Розрахунок розсіювання в атмосфері шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств 2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ

ХІМІКО–ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГІЇ НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН І ЕКОЛОГІЇ

РОЗРАХУНКОВО-
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО КУРСОВО
ї РОБОТИ

За курсом:

«Нормування антропогенного навантаження»

НА ТЕМУ:

″РОЗРАХУНОК РОЗСІЮВАННЯ В АТМОСФЕРІ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН, ЩО МІСТЯТЬСЯ У ВИКИДАХ ПІДПРИЄМСТВ ″

ЗА СПЕЦІАЛЬНІСТЮ:

6.070801 – ″ ЕКОЛОГІЯ ТА ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ″

3436.КР–ХЕ08109.001.ПЗ

(підпис)

Одеса – 2010

Одеський національний політехнічний університет

_________________________________________________________

(назва вищого навчального закладу)

Кафедра Технологій неорганічних речовин та екології

Дисципліна _________________"Нормування антропогенного навантаження"

Спеціальність _________6.070801 "Екологія та охорона навколишнього середовища"

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект (роботу) студента

Севастіана Валеріана Петровича

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи)_______"Розрахунок розсіювання в атмосфері шкідливих речовин, що знаходяться в викидах підприємств"
____________________________________________ ____________________________________________________________________________

2. Строк здачі студентом закінченого проекту (роботи)_16- тиждень
_________________________

3. Вихідні дані до проекту (роботи)___Варіант 9: Речовина СО; М, г/с- 0,054; V, м³/с-
1,00
; Н, м-
36
; Д, м- 0,5; U, м/с-
4.2
; Т, °С-
200
; ГДК, мг/м³- 3,000; Ŀ, м-
100
; координати
джерела Х- 300У-300
___________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які підлагаються розробці) __Розрахунок розсіювання викидів з одиночного джерела; визначення допустимого викиду; визначення границь санітарно-захисної зони
; визначення кількості шкідливих речовин, які дійшли через, нещільність фланцевих з
׳
єднань; випаровування з вільної поверхні рідини; розрахунок викидів твердих часток.
____

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень) __________________ __ Додаток А: Санітарно-захисна зона
_____________________________________________

Додаток Б: Графік залежності зміни максимальної приземної концентрації за віссю смолоскипа викиду
_______________________________________________________________________

6. Дата видачі завдання _____________________________________________________________

календарний план

№ П/П	Назва етапів курсового проекту (роботи)	Строк виконання етапів проекту (роботи)	Примітки
1	Отримання завдання	8.02.10	виконано
2	Ознайомлення з задачею	2- тиждень	виконано
3	Розрахунок розсіювання викидів з одиничного джерела	2-3- тиждень	виконано
4	Визначення гранично допустимого викиду	4- тиждень	виконано
5	Визначення троянди вітрів та санітарно захисну зону	5-тиждень	виконано
6	Розрахунок викидів через неорганізовані джерела	6-8- тиждень	виконано
7	Виконання графічної частини	9- тиждень	виконано
8	Пошук літератури	10- тиждень	виконано
9	Оформлення курсової роботи	15- тиждень	виконано
10	Захист	16-тиждень	виконано

Студент Севаст
іан В.П
.

Керівник___Єпутатов_Ю.М._
Васютинська К.А.____

«_____»______________________2010 р.

Анотація

Розрахунок розсіювання в атмосфері шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств./ Севастіан В.П.-Одеса: ОНПУ, ХТФ, 2010 р., – 34 с.,2 а.

У даній курсовій роботі розглянуте рішення однієї із задач нормування антропогенного навантаження на біосферу – визначення ступеня забруднення атмосфери. Розрахунки засновані на існуючих сучасних методиках розрахунку навантаження на біосферу – “Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що втримуються у викидах підприємств ОНД-86”.

Розраховані значення концентрацій шкідливих речовин у приземному шарі атмосфери для організованих і неорганізованих джерел викидів, на основі виконаних розрахунків і характерестичних даних про забруднювач виконана побудова санітарно-захисної зони для організованого одиночного джерела викидів. Так само розраховані параметри забруднення атмосфери при розробці корисних копалин кар'єрним способом та їхньому транспортуванню з урахуванням кліматичних особливостей місць локалізації цих копалин. Розраховані викиди основних атмосферних забруднювачів, що виділяються при згорянні твердих побутових відходів.

К Л Ю Ч О В І С Л О В А:

ПРИЗЕМНА КОНЦЕНТРАЦΙЯ, НЕОРГАНΙЗОВАНΙ ТА ОРГАНΙЗОВАНΙ ДЖЕРЕЛА ВИКИДΙВ, САНΙТАРНО-ЗАХИСНА ЗОНА, СМОЛОСКИП ВИКИДУ, ГАЗОПОВΙТРЯНА СУМΙШ, ТРОЯНДА ВΙТРΙВ.

УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ І СИМВОЛИ:

ГДК – гранично
допуст
и
ма
концентрація

ТПВ – тверді побутові відходи

ГДВ – гранично допустимий викид

ЗМІСТ

9

ВСТУП…………………………………………………………………..….……7

1.ОРГАНІЗОВАНІ ДЖЕРЕЛА ВИКИДУ………………………………...……9

1.1. Розрахунок розсіювання викидів з одиночного джерела……...…….6

1.2. Знаходження гранично допустимого викиду……………………..…13

1.3. Визначення границь санітарно-захисної зони для підприємств…...14

1.4. Розрахунки…………………………………………………….….……15

Висновок до розділу 1…………………………………………………………20

2. НЕОРГАНІЗОВАНІ ДЖЕРЕЛА ВИКИДУ…………………..……………21

2.1. Визначення кількості шкідливих речовин, що поступають через нещільності фланцевих з'єднань ……………………………………………..…….21

2.1.1. Порядок виконання розрахунку……………………………..……21

2.1.2. Розрахунки………………………………………………..…….….22

2.2. Випаровування з вільної поверхні рідини………………….…….……23

2.2.1. Порядок виконання розрахунку…………………………..………24

2.2.2. Розрахунки……………………………………………………… .. 26

2.3. Породні відвали. Розрахунок викидів твердих частинок…………….28

2.3.1. Порядок розрахунку………………………………………………28

2.3.2. Розрахунки…………………………………………………………30

2.4. Розрахунок викидів при згорянні твердих побутових відходів (ТПВ)30

2.4.1. Порядок розрахунку………………………………………………30

2.4.2. Розрахунки…………………………………………………………31

ВИСНОВКИ………………………………………………………………..….33

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА…………………………………………….34

ВСТУП

Однією з основних проблем, що виникли у зв'язку з негативними наслідками науково-технічного прогресу, є охорона навколишнього середовища від забруднення її хімічними речовинами, контроль і регулювання ступеня впливу виробництва на її санітарний стан.

Розповсюдження в атмосфері промислових викидів, що викидаються з труб і вентиляційних пристроїв, підкоряється законам турбулентної дифузії. На процес розсіювання викидів істотно впливає стан атмосфери, розташування підприємств і джерел викидів, характер місцевості, фізичні і хімічні властивості речовин, що викидаються, висота джерела, діаметр гирла і т.п. Горизонтальне переміщення домішок визначається в основному швидкістю вітру, а вертикальне – розподілом температур у вертикальному напрямку.

Основним документом, що регламентує розрахунок розсіювання і визначення приземних концентрацій викидів промислових підприємств, є «Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств. ОНД–86». У основу методики встановлена умова, при якій найбільша концентрація кожної шкідливої речовини См
(мг/м3
) в приземному шарі атмосфери не повинна перевищувати максимальної разової гранично допустимої концентрації (ГДК) даної шкідливої речовини в атмосферному повітрі:

См
≤ГДК

Ступінь небезпеки забруднення приземного шару атмосферного повітря викидами шкідливих речовин визначається по найбільшому розрахованому значенню приземної концентрації шкідливих речовин См
, яке може встановлюватися на деякій відстані від місця викиду, відповідному

найнесприятливішим метеорологічним умовам (коли швидкість вітру досягає небезпечного значення um
спостерігається інтенсивний вертикальний турбулентний обмін та ін.)

Окрім організованих джерел значна частка викидів доводитися на неорганізовані джерела забруднення атмосфери.

«Неорганізований викид» – це промисловий викид, що поступає в атмосферу у вигляді не спрямованих потоків газу в результаті порушень герметичності устаткування по відсмоктуванню газу в місцях завантаження, вивантаження або зберігання продукту. Відповідно до цього визначення за «джерело неорганізованих викидів» приймається джерело надходження в атмосферу забруднюючих речовин, що утворюються в результаті виробничої діяльності людини, яка не має спеціальних пристроїв для висновку забруднюючих речовин в атмосферу.

1. ОРГАНІЗОВАНІ ДЖЕРЕЛА ВИКИДУ

1.1.
Розрахунок розсіювання викидів з одиночного джерела

Речовина	М, г/с	,	Н, м	D, м	u, м/с	,	ГДК	м	Координати джерела
									х	у
СO	0,054	1,00	36	0,5	4,2	200	3,000	100	300	300

Вихідні данні
:

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин для викиду нагрітої газоповітряної суміші з одиночного (крапкового) джерела з круглим отвором за несприятливих метеорологічних умов на відстані Хм
(м) від джерела повинна визначаться за формулою:

(1.1)

А
– коефіцієнт, залежний від температурної стратифікації атмосфери і визначаючий умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, с2/3
∙ мг∙град1/3
/г;

М
– кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферу, г/c;

F
– безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі;

m
і n
– безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду;

H
– висота джерела над рівнем землі, м;

∆Т
– різниця між температурою газоповітряної суміші Тг
, що викидається, і температурою навколишнього атмосферного повітря Тв
, град.;

V1
– об'єм газоповітряної суміші, м3
/c.

