CC BY
15EARTH SCIENCES
РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ВЫБРОСОВ СТАЦИОНАРНЫМ ИСТОЧНИКОМ КОТЕЛЬНОЙ
ООО «ТЕХ-ТРАНС-СЕРВИС-НЕО»
Пащенко А.В.
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, Россия, г. Краснодар Магистр 1-го курса факультета агрономии и экологии
Евлоев Т.А.
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, Россия, г. Краснодар Магистр 1 -го курса факультета агрономии и экологии
Верещагина Д.П. Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, Россия, г. Краснодар Магистр 1 -го курса факультета агрономии и экологии
Мариенко А.А.
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, Россия, г. Краснодар Магистр 1 -го курса факультета агрономии и экологии
CALCULATION OF EMISSION DISPERSION BY A STATIONARY SOURCE IN THE BOILER HOUSE OF TECH-TRANS-SERVICE-NEO LLC»
Pashchenko A.
Kuban State Agrarian University named after I. T Trubilin, Krasnodar 1st year master's student, faculty of Agronomy and ecology
Evloev T.
Kuban State Agrarian University named after I. T Trubilin, Krasnodar 1st year master's student, faculty of Agronomy and ecology
Vereshchaginа D.
Kuban State Agrarian University named after I. T Trubilin, Krasnodar 1st year master's student, faculty of Agronomy and ecology
Marienko A.
Kuban State Agrarian University named after I.T Trubilin, Krasnodar 1st year master's student, faculty of Agronomy and ecology
Аннотация
В статье изложены материалы по оценке загрязнения атмосферного воздуха стационарным источником котельной ООО «ТЕХ-ТРАНС-СЕРВИС». Представлены расчеты нагретых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: максимальной приземной концентрации вредных веществ, объема выбрасываемой газовоздушной смеси, приземных концентраций вредных веществ Сгп в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса. Abstract
The article presents materials on the assessment of atmospheric air pollution by a stationary source of the boiler house of «TECH-TRANS-SERVICE» LLC. Calculations of heated emissions of pollutants into the atmosphere are presented: the maximum surface concentration of harmful substances, the volume of the gas-air mixture emitted, and the surface concentrations of harmful substances in the аtmosphere along the axis of the emission torch at various distances from the emission source.
Ключевые слова: выбросы, газовоздушная смесь, концентрация вредных веществ, рассеивание, источник выброса, стратификация атмосферы, коэфициент, взвешенные частицы.
Keywords: emissions, gas-air mixture, concentration of harmful substances, dispersion, source of emission, stratification of the atmosphere, coefficient, weighted particles.
Распространение в атмосфере промышленных выбросов из труб и вентиляционных устройств подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, химические свойства выбрасываемых
веществ, высота источника, диаметр трубы и т. д. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью и направлением ветра, а вертикальное - распределением температур в атмосфере по высоте.
В основу «Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86, положено условие, при котором суммарная концентрация каждого вредного вещества не должна превышать ПДКмр данного вещества в атмосферном воздухе (С<ПДКмр). Для населенных пунктов, на территориях санитарных охранных зонах курортов, в местах размещения крупных санаториев и домов отдыха, зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек приземные концентрации вредных веществ не должны превышать 0,8ПДКмр.
Степень опасности загрязнения приземного слоя воздуха выбросами вредных веществ определяется по наибольшему рассчитанному значению приземной концентрации вредных веществ С (мг/м3), которое может устанавливаться на некотором расстоянии от места выброса Хм (м), соответствующем наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (когда скорость ветра достигает опасного значения Им (м/с), наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен и др.)
Нагретым выброс можно считать в том случае, если разность (ЛТ) между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси (ТГ) и средней температурой окружающего атмосферного воздуха самого жаркого месяца (ТВ) не близка к нулю или при расчетах по формуле параметр /<100, так как начальная температура ТГ оказывает существенное влияние на подъем и рассеивание вредных компонентов в атмосфере.
