Методика расчета загрязнения атмосферы рассеиванием

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
РАССЕИВАНИЕМ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Выброс вредных веществ в атмосферу должен производиться таким
образом, чтобы загрязнение воздушной среды в приземном слое не
превышало установленных предельно-допустимых концентраций (ПДК).
В этом случае необходимую высоту выбросных труб рассчитывают из
условия рассеяния вредных веществ в атмосфере. Последнее зависит от:
– метеорологических условий атмосферы;
– скорости движения воздушных масс;
– температуры выбрасываемых газов и ряда других факторов.
При рассеивании вредных выбросов из дымовой трубы максимальная
приземная концентрация примесей образуется при неблагоприятных
метеорологических условиях (опасной величине, скорости ветра,
интенсивном вертикальном турбулентном воздухообмене) на расстоянии,
равном (10 – 20)Н от трубы, где Н – высота трубы.
При решении задач определяется:
– высота трубы;
– максимальная приземная концентрация вредного вещества при
известном количестве выбрасываемых в атмосферу веществ.
А. Максимальную концентрацию вредных веществ в приземном слое
атмосферы, мг/м3, рассчитывают горячих промышленных выбросов по
формуле:
Сm 
А М  F  m  n
, мг/м3
2 3
Н  V1  Т
(1)
Для холодных промышленных выбросов максимальную концентрацию
вредных веществ в приземном слое атмосферы, мг/м3, рассчитывают по
формуле:
СМ  А  М  n  К 
F
H
4
, мг/м3
(2)
3
где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий,
рассеивания вредностей в атмосфере, который принимается в
соответствии с климатическими зонами:
Климатическая зона
Коэффициент А*
Средняя Азия, Казахстан, Нижнее Поволжье, Кавказ, Молдавия, Сибирь,
200
Дальний Восток
Север и Северо-Запад Европейской территории России, Среднее
160
Поволжье, Урал, Украина
Центральная часть Европейской территории России
120
*
А – горячие выбросы
 с 2 3  мг  град 13


2

А – холодные выбросы
 мг  м 13


2

;







;
М – масса выбрасываемых веществ, г/с;
Н – высота выбросов вредных веществ над уровнем земли (высота трубы),
м;
Д – диаметр устья трубы, м;
Т - разница между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и
температурой наружного воздуха, оС.
F – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания вредных
веществ в атмосферном воздухе:
для газообразных вредных веществ и мелкодисперсной пыли F = 1;
для крупнодисперсной пыли, при среднем коэффициенте очистки
пылеулавливающих устройств η ≥ 90%, F = 2; при 75% < η < 90%, F = 2,5
и при η < 75%, F = 3;
К – коэффициент, определяемый по формуле:
К
Д
1
,

(8 V ) ( 7,1  W 0 V )
(3), где
W0 – скорость выхода газов из устья трубы, м/с;
V – объем выбрасываемых газов в единицу времени, м3/с;
m - безразмерная величина для горячих выбросов:
m
1
0,67  0,1 
f  0,34  3 f
,
(4)
f - параметр для горячих выбросов:
f  103 
W 02  Д Э
, м/с2ּград
2
Н  Т
(5)
f - параметр для холодных выбросов:
f  800(V ) 3 , м/с2ּград
(6)
n – безразмерный коэффициент зависит от параметра VМ, , который
находят из выражения:
Vm - безразмерный параметр для горячих выбросов:
V m  0,65  3
V1  Т
,
Н
(7)
Vm - безразмерный параметр для холодных выбросов:
V М  1,3  W 0 
Д
,
Н
(8)
а) при VМ ≤ 0,3 n = 3;
(9)
б) при 0,3 ≤ VМ ≤ 2, n  3  (V М  0,3)( 4,36  V М ) ;
в) при Vм  2 n=1
(10)
(11)
Б. Определение расстояния Хм от источника выбросов, на котором
достигается величина максимальной приземной концентрации вредных
веществ выполняется по формуле:
Xm = (5-F)/4*dН, м.
(12)
d - безразмерная величина, определяемое с учетом Vm для нагретых
источников:
d  2,48 Vm (1  0,283 f ) при Vm 0,5
(13)
d  4,95 V m (1  0,283 f ) при Vm  2;
(14)
d  7 Vm (1  0,283 f ) при 0,5Vm  2.
(15)
d - безразмерная величина, определяемое с учетом Vm для холодных
источников:
d  5,7 при Vm 0,5
(16)
(17)
d  11,4  Vm при 0,5Vm  2
d  16 Vm при. Vm  2;
(18)
В.Расчет опасной скорости ветра по значению Vm:
Um = 0,5 при Vm ≤ 0,5;
(19)
Um = Vm при 0,5 < Vm ≤ 2.
(20)
3
(21)
d  V (1  0,12 f ) при Vm  2 для горячих выбросов
Um = 2,2Vm при Vm  2 для холодных выбросов.
(22)
Г.Определение концентрации вредных веществ при скоростях ветра,
отличных от опасной выполняется по формулам:
С mu  r  С m , мг/м3.
(23)
При значениях
U
r  0,67
U m
r
U
2
U m
U
> 1, и < 1 найдем безразмерную величину r:
Um

U
  1,67

U m
3U
Um
2
 U 
  
  2
 U m 
2

U
  1,34

U m
при
3

U
 при
≤ 1;
Um

U
> 1.
Um
(24)
(25)
Д. Расстояние от источника выброса, на котором при скорости ветра U и
неблагоприятных метеоусловиях будет максимальная концентрация вредных
веществ:
Х mu  Р  Х m .
(26)
Вычислим безразмерный коэффициент Р:
Р = 3 при
U
≤ 0,25;
Um
(27)
5

U 
U
  1 при 0,25 <
Р  8,431 
≤ 1;
Um
 Um 
U 
U
  0,68 при
> 1.
р  0,32
Um
U m 
(28)
(29)
Е. Расчет концентрации вредных веществ в любой точке на оси факела по
формулам:
Сy = S2 × С; Сх = S1 × Сm, мг/м3
(30)
Вычислим безразмерный коэффициент S1:
4
3
2
 Х 
 Х 
 Х 
Х
  8
  6
 при
S 1  3
≤ 1;
Хm
Хm 
Хm 
Хm 
Х
1,13
при 1 <
≤ 8;
S1 
2
Х
m
 Х 
  1
0,13
Хm 
S1 
S1 
Х
Хm
 Х
3,58
Хm
 Х
0,1
Хm
2

 Х
  35,2

Хm
1
2

 Х
  2,47

Хm

  120


  17,8

(32)
Х
> 8 и F = 1;
Хm
при
при
(31)
(33)
Х
> 8 и F = 2; 2,5; 3.
Хm
(34)
Вычислим безразмерный коэффициент S2:
S2 
1
.
4


Y
 Y  


2
1  8,4U    1  28,2U   
Х
   
 Х  

(35)
2
Ж. Произвести расчет величины предельно допустимого выброса (ПДВ), т.е.
максимального количества вредных веществ в единицу времени (г/с),
которое можно выбрасывать в атмосферу, чтобы ее загрязнение в приземном
слое не превышало ПДК возможно по формуле:
для горячих выбросов
ПДВ  (С ПДК
Н 2  3 V1  Т
,
 Сфон)
А F  n  m
(36)
для холодных выбросов
ПДВ  8С ПДК 
Н  3 НV
,
( А  F  n  Д)
(37)