Об'єм газоповітряної суміші визначається за формулою:

(1.2)

де D
– диаметр гирла джерела викиду, м;

w0
– середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду, м/с.

З формули (1.2) знаходимо

(1.3)

Коефіцієнт А
повинен прийматися для несприятливих метеорологічних умов, при яких концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі від джерела викиду досягають максимального значення (для України A=200).

Величини M
і V1
повинні визначатися розрахунком в технологічній частині проекту або приймається відповідно до діючих для даного виробництва (процесу) нормативів.

Величину ∆Т
(˚С) слід визначати, приймаючи температуру навколишнього атмосферного повітря Тв
по середній температурі зовнішнього повітря о 13 г. найжаркішого місяця (25,2˚С), а температуру газоповітряної суміші Тг
, що викидається в атмосферу, – по діючих для даного виробництва технологічних нормативах.

Значення безрозмірного коефіцієнта F
повинно прийматися:

а) для газоподібних шкідливих речовин (сірчистого газу, сірковуглецю і т.п.) і мілко дисперсних аерозолів (пилу, золи і т.п., швидкість впорядкованого осідання яких практично рівна нулю) – 1;

б) для пилу і золи (окрім вказаних в п. а), якщо середній експлуатаційний коефіцієнт очищення дорівнює: не менше 90% – 2; від 75 до 90% – 2,5; менше75%– 3.

Залежно від параметра f
м/(с2
∙град), визначається безрозмірний коефіцієнт m
, обчислюваного за формулою:

(1.4)

Де (1.5)

(1.6)

Значення безрозмірного коефіцієнта n
визначається залежно від параметра vm
, обчислюваного за формулою:

(1.7)

при vm
≤0,3 n=3

при 0,3<vm
≤2 (1.8) при vm
>2 n=1

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин См
за несприятливих метеорологічних умов досягається на осі факела викиду (по напрямку середнього вітру за даний період) на відстані Хм
(м) від джерела викиду.

Величина Хм
повинна визначатися по формулі:

(1.9)

де d
– безрозмірна величина, яка визначається за формулами (1.10):

при vm
≤0,5 ;

при 0,5<vm
≤2 ; (1.10)

при vm>2 .

Коли безрозмірний коефіцієнт F
≥2, величина Хм
визначається за формулою:

Небезпечна швидкість вітру um
(м/с) на рівні флюгера (звичайно 10м від рівня землі), при якій має місце найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі См
,
повинна прийматися:

при vm
≤0,3 um
=0,5

при 0,3<vm
≤2 um
=vm
(1.11) при vm
>2 um
=vm
(1+0,12√f)

Максимальна приземна концентрація шкідливої речовини Смм
(мг/м3
) за несприятливих метеорологічних умов і швидкості вітру u (м/с), відрізняються від небезпечної швидкості вітру u
м
,
повинна визначатися по формулі:

Смм
=rСм
(1.12)

r
– безрозмірна величина, яка визначається в залежності від відношення u
/
u
м
за формулами (1.13):

при u
/
u
м
≤1

при u
/
u
м
>1 (1.13) Відстань від джерела викиду Хмм
(м), на якій при швидкості вітру u
і несприятливих метеорологічних умов приземна концентрація досягає максимального значення Смм
(мг/м3
), повинна розраховуватися за формулою:

Хмм
=рХм
(1.14)

де р
– безрозмірна величина, визначаюча в залежності від відношення u
/
u
м
за формулами (1.15):

при u
/
u
м
≤0,25 р=3

при 0,25<u
/
u
м
≤1 (1.15)

при u
/
u
м
>1

Значення приземних концентрацій шкідливих речовин С
в повітрі по осі факела викиду на різних відстанях від джерела викиду повинні розраховуватися за формулою:

C
=
s
1
C
м
(1.16)

s
1
– безрозмірна величина, яка визначається при небезпечній швидкості вітру в залежності від відношення х/хм
по формулам:

при х/хм
≤1 (1.17)

при 1<х/хм
≤8 (1.18)

при х/хм
>8 (1.19)

при х/хм
>8 і F рівному 2; 2,5 або 3, величина s
1
визначається за формулою:

(1.20)

1.2. Знаходження гранично допустимого викиду

Відповідно до вимог ДОСТ 17.2.3.02-78 для кожного промислового підприємства, що проектується або діє, встановлюється гранично допустимий викид шкідливих речовин в атмосферу при умові, що викиди шкідливих речовин від даного джерела у сукупності з іншими джерелами (з урахуванням перспективи їх розвитку) не створять приземну концентрацію, що перевищуює ГДК.

