Розрахунок забруднення атмосфери викидами одиночного джерела

1. Згідно з діючою методикою максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини , мг/м³ при викиді нагрітої газоповітряної суміші з одноствольної труби з круглим отвором досягається при несприятливих метеорологічних умовах на відстані , м, від джерела і знаходиться за формулою [45-50]:

, (9.3)

де – коефіцієнт, який залежить від температурного градієнта атмосфери, приймається для розташованих на Україні джерел висотою менше 200 м в зоні від 50° до 52° південної широти – 180, а південніше 50° південної широти – 200;

– висота джерела викидів (для наземних джерел викидів м);

– маса шкідливої речовини, яка викидається в атмосферу за одиницю часу, г/с;

– коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосфері (для газів , для пилу при ефективності очищення викидів не менше 90% і менше 75% або при відсутності очищення );

–коефіцієнт, який враховує вплив рельєфу місцевості; у випадку рівної чи слабопересіченої місцевості з перепадом висот, що не перевищують 50 м на 1 км, ;

– різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається, і температурою навколишнього атмосферного повітря , °С;

– витрати газоповітряної суміші, м³/с, які визначаються за формулою:

, (9.4)

де – діаметр гирла джерела викиду, м;

– середня швидкість виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, м/с. Приймається на основі техніко-економічних розрахунків і залежить від висоти труби [33].

Значення коефіцієнтів m і n визначаються залежно від параметрів f, , та :

; (9.5)

; (9.6)

; (9.7)

; (9.8)

Коефіцієнт визначається залежно від f з рис. 9.2 або за формулами:

при f < 100; (9.9)

при f ≥ 100; (9.10)

Для значення коефіцієнта m розраховується при .

Коефіцієнт n при визначається залежно від з рис. 9.3 або за формулами:

при ; (9.11)

при ; (9.12)

при . (9.13)

Рисунок 9.2 – Залежність коефіцієнта від параметра f

Рисунок 9.3 – Залежність коефіцієнта n від параметра

2. Максимальне значення приземної концентрації холодної газоповітряної суміші від одиночного джерела з круглим отвором при (або ) і при розрахунку замість формули (9.3) використовується формула:

, (9.14)

де , (9.15)

причому визначається за формулами (9.11)…(9.13) при . Анало-гічно при і або і (випадки гранично малих шкідливих швидкостей вітру) розрахунок замість (9.3) проводиться за формулою:

, (9.16)

де при і ;

(9.17)

при , .

3. Відстань , м, від джерела викидів, на якій приземна концен-трація , мг/м³, при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення, визначається за формулою:

, (9.18)

де – безрозмірний коефіцієнт, який визначається за формулами:

при :

при ;

при ; (9.19)

при ;

при або :

при ;

при ; (9.20)

при .

4. Значення шкідливої швидкості вітру , м/с, на рівні флюгера (звичайно 10 м від рівня землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С знаходиться за формулами:

при

при ;

при ; (9.21)

при ;

при , або :

при ; (9.22)

при ; (9.23)

при . (9.24)

7. Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини , мг/м³, при несприятливих метеорологічних умовах і швидкості вітру , м/с, яка відрізняється від шкідливої швидкості вітру , м/с, визначається за формулою:

, (9.25)

де – безрозмірна величина, яка визначається залежно від відношення з рис. 9.4 або за формулами:

при , (9.26)

при . (9.27)

Примітка. При проведенні розрахунків не використовується значення швидкості вітру м/с, а також швидкості вітру , де значення швидкості вітру, що перевищує в даній місцевості в середньому багаторічному режимі в 5% випадків.

Рисунок 9.4 – Залежність коефіцієнтів r і p від відношення

6. Відстань від джерела викиду, м, на якій при швидкості вітру і несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення , мг/м³, визначається за формулою:

, (9.28)

де – безрозмірний коефіцієнт, який визначається залежно від відношення з рис 9.4 або за формулами:

при ;

при ;

при . (9.29)

7. При небезпечній швидкості вітру приземна концентрація шкідливих речовин , мг/м³, в атмосфері за віссю факела викидів на різних відстанях , м, від джерела викидів визначається за формулою:

, (9.30)

де – безрозмірний коефіцієнт, який знаходиться залежно від відношення і коефіцієнта з рис. 9.5 або за формулами:

при ;

при ; (9.31)

при і ;

при і .

