Расчёт рассеивания выбросов от группы источников

 

Приземную концентрацию вредных веществ С (мг/м³) в лю­бой точке местности при наличии N источников определяют как сумму концентраций веществ от отдельных источников при задан­ных направлении и скорости ветра:

C = C₁ + C₂ +... + C_N, (1.27)

где C₁, C₂, …, C_N - концентрации вредного вещества соответственно от первого, второго, N- го источников.

Расчёт рассеивания вредных веществ от N источников, имеющих различные параметры выбросов, осуществляют начиная с определения максимальных приземных концентраций С_м (С_м1, С_м2, …, С_мN) и опасных скоростей ветра u_м (u_м1, u_м2, …, u_мN)для всех ис­точников по каждому вредному веществу. Если по какому-либо вредному веществу сумма максимальных приземных концентраций С_м от всех источников окажется меньше или равной ПДК: (С_м1 + С_м2 + … + С_мN ≤ ПДК), то (при отсутствии необходимости учёта суммарного действия нескольких веществ и фонового загрязнения атмосферы) расчёты приземной концентрации этого вещества можно не проводить, а необходимость проведения этих расчётов определя­ется отдельным требованием природоохранного органа.

В случае необходимости проведения расчёта определяют средневзвешенную опасную скорость ветра u_мс (м/с) для группы N источников по формуле:

. (1.28)

Отдельно для всех веществ, к которым относятся вычислен­ные u_м·с (для разных веществ они иногда существенно различаются), определяют значения С_мu и х_ми

Если по рассматриваемо­му веществу сумма С_мu меньше или равняется ПДК, то даль­нейшие расчёты проводятся главным образом при оценке фактиче­ского уровня загрязнения воздуха.

Если сумма С_мu больше ПДК, то для направлений ветра, соответствующих переносу вредных веществ от источников на рас­чётную область, скоростях ветра: u = u_м·с;0,5 u_м·с; 1,5 u_м·с; 0,5 м/с проводится расчёт суммарных концентраций вредных веществ от всех источников в узлах расчётной сетки и наибольшую из них принима­ют за максимальную концентрацию С_м.

Примечание При группировке источников на площадке вдоль некото­рой прямой расчёт следует вести для направления ветра вдоль этой прямой. Так же поступают и при наличии двух источников или двух групп источников. При рассредоточенном расположении небольшого числа источников рас­чёт ведут для всех тех направлений ветра, при которых выбросы источников скла­дываются попарно.

Расчёт приземных концентраций веществ от источников, группирующихся на площадке вдоль некоторой прямой, можно про­водить, рассматривая все источники расположенными на этой линии, при условии, что каждому из них при и = и_м·с соответствует u_м·с(y / x_ми)², где у - расстояние от источника до этой пря­мой, м. Для каждого источника строят кривые распределения кон­центраций. Начало координат каждой кривой, характеризующей из­менение концентрации С в зависимости от расстояния х, совмещает­ся с местонахождением источника, а концентрации суммируются. При этом рассматривают два варианта: а) принимается, что ветер направлен с 1-го на N -й источник; б) принимается, что ветер направ­лен в противоположном направлении, т.е. с N -ro источника на 1-й. Для различных расстояний х производится сложение концентраций, и определяют значения суммарной концентрации С. Наибольшее значение С принимают за максимальную концентрацию С_м.

Для совокупности источников отдельных предприятий рас­считываются зоны влияния, включающие в себя круги радиусом х₁, проведённые вокруг каждой из труб предприятия, и участки местно­сти, где рассчитанная по формуле (1.27) суммарная концентрация от всей совокупности источников выброса данного предприятия (в том числе низких и неорганизованных выбросов) превышает 0,05 ПДК.

Зоны влияния источников и предприятий рассчитываются по каждому вредному веществу (комбинации вредных веществ с сум­мирующимся вредным действием) отдельно.

Для ускорения и упрощения расчётов приземных концентра­ций на каждом предприятии согласно ОНД-86 рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых

, (1.29)

Ф= 0,01 при > 10 м, (1.30)

Ф= 0,1 при ≤ 10 м, (1.31)

где M – суммарное значение выброса от всех источников предпри­ятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установ­ленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы, (г/с);

ПДК – максимальная разовая предельно допустимая концентра­ция, (мг/м³);

- средневзвешенная по предприятию высота источников вы­бросов (м), которая рассчитывается по формуле:

= , (1.32)

где M_(0-10), M_(11-20), M_(21-30) … - суммарный выброс группы источников в интервалах высот источников соответственно до 10 м включи­тельно, 11 - 20, 21 - 30 м и т.д.

 

Пример 1.2. Расчёт рассеивания выбросов от группы источников

Задание. Определить суммарную максимальную концентра­цию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и средневзве­шенную опасную скорость ветра для источников выбросов, характе­ристики которых приведены ниже.

 

Исходные данные для расчётов

Промышленная площадка предприятия расположена на ров­ной открытой местности в Новосибирской области. Выбросы дымо­вых газов предприятия осуществляются через две трубы, располо­женные на площадке на расстоянии 200 м друг от друга. Через пер­вую трубу, имеющую высоту H₁ = 60 м и диаметр устья D₁ = 1,5 м, выбрасываются дымовые газы с объёмным расходом V_Г1 = 11,5 м³/с с содержанием в них пыли M_n1 = 10,5 г/с. Через вторую трубу, имею­щую высоту H₂ = 45 м и диаметр устья D₂ = 1,3 м, выбрасываются дымовые газы с объёмным расходом V_Г2= 7,7 м³/с с содержанием в них пыли М_п2= 10,5 г/с. Температура газов на выходе из первой и второй труб одинакова и равна Т₁=Т₂= 105°С. Средняя температура самого жаркого месяца года равна Т_{в ср} = 23°С. Максимальная разовая предельно допустимая концентрация пыли ПДК_м.р._п = 0,4 мг/м³. За­грязняющие вещества выбрасываются без очистки.