Гранично допустимий нагрітий викид шкідливої речовини у атмосферне повітря ГДВ (г/с), з одиночного джерела (труби), при якому забезпечується не перевищуюча ГДК концентрація її у приземному шарі повітря, повинен визначатися за формулою:

(1.21)

1.3. Визначення границь санітарно-захисної зони
для підприємств

Значне місце в системі охорони атмосферного повітря займають планувальні заходи, що дозволяють при постійних валових викидах суттєво знизити дію забруднення навколишнього середовища на людину. Особливу увагу слід уділяти вибору площі для промислового підприємства та взаємному розташуванню виробничих будівель і житлових масивів.

Площадки для будівництва промислових підприємств і житлових масивів повинні вибиратися з урахуванням аерокліматичних характеристик і рельєфу місцевості. Промисловий об’єкт повинен бути розташований на рівному підвищеному добре провітрюваному місці. Площадка житлового забудовування не повинна бути вище площадки підприємства, інакше перевага високих труб для розсіювання промислових викидів зводиться нанівець.

Взаємне розташування підприємств і населених пунктів визначається по середній троянді вітрів теплого періоду року. Для даної місцевості промислові об’єкти, що є джерелами виділення шкідливих речовин у навколишнє середовище, розташовуються за границею населених пунктів і з підвітряної сторони від житлових масивів, щоб викиди відносилися в сторону від житлових кварталів.

Вимоги «Санітарних норм проектування промислових підприємств СН 245-71» передбачено, що об’єкти, які є джерелами викидів шкідливих і неприємно пахнучих речовин, слід відокремити від житлової забудівлі санітарно-захисними зонами. Розміри цих зон до границі житлових будівель встановлюють у залежності від потужності підприємства, умов здійснення технологічного процесу, характера й кількості виділяємих у навколишнє середовище шкідливих і неприємно пахнучих речовин. У відповідності з класифікацією промислових підприємств у залежності від віділяємих речовин встановлено п’ять санітарно-захисних зон; для підприємств І класа – 1000 м; ІІ класа – 500 м; ІІІ класа – 300 м; ІV класа – 100 м; V класа – 50 м.

Розмір санітарно-захисної зони L повинен уточнюватися як в напрямку збільшення, так і в напрямку зменшення в залежності від троянди вітрів району розташування підприємства по формулі:

(1.22)

L
0
– розрахункова відстань, м, від джерела забруднення до границі санітарно-захисної зони;

P
– середньорічна повторюваність напрямків вітрів даного румба, %;

P
0
– повторюваність напрямків вітрів одного румба при круговій троянді вітрів (при восьми румбовій троянді вітрів Р0
=100/8=12,5%).

Повторюваність напрямків вітрів і штилів (%) для Одеси представлена в табл.1.

Таблиця 1

Повторюваність напрямків вітрів і штилів(%)

напрямок	Пн	ПнСх	Сх	ПдСх	Пд	ПдЗх	Зх	ПнЗх	штиль
Р, %	18	12	10	8	14	11	11	16	1

1.4. Розрахунки

По-перше, розрахуємо середню швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду – w0
, використовуючи формулу (1.2):

Тепер за формулою (1.4) можна розрахувати f
– коефіцієнт, необхідний для находження коефіцієнта m
.

Знайдемо безрозмірний коефіцієнт m
за формулою(1.6):

Розрахуємо параметр vm
за формулою(1.7):

Оскільки 0,3≤vm
≤2, то значення безрозмірного коефіцієнта n визначимо за формулою (1.8):

Тепер можна визначити максимальну приземну концентрацію шкідливих речовин См
за формулою(1.1):

, мг∕м3

Відстань від джерела викиду, на якій досягається максимальна приземна концентрація, повинна визначатися за формулою (1.9). d
визначаємо за формулою(1.10).

Оскільки 0,5≤ vm
≤2

м.

При 0,5< vm
≤2 небезпечна швидкість вітру дорівнює um
=
vm
=1,101.

Знайдемо співвідношення u∕um

>1, отже для визначення безрозмірної величини r
скористаємось формулою (1.13):

Максимальна приземна концентрація шкідливої речовини Смм
при несприятливих метеорологічних умов і швидкості вітру, відмінною від небезпечної швидкості вітру um
повинна розраховуватися за формулою (1.12):

Смм
=0,419∙0,0250=0,00105 мг∕м3

Оскільки u ∕ um
>1, як було зазначено вище, отже розрахунок безрозмірної величини р
будемо проводити за формулою (1.15):

Відстань Хмм
, на якій приземна концентрація досягає значення Смм
, визначимо за формулою (1.14):

Хмм
=217∙1,9008=412 м

Визначимо концентрації у приземному шарі на різних відстанях від джерела викиду при небезпечній швидкості вітру. Для цього скористаємось формулами (1.17-.1.18). Результати розрахунків внесемо до табл.2.

Таблиця 2

<

Х , м	Хм , м	Х∕Хм	s1	C, мг∕м3
20	217	0,0922	0,0449	0,000112
40	217	0,184	0,157	0,000393
60	217	0,276	0,307	0,000768
80	217	0,369	0,470	0,00118
100	217	0,461	0,627	0,00157
120	217	0,553	0,763	0,00191
140	217	0,645	0,869	0,00217
160	217	0,737	0,942	0,00235
180	217	0,829	0,983	0,00246
200	217	0,922	0,998	0,00250
220	217	1,014	0,997	0,00249
240	217	1,106	0,975	0,00244
260	217	1,198	0,952	0,00238
280	217	1,290	0,929	0,00232
300	217	1,382	0,905	0,00226
320	217	1,475	0,881	0,00220
340	217	1,567	0,857	0,00214
360	217	1,659	0,832	0,00208
380	217	1,751	0,808	0,00202
400	217	1,843	0,784	0,00196
20	217	0,0922	0,0449	0,000112
40	217	0,184	0,157	0,000393
60	217	0,276	0,307	0,000768

Аналогічно визначається значення концентрації шкідливих речовин на різних відстанях по вісі смолоскипу за інших значень швидкостей вітру u
та несприятливих метеорологічних умовах. За формулою (1.18-1.19) знаходиться значення s
1
за відношенням Х/Хмн
. Концентрація шкідливої речовини визначається множенням Смн
на s
1
.

Результати розрахунку значень s
1
і С наведені у табл. 3.

Таблиця 3

Х , м	Хм , м	Х∕Хмн	s1	C, мг∕м3
40	412	0,0971	0,0495	0,00005
80	412	0,194	0,172	0,00018
120	412	0,291	0,333	0,00035
160	412	0,388	0,505	0,00053
200	412	0,485	0,665	0,00070
240	412	0,583	0,800	0,00084
280	412	0,680	0,900	0,00095
320	412	0,777	0,963	0,00101
360	412	0,874	0,993	0,00104
400	412	0,971	0,999	0,001049
440	412	1,068	0,984	0,00103
480	412	1,165	0,961	0,00101
520	412	1,262	0,936	0,00098
560	412	1,359	0,911	0,00096
600	412	1,456	0,886	0,00093
640	412	1,553	0,860	0,00090
680	412	1,650	0,834	0,00088
720	412	1,748	0,809	0,00085
760	412	1,845	0,783	0,00082
800	412	1,942	0,758	0,00080

За результатами розрахунків, що приведені у табл. 2 та 3, будуємо графіки зміни концентрацій за віссю смолоскипа викиду [C1
=f(X) і [C1
=f(X)], (див. рис.1 3436.КР-ХЕ06109.001.ГЧ).

Знайдемо гранично допустимий викид. Для цього проведемо розрахунок за формулою (1.21):

г/с

Визначимо границі санітарно-захисної зони для даного підприємства. За вихідними даними: L0
=100 м; Р0
=100/8=12,5 % − для восьми румбової троянди вітрів.

Розрахуємо розмір СЗЗ для кожного напрямку, користуючись формулою (1.22).

Таблиця 4

напрямок	Пн	ПнСх	Сх	ПдСх	Пд	ПдЗх	Зх	ПнЗх	штиль
Р, %	18	12	10	8	14	11	11	16	1
L, м	144	96	80	64	112	88	88	128	8

За отриманими даними будуємо схему СЗЗ (див. рис. 2 3436.КР-ХЕ08009.002.ГЧ).

Висновки до розділу 1

В цьому пункті були проведені розрахунки параметрів розсіювання викидів. Розраховано максимальну приземну концентрація шкідливих речовин См
(мг/м3
) для нагрітої газоповітряної суміші з одиночного джерела з круглим отвором при заданих та несприятливих метеорологічних умовах та визначено відстань, на якій вона досягається. Визначений гранично допустимий нагрітий викид шкідливої речовини в атмосферне повітря (ГДК, г/с), при якому забезпечується не перевищуюча ГДК концентрація його у приземному шарі повітря. Побудовано графіки зміни концентрації по осі факелу викиду C=f(x). Побудовано схемау санітарно-захисної зони підприємства відповідно до троянди вітрів міста Одеси.

2. НЕОРГАНІЗОВАНІ ДЖЕРЕЛА ВИКИДУ

2.1. Визначення кількості шкідливих речовин, що
поступають через нещільності фланцевих з'єднань

2.1.1. Порядок виконання розрахунку

Визначаються об’ємні частки складових газової суміші:

(2.1)

де Мі
– відносні молекулярні маси складових газової суміші.

