа Свинец и его соединения Сероводород Сероуглерод Спирт метиловый Углерода окись Фенол Флюс канифольный активированный (ФКТ) Фтористые соединения Фтористый водород Хлор Цинка окись	0,085 0,6 0,2 0,5 0,35 - - 1,5 0,2 - - - 0,4 0,3 0,4   0,01 - - - 0,16     0,15 0,3 0,5 0,15 - 0,008 0,03 1,0 0,01 0,3 0,035 0,02 0,1 -	0,04 0,06 0,04 0,05 0,35 0,001 10-7 1,5 0,1 0,2 0,04 0,004 0,001 0,15 0,1 0,05   0,001 0,002 0,002 0,001 0,03     0,05 0,1 0,15 0,05 0,0003 - 0,005 0,5 0,003 0,3 0,003 0,005 0,03 0,05

учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H - высота источника выброса над уровнем земли, м; V - объем газовоздушной смеси, м³/с; DT - разность меж­ду температурой выбрасываемой газовоздушной смеси T и температу­рой окружающего атмосферного воздуха T, ^oС; k = D/(8×V) -параметр, учитывающий скорость газовоздушной смеси в устье трубы, с/м².

Значение коэффициента A изменяется в зависимости от геогра­фического района, для Центральной части Европейской территории России - 120, для Севера и Северо-Запада - 160.

Величины M и V определяются характером технологического про­цесса и при выполнении задания входят в исходные данные.

Величина DT определяются характером технологического процес­са и температурой окружающего атмосферного воздуха, при выполне­нии задания входит в исходные данные.

Величину безразмерного коэффициента F принимают:

F=1 - для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю;

F=2 - для пыли и золы, если эффективность очистки h ³ 0,9;

F=2,5 - для пыли и золы, если 0,75 £ h < 0,9;

F=3 - для пыли и золы, если h < 0,75.

Безразмерный коэффициент m находят по графику, приведенному на рис.1, в зависимости от параметра f, имеющего размерность м/(с²×°С)

w²×D

f = 10³ --------- ,(5)

H²×DT

где w=V/(pD²/4) - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы, м/с; D - диаметр устья трубы, м;

или вычисляют по формулам:

1

m = ---------------------------------------при f < 100

0,67 + 0,1 f + 0,34 ³ f

1,47

m = ----------при f ³ 100 .

3 f

Рис.1. График для определения безразмерного коэффициента m.

Безразмерный коэффициент n определяют в зависимости от параметра v_м, вычисляемо­го по формулам:

- для нагретых выбросов

V×DT

v_м= 0,65 ( --------- )^1/3 ,(6)

Н

-для холодных выбросов (DT = 0 )

w×D

v_м=1,3 ----- ,(7)

H

находят по графику, приведенному на рис.2

Рис.2. График для определения безразмерного коэффициента n.

или вычисляют по формулам:

n =1 при v_м ³ 2 ;

n = 0,532 v_м² – 2,13 v_м + 3,13 при 0,5 £ v_м < 2 ;

n = 4,4 v_м при v_м < 0,5 .

При f ³ 100 или DT » 0 коэффициент n вычисляется по формуле :

1,47

n = ----------при f ³ 100 .

3 f

При v_м < 0,5 расчет максимальной приземной концентрации C_m вместо формулы (4) проводится по формуле:

A×M×F×m^¢

C_m = -------------- ,

H^7/3

где m^¢ = 0,9 .

Максимальная приземная концентрация вредных веществ отмеча­ется на оси факела выброса (по направлению ветра) на расстоянии x_м от источника выброса, который в зависимости от значения без­размерного коэффициента F определяется по формулам

x_м = d×H при F < 2, (8)

x_м = 1,25×F×d×H при F ³ 2, (9)

где d - безразмерный коэффициент при f £ 100, определяемый по графику, приведен­ному на рис.3.

Рис.3. График для определения значений коэффициента d.

При f > 100 или DT » 0 значения d находятся по формулам:

d = 5,7 при v_м £ 0,5 ;

d = 11,4v_м при 0,5 <v_м £2 ;

d = 16 v_м при v_м > 2 .

Значение C_m не должно превышать установленное значение ПДК. Если происходит одновременное загрязнение атмосферы несколькими веществами, то в любой точке территории жилой застройки должно выполняться условие (2). Так как в общем случае максимальные концентрации разных веществ наблюдаются в разных точках, то для проверки выполнения этого условия необходимо знать не только C_mi , но и распределение концентраций по территории. При опасной скорости ветра, направленного от источника к жилой заст­ройке, приземная концентрация вредного вещества в любой точке по оси выброса определяется формулой

C = SC_m, (10)

где S - безразмерный коэффициент, зависящий от соотношения x/x_m.

График зависимости S от соотношения x/x_m приведен на рис.4.

Регламентация выбросов в атмосферу осуществляется на основе установления так называемых предельно допустимых выбросов (ПДВ). Согласно ГОСТ 17.2.1.04-77 ПДВ вредных веществ в атмосферу - это норматив, предусматривающий, что концентрация веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышает норма­тивную концентрацию этих веществ. Размерность ПДВ - г/с.

В соответствии с "Указаниями по расчету рассеяния в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН 369-74" расчет ПДВ проводится по формулам:

- для нагретых выбросов

ПДК×H²× (V×DT)^1/3

ПДВ = ---------------------- ^, (11)

A×F×m×n

- для холодных выбросов

8×ПДК×H× (H×V)^1/3

ПДВ = ------------------------ . (12)

A×F× n×D

Рис.4. Значения безразмерного коэффициента S по оси выброса

Если количество загрязняющего вещества M, выбрасываемого че­рез устье трубы в единицу времени, превышает ПДВ, то должно быть использовано дополнительное оборудование для очистки выбросов, эффективность которого должна быть не меньше

M - ПДВ

h = ---------- . (13)

M