Задача 2. Расчет рассеивания выбросов из одиночного источника

 

Выхлопные газы предприятия выбрасывают в атмосферу, где температура воздуха равна Т_в =25 (⁰С), через N дымовых труб (N=1), имеющих высоту Н=9 (м) и прямоугольное  устье длиной L= 0,6 (м) и шириной В = 0,4 (м). Температура выбрасываемых газов равна Т_г = 130 (⁰С), средняя скорость выхода газовоздушной смеси W = 12 (м/с).

Концентрация С (г/м³) выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, определенная экспериментально, соответствует:

С (СО) = 2,9; С (NO₂) =1,1, C (SO₂) = 2,5, C (NH₃) = 0. Фоновые концентрации по всем веществам равны 0.

N = 1, А =200, F =1.

а) определить фактический массовый выброс М вредных веществ по концентрациям С выбрасываемых веществ;

б) рассчитать ПДВ по всем компонентам и сопоставить с фактическим массовым выбросом М соответствующих вредных веществ; 

в) обосновать необходимость установки газоулавливающего и газоочистного оборудования. 

г) определить приземные концентрации вредного вещества (CO) на различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу (трубы). Представить графически изменение концентрации в зависимости от расстояния от источника.  

 

Решение:

Определение максимальной приземной концентрации вредного вещества 

1. Определяем эффективный диаметр устья трубы по формуле (7) [1]:

2. Находим эффективный объем выходящих газов по формуле (8) [1]:

3. Определяем f по формуле (5) [1]:

Поскольку f (f = 10,1) <100, то дальше расчет производят по формулам для нагретых выбросов.

4. Определяем коэффициент m по формуле (3) [1]:

5. Параметр V_m определяем по формуле (12) [1]:

6. Поскольку 0,5 ≤ V_m < 2 (V_m = 1,91), то n определяем по формуле (10) [1]:

n = 0,532 × V_m² – 2,13 × V_m + 3,13

n = 0,532 × 1,91² – 2,13 × 1,91 + 3,13=1,00

7. Определяем количество вредных веществ М (г/с), т.е. фактический массовый выброс:

М(СО) = С(СО) ^. V_Э = 2,9 ^. 2,17= 6,3 (г/с);

М(NО₂) = С(SO₂) ^. V_Э = 1,1 ^. 2,17= 2,4 (г/с);

М(SO₂) = С(NH₃) ^. V_Э = 2,5 ^. 2,17= 5,4 (г/с).

8. Максимальная приземная концентрация вредного вещества, уравнение (1) [1]:

9. Определение расстояния от источника выброса (трубы) по оси факела, на котором достигается максимальная приземная концентрация вредного вещества.

Находим расстояние Х_max по формуле (14) [1]:

𝑋_𝑚𝑎𝑥  . 

Поскольку 0,5 ≤ V_m < 2 (V_m = 1,88), то «d» вычисляем по формуле (16) [1]:

X_max(CO)= X_max(NO₂)=X_max(NH₃)=

10. Определение предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферу из одиночного источника.

Проводим расчет ПДВ для всех вредных выбросов по формуле (26) [1]:

 

11. Массовые выбросы  и SO₂ превышают значение ПДВ, Требуемая степень очистки газоулавливающих устройств рассчитывается по формуле:

 %

12. Определение приземных концентраций вредного вещества (CO) на различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу.

Величины приземных концентраций вредного вещества в атмосфере на различных расстояниях x от источника выбросов, см. уравнение (21) [1]: 

C = S₁^. C _m.

Расчет проводится для следующих значений отношения заданного значения расстояния к значению, при котором достигается максимальная приземная концентрация:

 

В данном примере этим отношениям соответствуют следующие расстояния от источника выбросов: 250, 500, 1500, 3000, 5000 м.

Приземные концентрации для значений отношения

Зависимость концентрации вредного вещества в приземном слое атмосферы от расстояния от источников выбросов. 

Коэффициент S₁ определяем по уравнению (22) [1]:

Приземная концентрация определяется по уравнению (21) [1]:

C = S₁ ^. C _m = 0,262 ^. 1,55 = 0,41 мг/м³,

 S₁=0,687 С=1,06 мг/м³

 

Приземные концентрации для значений отношения:

(), коэффициент S ₁ вычисляем по уравнению (23) [1]:

 

C = S₁ ^. C _m =0,874 ^. 1,55 = 1,35 мг/м³.

Аналогично рассчитываются расстояния от источника выбросов и 𝑥 приземные концентрации для других значений :

   S₁ =0,52, C =0,81  мг/м³

   S₁ =0,266, C =0,41  мг/м³

Зависимость изменения концентрации CO в приземном слое атмосферы не различных расстояниях от источника выбросов атмосферу представлена на рис. 1. 

 

С (СО), мг/м3 , м

Х, м , м