Абсолютний тиск газової суміші в трубопроводі:

Рабс
=Рнадл
+В
(2.2)

Парціальний тиск складових газової суміші, Па:

Рі
=
ni
∙
P
абс
(2.3)

Концентрація складових газової суміші, мг/м3
:

(2.4)

Густина газової суміші в трубопроводі, кг/м3
:

ρсм
=∑Сі
/106
(2.5)

Молекулярна маса газової суміші в трубопроводі, г/моль:

Мсм
=∑(
ni
∙
Mi
)
(2.6)

Об’єм газів у трубопроводі, м3
:

V
=0,785∙
d
2
∙
L
(2.7)

Коефіцієнт негерметичності фланцевих з’єднань цехового трубопроводу m
приймається рівним 0,001.

Кількість газової суміші (г/ч), що виділяється через нещільності фланцевих з’єднань трубопроводу розраховується за формулою:

(2.8)

Об’єм газової суміші (м3
/ч), що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань трубопроводу:

(2.9)

Кількість складових газової суміші, що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань трубопроводу, г/ч:

Gi
=Vсм
Ci
10-3
(2.10)

2.1.2. Розрахунки

Знайдемо об’ємні долі складових газової суміші за формулою (2.1).

Абсолютний тиск:

Рабс
=209020+101325=310345 Па

Парціальний тиск складових суміші:

Р(Н2
)= 310345∙0,8978=278627,741 Па

Р(СО)= 310345∙0,0099=3072,416 Па

Р(СН4
)= 310345∙0,0923=28644,835 Па

Концентрація складових газової суміші:

мг/м3

мг/м3

мг/м3

Щільність газової суміші в трубопроводі:

ρсм
=(197891,656+30549,993+162756,944)/106
=0,391мг/м3

Молекулярна маса газової суміші в трубопроводі:

Мсм
=2∙0,8978+28∙0,0099+16∙0,0923=3,5496

Об’єм газів у трубопроводі:

V=0,785∙0,1242
∙150=1,8105 м3

Кількість газової суміші:

г/ч

Об’єм газової суміші:

м3
/ч

Кількість складових газової суміші, що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань трубопроводу:

G(H2
)=0,0105∙197891,656∙10-3
=2,0803 г/ч

G(CO)= 0,0105∙30549,993∙10-3
=0,324 г/ч

G(CH4
)= 0,0105∙162756,944∙10-3
=1,747 г/ч

2.2. Випаровування з вільної поверхні рідини

Кількість шкідливих речовин, що випаровуються з вільної поверхні рідини (при зберіганні у відкритих резервуарах, пропитці, промивці, розливі та ін.) залежить від їх властивостей, температури, площі дзеркала випаровування та рухомості повітря. Процес переносу речовини, що випаровується, від джерела випаровування у навколишнє середовище може бути дифузним, а також обумовленим природною або змушеною конвекцією.

Розберемо випадок випаровування шкідливих речовин з вільної поверхні рідини при плівковому режимі. При такому режимі біля поверхні рідини утворюється плівка нерухомого повітря досить великої товщини. Перенос речовини з поверхні рідини через цю плівку забезпечується дифузією.

2.2.1. Порядок виконання розрахунку

Мольні долі складових рідини:

(2.11)

де Mi
– відносні молекулярні маси складових рідини.

Парціальний тиск насичених парів компонентів над чистими рідкими речовинами:

(2.12)

де А, В, С – емпіричні коефіцієнти, значення яких для кожного компонента суміші рідини представлено в табл. 5

Таблиця 5

Значення емпіричних коефіцієнтів А, В, С

Речовина	А	В	С
Вода	7,9608	1678	230
Бензол	6,912	1214,6	221,2
Діхлоретан	7,184	1358,5	232

Парціальний тиск парів компонентів над сумішшю рідини, Па:

Рі
=
ni
∙
Pi
H
(2.13)

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при t0
=0˚C и Р=101308 Па, м2
/с:

D0В
=18,8∙10-6

D0Б
=9,05∙10-6

D0Д
=8,02∙10-6

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при заданій температурі t, ˚C, і тиску Р0
=101325 Па:

(2.14)

Площа поверхні випаровування в апараті, м2
:

F
ап
=0
,
785
∙
d
2
пов
(2.15)

Площа люка, м2
:

F
л
=0
,
785
∙
d
л
2
(2.16)

Далі розраховується відношення F
л
/
F
ап
в залежності від якого по табл. 6 вибирається коефіцієнт k
2
, який враховує ступінь закриття поверхні випаровування:

Таблиця 6

Fл /Fап	0,0001	0,001	0,01	0,1	0,5	0,8	>0,8
k2	0,0000	0,010	0,10	0,2	0,3	0,6	1,0

Температура кипіння компонентів рідини, ˚C:

Вода − 100˚C;

Бензол – 80,1˚C;

Діхлоретан – 83,5˚C.

Коефіцієнт, що враховує зниження температури поверхні випаровування:

Вода − k1
=1,0;

Бензол − k1
=1,3;

Діхлоретан − k1
=1,3.

Глибина від верхнього краю люка до поверхні рідини, м:

h
=
H
ап
(1-
k
з
)
(2.17)

Концентрації складових газового середовища у апараті, мг/м3
:

(2.18)

де t – температура рідини та газової суміші в апраті.