Решение.

1. Исходя из места расположения предприятия принимаются коэффициенты, определяющие условия рассеивания выбросов:

А = 200; η = 1.

2. Коэффициент, учитывающий скорость осаждения частиц, при выбросе загрязняющих веществ без очистки составляет F = 1.

3. Определим максимальные приземные концентрации С_м и опасные скорости ветра u_м для выбросов от первой трубы:

3.1. Перегрев газовоздушной смеси составляет:

ΔT =105 - 23 = 82°С.

3.2. Скорость газов на выходе из первой трубы:

w₀₁= м/с

3.3. По формулам (1.4) – (1.7) рассчитаем параметры:

f₁ = ;

= ;

;

f_e1 = 800()³ = .

3.4. Поскольку f₁ = 0,2 < 100, то параметр m₁ рассчитывают по формуле (1.8):

3.5. Так как 0,5 ≤ ( = 1,63) < 2, то параметр n₁ рассчитывают по формуле (1.9, б):

3.6. Учитывая, что 0,5 ≤ ( = 1,63) < 2 находят параметр d₁ по формуле (1.11, б):

.

3.7. Так как 0,5 ≤ ( = 1,63) < 2, опасную скорость ветра для 1-ой трубы определяем по формуле (1.12, б):

м/c.

3.8. Расчёт концентрации пыли на различном расстоянии от 1-ой трубы.

3.8.1. Максимальную концентрацию пыли от 1-ой трубы рассчитывают по формуле (1.2):

мг/м³

3.8.2. Расстояние от 1-ой дымовой трубы до точки с максимальной концентрацией x_м определяют по формуле (1.10):

м.

3.8.3. Безразмерные коэффициенты S₁, определяемые в зависимости от x/x_м, рассчитывают по формулам (1.18, а) - (1.18, г):

x = 50 м х/х_м = S₁ = 0,041

x = 100 м х/х_м = S₁ = 0,7

x = 200 м х/х_м = S₁ = 0,442

x = 400 м х/х_м = S₁ = 0,921

x = 1000 м х/х_м = S₁ = 0,804

x = 3000 м х/х_м = S₁ = 0,243

3.8.4. Концентрацию С₁ на расстоянии x для выбросов 1-й трубы определяют по формуле (1.17):

x = 50 м С₁ = 0,0028

x = 100 м С₁ = 0,010

x = 200 м С₁ = 0,030

x = 400 м С₁ = 0,064

x = 1000 м С₁ = 0,055

x = 3000 м С₁ = 0,017

4. Определим значения максимальных приземных концентраций С_м и опасных скоростей ветра u_м для выбросов от 2-ой трубы.

4.1. Перегрев газовоздушной смеси:

ΔT =105 - 23 = 82°С.

4.2. Скорость газов на выходе из 2-ой трубы:

w₀₂= м/с

4.3. По формулам (1.4), (1.5) рассчитаем параметры:

f₂ = ;

= ;

4.4. Поскольку f₂ = 0,3 < 100, то параметр m₂ рассчитывается по формуле (1.8):

4.5. Так как 0,5 ≤ ( = 1,57) < 2, то параметр n₂ рассчитывают по формуле (1.9, б):

4.6. Учитывая, что, 0,5 ≤ ( = 1,57) < 2находят параметр d₂ по формуле (1.11, б):

.

4.7. Так как 0,5 ≤ = 1,57 < 2, опасную скорость ветра для 2-ой трубы определяем по формуле (1.12, б):

м/c.

4.8. Расчёт концентрации пыли на различном расстоянии от 2-ой трубы.

4.8.1. Максимальную концентрацию пыли от 2-ой трубы рассчитывают по формуле (1.2):

мг/м³

4.8.2. Расстояние от 2-ой дымовой трубы до точки с максимальной концентрацией x_м определяют по формуле (1.10):

м.

4.8.3. Безразмерные коэффициенты S₁, определяемые в зависимости от x/x_м, рассчитывают по формулам (1.18):

x = 50 м х/х_м = S₁ = 0,101

x = 100 м х/х_м = S₁ = 0,471

x = 200 м х/х_м = S₁ = 0,660

x = 400 м х/х_м = S₁ = 1

x = 600 м х/х_м = S₁ = 0,889

x = 1000 м х/х_м = S₁ = 0,644

x = 1500 м х/х_м = S₁ = 0,419

x = 2000 м х/х_м = S₁ = 0,281

x = 3000 м х/х_м = S₁ = 0,145

4.8.4. Концентрацию С₂ на расстоянии x для выбросов 2-й трубы определяют по формуле (1.17):

x = 50 м С₂ = 0,014

x = 100 м С₂ = 0,066

x = 400 м С₂ = 0,140

x = 600 м С₂ = 0,124

x = 1000 м С₂ = 0,090

x = 3000 м С₂ = 0,020

5. Суммарная максимальная концентрация от двух источников:

С_м1+2 = С_м1 + С_м2 = 0,069 + 0,140 = 0,209 мг/м³.

6. Средневзвешенную опасную скорость ветра u_м·с определяют согласно формуле (1.28):

м/с.