Расчет рассеивания выбросов из одиночного источника

Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ С_м(мг/м³) при выбросе нагретой газо-воздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x_м (м) от источника определяется по формуле

, (1-2)

где A- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе в данной местности. Значения коэффициента А, соответствующие неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

M - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

H - высота источника выброса (трубы) над уровнем земли, м;

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

, (1-3)

где D - диаметр устья источника выброса, м; w_о - средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника, м/с.

DT - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, °C;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере. Значение коэффициента F принимается:

1) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

2) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п.1) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки – 3.

h-безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. Районы расположения металлургических предприятий являются, как правило, ровной или слабопересеченной местностью с перепадом высот, не превышающих 50 м на 1 км. Поэтому для расчетов принимается h =1. Расчеты загрязнения атмосферы выбросами вредных веществ с учетом влияния перепада высот рассмотрены в отдельных разделах ОНД-86[8].

mи n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Значения коэффициентов mи n определяются в зависимости от параметров f, f_е, u_м, :

(1-4)

, м/с(1-5)

,(1-6)

, (1-7)

При значениях параметра f<100, когда из источника выбрасываются нагретые газы, значение коэффициента mнаходится по формуле:

,(1-8)

Примечание: При значениях параметра f>100 или DT»0 значение коэффициентов mи n находится по формулам, приведенным в специальной литературе[8].

Величина коэффициента n,в зависимости от численного значения параметра u_м (м/с), определяется по формулам:

при u_м < 0,5: n = 4,4u_м; (1-9а)

при 0,5 £ u_м < 2: n = 0,532 u_м ²- 2,13u_м + 3,13 ; (1-9б)

при u_м ³2: n = 1. (1-9в)

В процессе проведения расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе точка с максимальной приземной концентрацией вредных веществ С_м (мг/м³) будет находиться на оси факела (по направлению среднего за рассматриваемый период ветра) на расстоянии x_м (м) от источника выброса, которое определяют по формуле:

(1-10)

где d - безразмерная величина, определяемая по формулам:

при u_м £ 0,5; (1-11а)

при 0,5 < u_м £ 2; (1-11б)

при u_м > 2 (1-11в)

Значение опасной скорости ветра u_м(м/с) на уровне устья трубы, при которой приземные концентрации вредных веществ С_мдостигают максимальных значений, зависит от величины u_м и принимается равной:

u_м = 0,5 при u_м £0,5; (1-12а)

u_м = u_м при 0,5<u_м£2; (1-12б)

u_м = u_м (1+ 0,12 ) при u_м>2. (1-12в)

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_ми (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающуюся от опасной скорости ветра u_м (м/с), определяется по формуле:

С_мu = r С_м, (1-13)

где r- безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/u_м по формулам:

r = 0,67 (u/u_м) + 1,67(u/u_м) ² - 1,34(u/u_м) ³ при u / u_м £ 1; (1-14а)

при u/u_м > 1 (1-14б)

Примечание: При проведении расчетов не используются значения скорости ветра u<0,5 м/с, а также u>u*, где u* - значение скорости ветра, превышаемое для данной местности в среднем многолетнем режиме в 5% случаев. Это значение запрашивается в региональных службах Росгидромета.

Расстояние от источника выброса x_мu (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения С_мu (мг/м³ ), определяется по формуле :

x_мu = p x_м, (1-15)

где p - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/u_м по формулам:

p = 3 при u/u_м £0,25; (1-16а)

p = 8,43(1 - u/u_м)⁵ + 1 при 0,25< u/u_м£1 (1-16б)

p = 0,32 u/u_м + 0,68 при u/u_м>1 (1-16в)

При опасной скорости ветра u_мприземная концентрация вредных веществ С (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях x(м) от источника выброса определяется по формуле:

С = s₁ С_м, (1-17)

где s₁ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F по формулам:

при x/x_м £ 1; (1-18а)

при 1< x/x_м £ 8; (1-18б)

при F £1,5 и x/x_м > 8; (1-18в)

при F >1,5 и x/x_м > 8. (1-18г)

Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях x/x_мu<1 величина s₁в (1-17) заменяется на величину , определяемую в зависимости от x/x_мuи Нпо формуле:

=0,125(10-Н) + 0,125(Н-2)s₁ , при 2£Н<10. (1-19)

Примечание: Аналогично определяется значение концентрации вредных веществ на различных расстояниях по оси факела при других значениях скоростей ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях. По формулам (1-13), (1-15) определяются значения величин С_мu и x_мu . В зависимости от отношения x/x_мu определяется значение s₁ по формулам (1-18), (1-19). Искомое значение концентрации вредного вещества с определяется умножением С_мu наs₁.

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере С_у(мг/м³) на расстоянии y (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле:

, (1-20)

где s₂- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра u (м/с) и отношения у/х по значению аргумента t_y:

при u £ 5; (1-21а)

при u > 5; (1-21б)

по формуле , (1-22)

Максимальная концентрация С_мх (мг/м³), достигающая на расстоянии х от источника выброса на оси факела при скорости ветра и_мх , определяется по формуле

, (1-23)

где - безразмерный коэффициент находится в зависимости от отношения х/х_м по формулам:

при (х/х_м)£ 1; (1-24а)

при 1< (х/х_м)£ 8; (1-24б)

при 8< (х/х_м)£ 24; (1-24в)

при 24< (х/х_м)£ 80; F £ 1,5 (1-24г)

при 24< (х/х_м)£ 80; F > 1,5; (1-24д)

при (х/х_м) > 80; F £ 1,5 (1-24е)

при (х/х_м) > 80; F > 1,5. (1-24ж)

Скорость ветра и_мхпри этом рассчитывается по формуле:

и_мх = f₁и_м, (1-25)

где f₁ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения х/х_м по формулам:

f₁ = 1 при х/х_м£ 1; (1-26а)

при 1 < х/х_м£ 8; (1-26б)

f₁ = 0,25 при 8 < х/х_м< 80; (1-26в)

f₁ = 1,0 при х/х_м³ 80; (1-26г)

Примечание: Если рассчитанная скорость ветра и_мх < 0,5 м/с или и_мх > и^*, то величина С_мх определяется как максимальное значение из концентраций на расстоянии х, рассчитанных при трех скоростях ветра: 0,5 м/с; и_м ,и^*; соответствующая С_мх скорость ветра принимается за и_мх.