Расчет загрязнения атмосферы от организованного высокого источника выбросов (литейного цеха)

Основными источниками  загрязнения атмосферы в литейном производстве являются плавильные агрегаты, шихтовой двор, участки подготовки формовочных и стержневых смесей, разлива металла и очистки литья.

1.2. Нормирование  качества атмосферного воздуха

Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере используется понятие концентрации – количества вещества, содержащегося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Качество  атмосферного воздуха – это совокупность его свойств, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферного воздуха может считаться удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК).

ПДК – это максимальная концентрация в атмосфере, отнесенная к определенному промежутку времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия.

Для оценки качества атмосферного воздуха установлены  две категории ПДК: максимально разовая ( ПДКмр ) и среднесуточная ( ПДКсс ).

ПДКмр – основная характеристика опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности) при кратковременном воздействии атмосферных примесей (в течение 20 мин). По этому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.

ПДКсс – установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Вещества, оцениваемые по этому нормативу, обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.

Для каждого  проектируемого и действующего объекта, являющегося стационарным источником загрязнения воздушного бассейна, устанавливают нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

ПДВ – это норматив, устанавливаемый для каждого конкретного источника исходя из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Это максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы максимальную концентрацию этого вещества Cмi , не превышающую ПДKМРi , с учетом фонового загрязнения Cфi . При этом должно выполняться условие:

ПДВi→Cмi+Cфi/ПДKмpi ≤1.

Фоновая концентрация Cфi характеризует загрязнение атмосферы в населенном пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный, относится к тому же интервалу осреднения (~ 20 минут), что и ПДKМРi .

Для каждого  города на основании нормативов ПДВ предприятий и фонового состава атмосферного воздуха разрабатывают общегородские нормативы ПДВ, в соответствии с которыми индивидуальные ПДВ предприятий могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.

Температурная стратификация – (лаг. temperatura- правильное соотношение, нормальное состояние и stratum-слой, настил, facio-делаю). Высотное распределение температуры воздуха в атмосфере, закономерно понижающееся на 0,6–1°С на 100 м подъема. При устойчивой температурной стратификации обычна ясная безоблачная погода. При падении температур на 100 м меньше 0,6°С температурная стратификация становится неустойчивой, нарастает вертикальное движение воздуха, начинают формироваться облака, возникает конвективная фронтальная облачность.

Коэффициент температурной стратификации атмосферы определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе.

1.3. Определение  предотвращенного экологического  ущерба

Методика по определению величины предотвращенного экологического ущерба предназначена для получения укрупненной эколого-экономической оценки ущерба, предотвращаемого в результате осуществления государственного экологического контроля, реализации экологических программ и природоохранных мероприятий.

Ущерб от загрязнения окружающей среды – фактические и возможные убытки народного хозяйства, связанные с загрязнением окружающей среды (включая прямые и косвенные воздействия, а также дополнительные затраты на ликвидацию отрицательных последствий загрязнения). При этом учитываются потери, связанные с ухудшением здоровья населения, сокращением трудового периода деятельности и жизни людей.

Предотвращенный экологический ущерб (У) от загрязнения окружающей среды представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий от загрязнения среды, которые удалось избежать в результате природоохранной деятельности территориальных органов системы Госкомэкологии России, осуществления природоохранных мероприятий и программ.

Предотвращенный экологический ущерб определяется на территории каждого субъекта России исходя из объемов снижения отрицательного воздействия и величины показателя удельного экологического ущерба, наносимого единицей приведенной массы загрязнения по конкретному виду природных ресурсов и объектов.

Основные факторы, определяющие величину предотвращенного экологического ущерба на территории субъектов РФ:

− снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

− снижение сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водоемы и подземные горизонты;

− снижение загрязненности земель, химическими веществами;

− уменьшение площадей деградированных земель;

− сохранение (увеличение) численности отдельных видов животных и растений;

− создание и поддержание природных комплексов (охраняемых и заповедных территорий) и т.д.

Приведенная масса загрязняющих веществ (М) – это условная величина, отражающая вредность или эколого-экономическую опасность всей суммы разнообразных загрязнений, поступающих в атмосферный воздух или водную среду от одного или различных источников сброса (выброса) загрязняющих веществ, включая залповые и аварийные сбросы (выбросы) загрязнений.