Парціальний тиск компонентів газової суміші у зовнішньому середовищі:

Р0В
=РН
В
∙φ,
(2.19)

де φ
– вологість повітря, %.

, (2.20)

де t
– температура рідини та газового середовища в апараті.

Р0Б
=0;

Р0Д
=0.

Кількість компонентів газової суміші, що виділяється з поверхні випаровування і надходить у зовнішнє середовище через люк, г/ч:

(2.21)

де В
– тиск зовнішнього середовища, В=101325 Па.

2.2.4. Розрахунки

Мольні долі складових рідини:

Парціальний тиск насичених парів компонентів над чистими рідкими речовинами:

РН
В
=9152,298 Па

РН
Б
=28637,177 Па

РН
Д
=24182,961 Па

Парціальний тиск парів компонентів над сумішшю рідини:

Рводи
=0,7747∙9152,298=7090,285 Па

РБ
=0,1416∙28637,177=4055,024 Па

РД
=0,0837∙24182,961=2040,144 Па

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при заданій температурі:

м2
/с

Площа поверхні випаровування в апараті:

Fап
=0,785∙(2,4)2
=4,522 м2

Площа люка:

Fл
=0,785∙(0,56)2
=0,246 м2

Знайдемо відношення Fл
/Fап
і по ньому визначимо коефіцієнт, який враховує ступінь закриття поверхні випаровування.

=> k2
=0,2

Глибина від верхнього краю люка до поверхні рідини:

h=2,6(1-0,7)=0,78 м

Концентрації складових газового середовища у апараті:

мг/м3

мг/м3

мг/м3

Парціальний тиск компонентів газової суміші у зовнішньому середовищі:

Р0В
=14,859∙0,5∙133,3=990,352

Р0Б
=0

Р0Д
=0

Кількість компонентів газової суміші, що виділяється з поверхні випаровування і поступає у зовнішнє середовище через люк:

г/ч;

г/ч;

г/ч.

2.3. Породні відвали. Розрахунок викидів твердих частинок

Викиди твердих частинок у атмосферу відвалами визначається як сума викидів при формуванні відвалів і при здуванні частинок з їх поверхні, що пилиться.

Розглянемо шахту, яка має плоский діючий не палаючий відвал. Порода доставляється самоскидами й планирується бульдозером. Пилоподавлення на даному відвалі не застосовується.

2.3.1. Порядок розрахунку

По таблиці 7 визначається коефіцієнт k
0
, який враховує вологість породи.

Таблиця 7

φ , %	До 0,5	0,5-1,0	1,0-3,0	3,0-5,0	5,0-7,0	7,0-8,0	8,0-9,0	9,0-10	>10
k0	2,0	1,5	1,3	1,2	1,0	0,7	0,3	0,2	0,1

Визначається коефіцієнт k
1
, який враховує швидкість вітру за табл. 8.

Таблиця 8

u , м/с	До 2	2-5	5-7	7-10
k 1	1,0	1,2	1,4	1,7

Питоме виділення твердих часток з 1 м3
породи, що подається у відвал:

· для бульдозера – g
б
=5,6 г/м3
;

· для розвантаження самоскидом – g
с
=10,0 г/м3
.

Ефективність застосованих засобів пилоподавлення П=0.

Кількість твердих часток, які виділяються при формуванні відвалу, т/рік:

(2.22)

Кількість твердих часток, які виділяються при формуванні відвалу, г/с:

(2.23)

Коефіцієнт, що враховує ефективність здування твердих часток k
2
=1,0.

Кількість твердих часток, які здуваються з поверхні породного відвалу, т/рік:

M
0
c
=86,4∙
k
0
∙
k
1
∙
k
2
∙
F
∙
w
0
∙
r
∙(365-
n
)
(2.24)

де r
– коефіцієнт подрібнення гірської маси (приймається рівним 0,1);

F
– площа поверхні, що пилить, м2
;

n
– кількість днів з стійким сніжним покривом.

w
0
– питома здуваємість твердих часток з поверхні відвалу, яка пилить (прймається рівною 0,1∙10-6
).

Кількість твердих часток, які здуваються з поверхні породного відвалу, г/с:

M
0
c
1
=
k
0
∙
k
1
∙
k
2
∙
F
∙10-5
(2.25)

Викид твердих часток з даного відвалу, т/рік:

М0
=М0
ф
+М0
с
(2.26)

Викид твердих частинок з даного відвалу, г/с:

М0
1
=М0
ф1
+М0
с1
(2.27)

2.3.2. Розрахунки

Оскільки φ
=9,5%, то з табл. 7 k0
=0,2.

Так як u
=8 м/с, то з табл. 8 k1
=1,7.