Максимальная приземная концентрация вредных веществ Смг (мг/м3) для выброса нагретой газовоздушной смеси их одиночного (точечного) источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии ХМ (м) от источника должна определяться по формуле (1): АМ^тпц смг = 3 г— „ = - (1)
Смг(Ы02) =
H2 lJV1(Tr- Тв)
200 0,259 11,116811,05399 1 152 •/о,94436<268-(-5))
0,04258 (мг/м3);
Смг(СО) =
200 1,243 11,116811,05399 1 152 •3//0,94436<268-(-5))
Тв - температура окружающего атмосферного воздуха, равная средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов, оС;
ц - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности: для равнинной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, ц=1;
¥1 - объем выбрасываемой газовоздушной смеси м3/с, определяется по формуле (2): 3,14159£2ю
Ъ= —4-, (2)
где: Б - диаметр устья источника выброса, м; ю - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.
V, =
3,14159 ■ 0,62 ■ 3,34
4
= 0,94436
п - безразмерный коэффициент, зависящий от параметра ¥тш, который находится по формуле(З):
3
7тах = 0.65 ■
^г(Гг-Тв)
н
7тах = 0,65 ■
N
0,94436 ■ (268 - (-5))
15
(3)
= 1,67745
при 0,5<1,67745<2,0 п = 0,532 ■
2,13 ■ 7тах + 3,13. (4)
п = 0,532 • 1-677452 - 2,13 • 1,67745 + 3,13 = 1,05399
т - безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, зависит от следующих параметров и условий:
_ 1000 ш2 0 ...
' = И2-(ГГ-Гв)' ( )
1000 • 3,34^0,6 г7 ,-= 0,10897,
152 ■ (268 - (-5))
71 = 13.2£
'max ^ ,
3,34 ■ 0,6 = 1,3--тг:-= 0,17368,
(6)
0,20435 (мг/м3). где: А - коэффициент стратификации атмосферы, зависящий от температурного градиента и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания выбросов (для Украины южнее 50 градусов с.ш. - 200);
М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;
^ - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю ^=1);
Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;
Тг - температура выбрасываемой газовоздушной смеси, оС;
15
/е = 800 • (К1а1 )3, (7)
/е = 800 • (0,09013)3 = 4,19121,
при условии, что /<100, /е >/, но Vmаx>0,5,
1
(8)
m =
0,67+0Д-/+0,34-/Г 1
m =
0,67 + 0,1 • V0,10897 + 0,34 • У0Д0897
= 1,11681.
Максимальная приземная концентрация вредных веществ Смг при неблагоприятных метеорологических условиях достигает на оси факела выброса (по направлению среднего ветра за рассматриваемый период) на расстоянии Хм(м) от источника выброса.
Если < 0,5, то Хм определяется по формуле (9):
ХМ = 1,425 ■ (5 -F) - Я; ХМ = 1,425 ■ (5 - 1) ■ 13,5 = 85,5 (м).
3
Опасная скорость ветра Um (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой имеет место наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе Смг зависит от параметра и принимается равной:
при < 0,5 Um=0,5 (10)
Максимальная приземная концентрация вредного вещества СГи (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра U (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра UM (при этом если U <0,5, то расчет Сги и Хми не целесообразен), должна определяться по формуле (11):
Сги = Г • Смг, (11)
где: r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения U/U M:
„/ и \
при — > 1, г =
Wm/
2Ш -(4)+2
(12)
^>1,r = —3ÍH)-
0,5 2 (05)2—(05)+2
= 0,02912
при — > 1, р= 0,32^ (—) +0,68 р = 0,32^ (—) +0,68 = 17,32
При 1<—<8 Si=-Ц3-
Г ХМ о,13-(^-)2+1
(16)
1) 100/85,5<8 S1
2) 200/85,5^8 S1
3) 300/85,5^8 S1
4) 400/85,5^8 S1
5) 500/85,5^8 S1
6) 600/85,5<8 S1
7) 700/85,5 76,95>8 S1 0,11407;
8) 800/85,5>8 S 0,08991
1,13
0,13 1,169592 + 1 1,13
0,13 2,339182+1 1,13
0,13 3,508772 + 1 1,13
0,13 4,678362 + 1 1,13
0,13 5,847952+1 1,13
0,13-7,017542 + 1
8,18713
= 0,95939; = 0,66030; = 0,43453; = 0,29386; = 0,20750; = 0,15266;
3,58 8,187132-35,2 8,18713 + 120
1 3,589,356732-35,2 9,35673 + 120 '
9) 900/85,5>8 0,07202;
10) 1000/85,5 >8
S =
10,52632
1 3,58 10,526322-35,2 10,52632 + 120
S =
11,69591
1 3,58 11,695912-35,2 11,69591+120
0,05906.
