Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника.

2.1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x_м (м) от источника и определяется по формуле

(2.1)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n - коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (см. раздел 4), в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, h = 1; DТ (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в; V₁ (м³/с) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле

(2.2)

где D (м) - диаметр устья источника выброса; w₀ (м/с) -средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

2.2. Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

а) 250-для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Бурятской АССР и Читинской области;

б) 200-для Европейской территории СССР: для районов РСФСР южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СССР: для Казахстана. Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;

в) 180 - для Европейской территории СССР и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины;

г) 160 - для Европейской территории СССР и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением Центра ЕТС), ,а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52° с. ш. - 180, а южнее 50° с. ш. - 200);

д) 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Примечание.

Для других территорий значения коэффициента А должны приниматься соответствующими значениям коэффициента А для районов СССР со сходными климатическими условиями турбулентного обмена.

2.3. Значения мощности выброса М (г/с) и расхода газовоздушной смеси V₁ (м³/с) при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимаются сочетания М и V₁, реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение с_м.

Примечания.

1. Значение М следует относить к 20-30-минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 мин.

2. Расчеты концентраций, как правило, проводятся по тем веществам, выбросы которых удовлетворяют требованиям п. 5.21.

2.4. При определении значения DТ (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам.

Примечания.

1. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Т_в равными средним температурам наружного воздуха за самый холодный месяц по СНиП 2.01.01-82.

2. При отсутствии данных по Т_в в СНиП 2.01.01-82 они запрашиваются в территориальном управлении Госкомгидромета (УГКС) по месту расположения предприятия.

2.5. Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п. 2.5а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.

Примечания.

1. При наличии данных о распределении на выбросе частиц аэрозолей по размерам определяются диаметр d_g, так что масса всех частиц диаметром больше d_g составляет 5 % общей массы частиц, и соответствующая d_g скорость оседания v_g (м/с). Значение коэффициента F устанавливается в зависимости от безразмерного отношения v_g/u_м, где и_м - опасная скорость ветра (см. п. 2.9). При этом F = 1 в случае v_g/u_м £ 0,015 и F = 1,5 в случае 0,015 < v_g/u_м £ 0,030. Для остальных значении v_g/u_м коэффициент F устанавливается согласно п. 2.56.

2. Вне зависимости от эффективности очистки значение коэффициента F принимается равным 3 при расчетах концентрации пыли в атмосферном воздухе для производств, в которые содержание водяного пара в выбросах достаточно для того, чтобы в течение всего года наблюдалась его интенсивная конденсация сразу же после выхода в атмосферу, а также коагуляция влажных пылевых частиц (например, при производстве глинозема мокрым способом).

2.6. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, v_м, и f_e.

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

Коэффициент n определяется в зависимости от f по рис. 2.1 или по формулам:

(2.7а)

(2.7б)

Рис. 2.1.

Рис. 2.2.

Для f_c < f < 100 значение коэффициента т вычисляется при f = f_e.

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от v_м по рис. 2.2 или формулам

n = 1 при v_м ³ 2; (2.8а)

(2.8б)

n = 4,4v_м при v_м< 0,5. (2.8в)

При f ³ 100 или DТ » 0 коэффициент n вычисляется по п. 2.7.

2.7. Для f ³ 100 (или DТ » 0) и (холодные выбросы) при расчете c_м вместо формулы (2.1) используется формула

(2.9)

где

(2.10)

причем n определяется по формулам (2.8а) - (2.8в) при .

Аналогично при f < 100 и v_м < 0,5 или f ³ 100 и (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет c_м вместо (2.1) производится по формуле

(2.11)

где

(2.12а)

(2.12б)

Примечание.

Формулы (2.9), (2.11) являются частными случаями общей формулы (2.1).

2.8. Расстояние x_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с_м, определяется по формуле

(2.13)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

(2.14а)

(2.14б)

(2.14в)

При f > 100 или DT » 0 значение d находится по формулам:

(2.15а)

(2.15б)

(2.15в)

2.9. Значение опасной скорости u_м (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, в случае f < 100 определяется по формулам:

(2.16а)

(2.16б)

(2.16в)

При f >100 или DT » 0 значение u_м вычисляется по формулам:

(2.17а)

(2.17б)

(2.17в)

Рис. 2.3.

2.10. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_ми (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра u_м (м/с), определяется по формуле

с_ми = r c_м, (2.18)

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/u_м по рис. 2.3 или по формулам:

(2.19а)

(2,19б)

Примечание.

При проведении расчетов не используются значения скорости ветра u < 0,5 м/с, а также скорости ветра u > u^*, где u^* - значение скорости ветра, превышаемое в данной местности в среднем многолетнем режиме в 5 % случаев. Это значение запрашивается в УГКС Госкомгидромета, на территории которого располагается предприятие, или определяется по климатическому справочнику.

2.11. Расстояние от источника выброса x_ми (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с_ми (мг/м³), определяется по формуле:

х_ми = p x_м, (2.20)

где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/u_м по рис. 2.3 или по формулам:

(2.21а)

(2.21б)

(2.21 в)

2.12. При опасной скорости ветра u_м приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле

с = s₁ c_м, (2.22)

где s₁ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F по рис. 2.4 или по формулам:

(2.23а)

(2.23б)

(2.23в)

(2.23г)

Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях х/х_м < 1 величина s₁ в (2.22) заменяется на величину , определяемую в зависимости от х/х_м и Н по рис. 2.5 или по формуле

(2.24)

Примечание.

Аналогично определяется значение концентрации вредных веществ на различных расстояниях по оси факела при других значениях скоростей ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях. По формулам (2.18), (2.20) определяются значения величин c_ми,. и x_ми. В зависимости от отношения х/х_ми определяется значение s₁ по рис. 2.4, 2.5 или по формулам (2.23), (2.24). Искомое значение концентрации вредного вещества определяется путем умножения c_ми на s₁.

2.13. Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере с_y (мг/м³) на расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле

с_y = s₂ c. (2.25)

Рис. 2.4.

где s₂ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра и (м/с) и отношения у/х по значению аргумента t_y:

(2.26а)

(2.26б)

по рис. 2.6 или по формуле

(2.27)

Рис. 2.6.

2.14. Максимальная концентрация c_мx (мг/м³), достигающаяся на расстоянии x от источника выброса из оси факела при скорости ветра u_мx, определяется по формуле

(2.28)

где безразмерный коэффициент находится в зависимости от отношения х/х_м по рис. 2.7 или по формулам:

(2.29а)

(2.29б)

(2.29в)

(2.29г)

(2.29д)

(2.29е)

(2.29ж)

Скорость ветра u_мx при этом рассчитывается по формуле

u_мx = f₁ u_м, (2.30)

где безразмерный коэффициент f₁ определяется в зависимости от отношения x/x_м по рис. 2.8 или по формулам:

f₁ = 1 при x/x_м £ 1; (2.31а)

(2.31б)

f₁ = 0,25 при 8 < x/x_м < 80; (2.31в)

f₁ = 1,0 при x/x_м ³ 80. (2.31г)

Примечание.

Если рассчитанная по формуле (2.30) скорость ветра u_мx < 0,5 м/с или u_мx > u^* (см. п. 2.10), то величина с_мx определяйся как максимальное значение из концентраций на расстоянии x, рассчитанных при трех скоростях ветра: 0,5 м/с, u_м, u^*; соответствующая c_мx скорость ветра принимается за u_мx.

2.15. Расчеты распределения концентрации с_z (мг/м³) на разных высотах z (м) над подстилающей поверхностью при x < x_мu производятся по формуле

(2.32)

Рис. 2.7.

Значения с_м, r и s₂ вычисляются согласно п. 2.1, 2.7, 2.10 и 2.13, а коэффициент s_z определяется в зависимости от параметров b₁ и b₂ по рис. 2.9 или по формулам:

(2.33а)

(2.33б)

Здесь

b₁ = x/x_мu ; (2.34)

(2.35)

(2.36а)

(2.36б)

При f_e £ f < 100 коэффициент d₂ вычисляется по формуле (2.36а) при f = f_e ; при v_м < 0,5 или соответственно в (2.36а) и (2.36б) принимается v_м = 0,5 или .

Рис. 2.8.

Рис. 2.9.

Опасная скорость ветра и_мz (м/с) на уровне флюгера, при которой на высоте z достигается максимальная концентрация, определяется по формуле

(2.37)

Рис. 2.10.

Коэффициент l₁ определяется в зависимости от x/x_м по рис. 2.10.

2.16. Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной смеси из источника с прямоугольным устьем (шахты) производятся по приведенным выше формулам при средней скорости w₀ и значениях D = D₀ (м) и V₁ = V_? (м³/с).

Средняя скорость выхода в атмосферу газовоздушной смеси w₀ (м/с) определяется по формуле

(2.38)

где L (м) - длина устья; b (м) - ширина устья.

Эффективный диаметр устья D_э (м) определяется по формуле

(2.39)

Эффективный расход выходящей в атмосферу в единицу времени газовоздушной смеси V_1э (м³/с) определяется по формуле

(2.40)

Примечание.

Для источников с квадратным устьем (L = b) эффективный диаметр D_э равняется длине стороны квадрата. В остальном расчет рассеивания вредных веществ производится как для выбросов из источника с круглым устьем.

2.17. Решение обратных задач¹ по определению мощности выброса М и высоты H, соответствующих заданному уровню максимальной приземной концентрации с_м при прочих фиксированных параметрах выброса, наводится следующим образом.

Мощность выброса М (г/с), соответствующая заданному значению максимальной концентрации с_м (мг/м³), определяется по формуле

(2.41)

В случае f ³ 100 или DT » 0

(2.42)

Высота источника H, соответствующая заданному значению c_м, в случае DT » 0 определяется по формуле

(2.43)

Если вычисленному по формуле (2.43) значению Н соответствует м/с, то H уточняется методом последовательных приближений по формуле

(2.44)

где n_i и n_i-1 - значения определенного по рис. 2.2 или по формулам (2.8) коэффициента n, полученные соответственно по значениям Н_i и H_i-1,- (при i = 1 в формуле (2.44) принимается n₀ = 1,а значение H_i определяется по (2.43)).

¹ Формулы п. 2.1 – 2.16 предназначены для решения прямой задачи расчета концентрации по заданным параметра источника.

Формулы (2.43), (2.44) используются также для определения Н при DT > 0. Если при этом выполняется условие то найденное Н является точным. Если же то для определения предварительного значения высоты Н используется формула

(2.45)

По найденному значению H определяются на основании формул (2.3) - (2.6) величины f, v_м, и f_c и устанавливается в первом приближении произведение коэффициентов m и n. Дальнейшие уточнения значения Н выполняются по формуле

(2.46)

где т_i, n_i соответствуют Н_i, а т_i-1, n_i-1 - H_i-1 (при i = 1 принимается m₀ = n₀ = 1, а H₀ определяется по (2.45)).

Примечания.

1. Уточнение значения H по формулам (2.44) и (2.46) производится до тех пор, пока два последовательно найденных значения H (H_i и H_i+1) будут различаться менее чем на 1 м.

2. При одновременной необходимости учета влияния рельефа местности и застройки в формулах (2.41) - (2.43) и (2.45) за величину h принимается произведение поправок к максимальной концентрации на рельеф и застройку, определенных согласно разделу 4 и Приложению 2.

2.18. В случае выбросов в атмосферу, обусловленных сжиганием топлива, при фиксированных высоте и диаметре устья трубы соответствующий с_м расход топлива Р (т/ч) определяется по формуле

(2.47)

где d₃ (г/кг)-количество выбрасываемого в атмосферу вредного вещества на единицу массы топлива (в необходимых случаях с учетом пылегазоочистки); d₄ (м³/кг)-расход газовоздушной смеси, выделяющейся на единицу массы топлива.

2.19. Для каждого источника радиус зоны влияния рассчитывается как наибольшее из двух расстояний от источника х₁ и х₂, где х₁ = 10 x_м, а величина х₂ определяется как расстояние от источника, начиная с которого с £ 0,05 ПДК.

Примечание.

Значение х₂ при ручных расчетах находится графически с помощью рис. 2.4 а, б. На вертикальной оси откладывается точка 0,05 ПДК/с_м, через которую проводится параллельная горизонтальной оси линия до пересечения с графиком функции s₁ за максимумом. Из точки пересечения опускается перпендикуляр на горизонтальную ось, полученное значение x/x_м умножается на х_?, в результате чего определяется искомое значение. При с_м £ 0,05 ПДК значение x₂ полагается равным нулю.

2.20. При полной нагрузке оборудования средне концентрация (г/м³) в устье источника, равная

(2.48)

определяется по формулам:

(2.49а)

(2.49б)

где с_м (мг/м³) - соответствующая максимальная приземнаяконцентрация.