Кількість твердих часток, які виділяються при формуванні відвалу:

М0
ф
=0,2∙1,7∙ (5,6+10,0)∙58500∙10-6
=0,310 т/рік

Кількість твердих часток, які виділяються при формуванні відвалу:

г/с

Кількість твердих часток, які здуваються з поверхні породного відвалу:

М0
с
=86,4∙0,2∙1,7∙1,0∙10000∙0,1∙10-6
∙0,1(365-130)=0,690 т/рік

Кількість твердих часток, які здуваються з поверхні породного відвалу:

М0
с1
=0,2∙1,7∙1∙10000∙10-5
=0,340 г/с

Викид твердих часток з даного відвалу:

М0
=0,310+0,690=1,00 т/рік

Викид твердих часток з даного відвалу:

М0
1
=0,0083+0,034=0,0423 г/с

2.4. Розрахунок викидів при згорянні твердих побутових відходів (ТПВ)

2.4.1. Порядок розрахунку

Розрахунок викидів шкідливих речовин в результаті згоряння твердих побутових відходів проводиться по формулі:

Gi
=
m
∙
V
∙
gi
(2.28)

де m
– розрахована насипна маса твердих побутових відходів (m
=0,25 т/м3
);

V
– об’єм зпалених твердих побутових відходів, м3
;

gi
– питомі викиди забруднюючих речовин, т/т з палених ТПВ (визначається по табл. 9)

Таблиця 9

Питомі викиди забруднюючих речовин при згорянні твердих побутових відходів

Назва забруднюючої речовини	gi , т/т
Тверді речовини	0,001250
Діоксид сірки	0,003000
Оксид азоту	0,005000
Оксид вуглецю	0,025000
Сажа	0,000625

2.4.2. Розрахунки

Розрахуємо викид для кожної шкідливої речовини.

Для твердої речовини:

G
(тв. р)=
0,25∙550∙0,001250=0,172 т

Для діоксиду сірки:

G
(
SO
2
)=
0,25∙550∙0,003000=0,413 т

Для оксиду азоту:

G
(
NOx
)
=
0,25∙550∙0,005000=0,688 т

Для оксиду вуглецю:

G
(СО)=
0,25∙550∙0,025=3,438 т

Для сажі:

G
(сажа)=
0,25∙550∙0,000625=0,086 т

Висновки до розділу 2

У цьому розділі була розрахована кількість шкідливих речовин (водень, чадний газ, метан), які виділяються через нещільності фланцевих з'єднань цехового трубопроводу. А також визначений об’єм газу та концентрації складових газової суміші, що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань.

Визначено кількість та концентрації шкідливих речовин, що випаровувались з відкритої поверхні рідини при умові, що коло поверхні рідини утворюється плівка нерухомого повітря. При такому режимі перенос речовин забезпечується тільки дифузією.

При параметрах відвалу було розраховано кількість шкідливих речовин, які виділяються в атмосферне повітря з породних відвалів та викиди твердих часток з даного відвалу.

Визначені викиди твердих часток, оксиду азоту, діоксиду сірки, оксиду вуглецю та сажі, які виділилися у повітря при згорянні ТПВ на полігоні.

ВИСНОВКИ

У курсовій роботі була розглянута методика розрахунку концентрацій шкідливих або неприємно пахнучих речовин в атмосферному повітрі, що містяться у викидах підприємств.

У першій частині роботи розраховано значення максимальної приземної концентрації шкідливих речовин для викиду нагрітої газововітряної суміші від організованого одиночного джерела викиду з круглим гирлом (димар:

− при несприятливих метеорологічних умовах і небезпечній швидкості вітру (См
=0,00250 мг/м3
);

− при несприятливих метеорологічних умовах і заданій швидкості вітру (Смн
=0,00105 мг/м3
).

Для обох випадків побудовані графіки залежності концентрації від відстані до джерела викиду.Побудовано санітарно-захисну зону для одиночного джерела.

Встановлено, що розраховані приземні концентрації не перевищують визниченоъ гранично допустимої концентрації ГДК=64,753 г/с.

У другій частині роботи проведені розрахунки для неорганізованих джерел забруднення атмосферного повітря:

− визначена кількість шкідливих речовин, які викидаються у повітря через нещільності фланцевих з’єднань;

− розрахована кількість шкідливих речовин, що надыйшли за рахунок випару з вільної поверхні рідини;

− визначена кількість шкідливих речовин, що виділились у повітря від породних відвалів;

− розрахована кількість шкідливих речовин, які виділилися в атмосферне

повітря в результаті згоряння на полігоні твердих побутових відходів.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ и выбросов предприятий. ОНД-86. Госкомгидромет. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 96 с.

2. Конспект лекцій з курсу: «Нормування антропогенного навантаження на природне середовище» –О.: Астропринт, 2002 – 60 с.

3. Методические указания по выполнению курсовой работы на тему: «расчет рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» – О.: ОГПУ, 1997 – 22 с.

8