Максимальная приземная концентрация NO2:
Расстояние от источника выброса Хми (м), на котором при скорости ветра и и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения Сги, должно определяться по формуле (13):
Хми = р • Хм (13)
Хми = 17,32 • 76,95 = 1332,774 где: р - безразмерная величина, определяемая по соотношению и/им:
а
(14)
Х=100м: Х=200м: Х=300м: Х=400м: Х=500м: Х=600м: Х=700м: Х=800м: Х=900м: Х=1000м:
СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп
= 0,95939 = 0,66030 = 0,43453 = 0,29386 = 0,20750 = 0,15266 = 0,11407 = 0,08991 = 0,07202 = 0,05906
Максимальная приземная концентрация CO:
Значения приземных концентраций вредных веществ Сгп (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса X (м) должны определяться по формуле (15): Сгп = • Смг; (15) где: 81 - безразмерная величина, определяемая при опасной скорости ветра в зависимости от соотношения Х/Хм:
Х=100м: Х=200м: Х=300м: Х=400м: Х=500м: Х=600м: Х=700м: Х=800м: Х=900м: Х=1000м:
СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп СГп
= 0,95939 = 0,66030 = 0,43453 = 0,29386 = 0,20750 = 0,15266 = 0,11407 = 0,08991 = 0,07202 = 0,05906
0,04258 0,04258 0,04258 0,04258 0,04258 0,04258 0,04258 0,04258 0,04258 0,04258
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
= 0,
04085 02816 01850 01251 00884 00650 00486 00383 00308 00252
мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3; мг/м3.
0,20435 =0 0,20435 = 0,
0,20435 0,20435 0,20435 0,20435 0,20435 0,20435 0,20435 0,20435
=0 =0 =0 =0 =0 =0 =0 =0
,19605 мг/м3; 13493 мг/м3; ,08880 мг/м3; ,06005 мг/м3; 04240 мг/м3; ,03120 мг/м3; 02331 мг/м3; 01837 мг/м3; ',01472 мг/м3; 01207 мг/м3.
На основании полученнък результатов построен график зависимости приземных концентраций вредных веществ на различных расстояниях от источника выброса (рисунок 1).
9,35673
0,25
0,2
0,15
ы
н
д
е р
в и и
0,1
р нтр
е ц
н о К
0,05
NO2 CO
100 200 300 400 500 600 700 800
Расстояние от источника выбросов, м
900 1000
Рис. 1. График зависимости приземных концентраций вредных веществ на различных расстояниях от
источника выброса
0
Для расчета выбросов загрязняющих веществ все автотранспортные средства были разделены на 6 категорий:
Список литературы
1. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. М., 1987. С. 114-116; Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. М., 1980. С. 128-130.
2. Руководство по проектированию санитарно-защитных зон промышленных предприятий. Москва, 1984.
3. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-за-щитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов».
4. Стрельников. В.В. Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Прикладная экология»: учеб. -метод. пособие. / В.В. Стрельников, Е.В. Суркова, А.Г. Сухомлинова, Т.П. Францева, В.Г. Живчиков - Краснодар: КубГАУ, 2011. - 40 с.
5. Шариков Л.П. Охрана окружающей среды: Справочник / Л.П. Шариков. - Л.: Судостроение, 1978. - 560 с.