Для низьких і наземних джерел (висотою не більше 10 м) при значеннях величина в (9.30) заміняється на величину , яка визначається залежно від і з рис. 9.6 або за формулою:

при . (9.32)

8. Значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосфері , мг/м³, на відстані , м, перпендикулярно до осі факела викидів знаходиться за формулою

, (9.33)

Рисунок 9.5 – Залежність коефіцієнта від відношення :

1 – легкі домішки, 2 – важкі домішки

де – безрозмірний коефіцієнт, який визначається залежно від

швидкості вітру , м/с, і відношення за значенням аргументу :

при ; (9.34)

при U > 5;

з рисунку 9.7 або за формулою:

. (9.35)

Рисунок 9.6 – Залежність коефіцієнта від відношення

Рисунок 9.7 – Залежність коефіцієнта від аргументу

9. Максимальна концентрація , мг/м³, на відстані від джерела викидів на осі факела при швидкості вітру визначається за формулою:

, (9.36)

де – безрозмірний коефіцієнт знаходиться залежно від відношення з рис. 9.8 або за формулами:

при ;

при ;

при ; (9.37)

при , ;

при , ;

при , ;

при , .

Рисунок 9.8 – Залежність коефіцієнта від відношення

Швидкість вітру при цьому розраховується за формулою:

, (9.38)

де – безрозмірний коефіцієнт, який визначається залежно від відношення з рис. 9.9 або за формулами:

при ;

при ; (9.39)

при ;

при .

Рисунок 9.9 – Залежність коефіцієнта від відношення

10. Розрахунки забруднень атмосфери при викидах газоповітряної суміші з джерела з прямокутним отвором проводяться за наведеними вище формулами при середній швидкості і значеннях , м, і , м³/с.

Середня швидкість виходу в атмосферу газоповітряної суміші , м/с, знаходиться за формулою:

, (9.40)

де – довжина шахти, м;

– ширина шахти, м;

Ефективний діаметр отвору , м, визначається за формулою:

. (9.41)

Ефективні витрати газоповітряної суміші, м³/с, яка викидається в атмосферу за одиницю часу, знаходяться за формулою:

. (9.42)

Примітка. Для джерел з квадратним отвором ефективний діаметр дорівнює довжині сторони квадрата. В останньому розрахунок розсіювання шкідливих речовин проводиться як для викидів з джерела з круглим отвором.

11. Розв'язування обернених задач для визначення потужності викидів і висоти , які відповідають заданому рівню максимальної приземної концентрації при інших фіксованих параметрах викидів, проводиться так.

Потужність викиду , г/с, відповідна заданому значенню максимальної концентрації , мг/м³, визначається за формулою:

; (9.43)

у випадку або

. (9.44)

Висота джерела H, відповідна заданому значенню , у випадку знаходиться за формулою:

. (9.45)

Якщо знайденому за формулою (9.45) значенню Н відповідає м/с, то Н уточнюється методом послідовних наближень за формулою:

, (9.46)

де – значення знайденого з рис. 9.3 або за формулами (9. 11) - (9. 13) коефіцієнта , одержані відповідно за значеннями (при у формулі (9.46) приймається , а значення визначається за формулою (9.45).

Формули (9.45) і (9.46) застосовуються також для визначення при . Якщо при цьому виконується умова , то знайдене є точним. Якщо ж то для визначення попереднього значення висоти використовується формула:

. (9.47)

За знайденим значенням визначаються на основі формул (9.5) ... (9.8) величини та встановлюються в першому наближенні коефіцієнти і . Подальші уточнення значення виконуються за формулою:

, (9.48)

де – відповідають , а – (при приймається , а визначається за формулою (9.47).

Уточнення значень за формулами (9.46) і (9.48) проводиться до того часу, поки два послідовно знайдених значення ( та ) будуть відрізнятися менше як на 1 м.

12. У випадку викидів в атмосферу, зумовлених спалюванням палива, при фіксованих висоті та діаметрі отвору труби відповідні витрати палива , т/год, визначаються за формулою:

, (9.49)

де – кількість шкідливої речовини на одиницю палива (в необхідних випадках з урахуванням пилогазоочищення), г/кг, яка викидається в атмосферу;

– витрати газоповітряної суміші, г/кг, яка виділяється на одиницю маси палива, м³/кг.

13. Для кожного джерела радіус зони впливу розраховується як найбільша з двох відстань до джерела , де , а величина визначається як відстань від джерела, починаючи з якої .

Примітка. Значення знаходиться графічно з рис. 9.5а, б. На вертикальній осі відкладається точка , через яку проводиться паралельна горизонтальній осі лінія до перетину з графіком функції за максимумом. З точки перетину опускається перпендикуляр на горизонтальну вісь, одержане значення множиться на , внаслідок чого визначається шукане значення. При значення приймається рівним нулю.

14. При повному навантаженні обладнання середня концентрація , г/м³, в отворі джерела рівна:

(9.50)

і знаходиться за формулами:

при ,

(9.51)

при або ,

де – відповідна максимальна приземна концентрація, мг/м³.