Экономическую оценку предотвращенного ущерба в данной методике осуществляют по следующим видам природных ресурсов:

− водные ресурсы;

− атмосфера;

− почвы и земельные ресурсы.

 

 

 

 

 

2. ПРОЕКТНАЯ  ЧАСТЬ

Расчет загрязнения  атмосферы от организованного высокого источника выбросов (литейного цеха)

Таблица 1

Исходные данные необходимые для определения  санитарно-защитной зоны и категории опасности промышленного объекта

Размещение источника выбросов	Выплавка	Условия плавки	Высота трубы, Н, м	Диаметр устья трубы, D, м	Скорость выхода вещества, W0 , м/с	ΔТ, °С	Коэффици- ент рельефа местности, η
Владивосток	Стали	Легирован. сталь	14,0	0,68	14,3	8	3,6

 

Таблица 2

Исходные данные и удельное выделение вещества на единицу продукции

Производительность  печи Д, т/ч	Эффективность пылеочистки, η	Эффектив- ность газоочи- стки, η	Удельные выделения  веществ на единицу продукции, qi , кг/т
			Взвешенные  вещества	Углерода окись	Азота окись	Марганец	Аммиак	Водород хлористый	Фенол	Ксилол
5	0,77	0,87	6,3	-	0,26	0,73	-	-	-	-

 

Таблица 3

Значения поправочного коэффициента, учитывающего

условия плавки, β

Условия плавки	Сталь
Плавка легированной стали	0,85

 

Расчет массы  выбросов i-го вещества Mi (кг/ч) при работе плавильного агрегата производится по формуле:

Mi=qi*Д *β*(1−η), (2.1)

где q – удельное выделение вещества на единицу продукции, кг/т;

Д – расчетная производительность агрегата, т/ч;

β – поправочный коэффициент для учета условий плавки;

η – эффективность пылеочистки или газоочистки. Принимаем условно, в долях единицы.

Решение

M_ВВ = 6,3·5·0,85·(1 – 0,77) = 6,3 кг/ч = 1,71 г/с

M_NO = 0,26·5·0,85·(1 – 0,87) = 0,26 кг/ч = 0,04 г/с

М_Mn = 0,73·5·0,85·(1 – 0,77) = 0,73 кг/ч = 0,19 г/с

 

Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ

В отходящих  дымовых газах литейного производства по каждому загрязняющему веществу определяем максимальную приземную концентрацию.

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

С_М =AMF_mnη/Н^{2 3}√V₁ΔT                                                              (2.2)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с2/3· мг · град 1/3/г;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;

ΔT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, °С;

V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с, определяется по формуле:

V1= π*D2/4*W0

где D – диаметр устья источника выброса, м;

W0 – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

V1 = 3,14 · 0,68² / 4 * 14,3 = 5,19 м³/с

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается по таблице 4. А=200

Таблица 4

Значение  коэффициента температурной стратификации  А

Географические  районы	А
Районы Средней  Азии южнее 40о с.ш., Бурятской республики и Читинской обл.	250
Европейская территория РФ и Украина южнее 50о с.ш., остальные  районы Нижнего Поволжья, Кавказ и  Молдавия; Азиатская территория РФ: Дальний Восток и остальные территории Сибири; Казахстан и остальная  часть Средней Азии	200
Европейская территория РФ и Урал от 50 до 52о с.ш., Украина, за исключением попадающих в эту  зону перечисленных выше районов  РФ и Украины	180
Европейская территория и Урал севернее 52о с.ш., а также  Украина (для расположенных на Украине  источников высотой не менее 200 м в зоне от 50 до 52о с. ш. – 180, а южнее50о с. ш. – 200)	160
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ивановская области	140 140

 

На распространение  загрязнений оказывает влияние  температура атмосферы в момент выброса. По этому признаку все выбросы делят на «холодные» и «горячие». «Холодные», если разница между температурой выброса и температурой атмосферы приблизительно равна нулю. «Горячие», если разница между температурой выброса и температурой атмосферы больше нуля. При определении значения ΔТ(°С) температуру окружающего атмосферного воздуха следует принимать равной средней многолетней температуре наружного воздуха 15 числа наиболее жаркого месяца года в 13:00 по местному времени.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

• для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (возгоны, туманы, дымы и т.п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) F = 1;

• для остальных аэрозолей (пыль, зола) при степени очистки газов в пылеуловителе не менее 90% F = 2; от 75 до 90% F = 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки F = 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, Uм , Uм′ , fe: