Расчет максимальной приземной концентрации

Задача 4.Тепловая электростанция выбрасывает 15 т сернистого ангидрида в 1 ч. Объем отходящих газов 2,2´10⁶ м³/ч с температурой 150 ⁰C, высота трубы 200 м, диаметр устья 3 м. Электростанция расположена в центральной части европейской территории РФ. Перепад высот в радиусе 10 км от трубы не превышает 50 м на 1 км. Для SO₂ ПДК_мр = 0,5 мг/м³; ПДК_сс = 0,05 мг/м³. Фоновая концентрация SO₂ в районе расположения электростанции С_ф = 0,015 мг/м³.

Требуется рассчитать максимальную приземную C _м SO₂ и расстояние X _м по оси факела, на котором она достигается. Полученное значение C _м сравнить с величиной ПДК С_ф. В случае, если C _м < ПДК – С_ф, рассчитать контрольное и годовое значения ПДВ с целью оценки возможного увеличения мощности станции.

Ход решения.

1. Определим величину вспомогательного параметра f :

Средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника

При определении разности температур принимаем температуру воздуха окружающей среды Т_в, равной его средней температуре в 13 ч дня наиболее жаркого месяца года (по СНиП 23-01-99), для европейской территории страны Т_в = 23 ºС.

ΔТ = Т_г – Т_в = 150 – 23 = 127;

Поскольку полученное значение параметра f < 100, то дальнейший расчет ведем по формулам для нагретых выбросов.

2. Рассчитаем величину C _м:

Значение коэффициента А для европейской территории РФ составляет 120 (прил. 1).

Мощность выброса:

Значение безразмерного коэффициента, учитывающего скорость оседания примеси в атмосферном воздухе, F =1.

Значение безразмерного коэффициента, учитывающего влияние рельефа местности на рассеивание примеси при перепаде высот менее 50 м/км,h = 1.

Величина безразмерного коэффициента т, учитывающего условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса:

Для расчета безразмерного коэффициента п, также учитывающего условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса, определим вспомогательный параметр V _м .

Величина безразмерного коэффициента п определя­ется в зависимости от параметра V _м, м/с,

Так как V _м > 2 м/с, поэтому п = 1:

3. Рассчитаем расстояние по оси факела выброса от источника выброса, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации SO₂:

X_M = d · H .

Для рассматриваемого периода осреднения (t = 20 мин) все направления ветра равновероятны и роза ветров близка к круговой.

Поскольку в рассматриваемом случае V_M > 2м/с, величину вспомогательного периода d определяем по формуле:

d = 7 · V_M · (1 – 0,28² · f) = 7 · 4,6 · (1 – 0,28² · 4,5) = 21,5;

X_M = 21,5 · 200 = 4292 м.

3. Поскольку найденное значение

C _м = 0,21 мг SО₂/м³ < ПДК_мр – С_ф= 0,5 – 0,015 = 0,485 мг SО₂/м³,

существующий выброс ангидрида 4167 г/с может быть принят за величину ПДВ.

Контрольное значение ПДВ, при котором C _м = ПДК_мр – С_ф.

Рассчитанное контрольное значение ПДВ при условии C _м = ПДК_мр – С_ф более чем в два раза превышает существующую возможность выброса по SO₂, что делает допустимым соответствующие кратковременные превышения разовых концентраций в устье источника выброса.

Возможное годовое значение ПДВ, при котором C _м = ПДК_СС – С_ф, определяем по формуле

Величину показателя вытянутости среднегодовой розы ветров для центральной части территории страны находим в соответствии с картой-схемой при P / P₀ = 2:

Полученное значение ПДВ_Г практически не отличается от существующей годовой мощности выброса тепловой электростанцией сернистого ангидрида при условии, что он осуществляется равномерно:

Поэтому дальнейшее увеличение мощности станции без ввода в эксплуатацию газоочистных сооружений невозможно. Для более точной оценки величины ПДВ_Г в расчете необходимо брать среднегодовую температуру окружающего воздуха.

Ответ: Расстояние по оси факела X _м = 4292 м. Максимальная приземная концентрация C _м = 0,21 мг SО₂/м³.

Библиографический список рекомендуемой литературы

Основная литература

1. Фирсова Л.Ю. Системы защиты среды обитания. Схемы, сооружения и аппараты для очистки газовых выбросов и сточных вод [Электронный ресурс] / Л.Ю. Фирсова. – Электрон. текстовые дан. – М.: ФОРУМ, 2013. – 80 с.

2. Ветошкин А.Г. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы) [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Г. Ветошкин, К.Р. Таранцева. – Электрон. текстовые дан. – М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 362 с.

3. Основы инженерной экологии [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.В. Денисов [и др.]. – Электрон. текстовые дан. – Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 623 с.

Дополнительная литература

1. Ветошкин А.Г. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы) [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Г. Ветошкин, К.Р. Таранцева. – Электрон. текстовые дан. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2004. – 267 с.

2. Ветошкин А.Г. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы) [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Г. Ветошкин, К.Р. Таранцева. – Электрон. текстовые дан. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2006. – 267 с.

3. Таранцева К.Р. Процессы и аппараты химической технологии в технике защиты окружающей среды [Электронный ресурс]: учеб. пособие для вузов / К.Р. Таранцева, К.В. Таранцев. – Электрон. текстовые дан. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2006. – 484 с.

4. Таубман Е. И. Экологические технологии и пути защиты биосферы. (Гибель биосферы? Ноосфера): науч. докл. / Е.И. Таубман; Акад. наук СССР. Дальневост. отд-ние, Обществ. ин-т ноосферы. – Владивосток, 1989. – 32 с.

5. Ветошкин А.Г. Основы процессов инженерной экологии. Теория, примеры, задачи [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Г. Ветошкин. – Электрон. текстовые дан. – СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2014. – 512 с.

6. Мазур И.И. Инженерная экология. Общий курс: учеб. пособие для вузов: в 2-х т. Т. 1: Теоретические основы инженерной экологии / И.И. Мазур, О.И. Молдаванов, В.Н. Шишов; под ред. И.И. Мазура. – М.: Высш. шк., 1996. – 637 с.

Приложение 1

Значения коэффициента А, соответствующие неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрации вредных веществ в атмосфере достигают максимального значения

Приложение 2