Рассеивание выбросов в атмосфере.

На ТЭС, ТЭЦ, ме­таллургических заводах, химических комбинатах и т.д. достаточ­но эффективным решением пока остается рассеивание нескольких очищенных выбросов в атмосфере с помощью высоких вертикальных труб. Они имеют два назначения: 1) создание тяги для подачи в топку в нужном количестве и с должной скоростью воздуха; 2) отвод продуктов горения из топки в верхние слои атмосферы. Благодаря непрерывному турбулентному движению в этих слоях вредные газы и твердые частицы уносятся далеко от источника их возникновения и рассеиваются. Так, труба высотой 100 м рассеи­вает мощные выбросы с мельчайшими частицами пыли в окружности радиусом 20 км до концентрации, безвредной для человека; высо­той 250 м - радиусом до 75 км. Таким образом, в ближайшем ок­ружении такой трубы создается так называемая теневая зона, в которую совсем не попадают вредные и 3В.

На процесс рассеивания выбросов влияют состояние атмосфе­ры, расположение ИЗА, характер местности, физические и хими­ческие свойства выбрасываемых 3В, высота ИЗА, диаметр устья и т.п. Горизонтальное перемещение загрязнений определяется в ос­новном скоростью ветра , а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении или степенью вертикаль­ной устойчивости атмосферы (СВУА), приведенной в табл. 5.2 и определяемой по табл. 5.3 и 5.4.

Классическая схема распределения концентраций 3В в атмос­фере при выбросе через высокие (более 10 м) трубы приведена на рис. 5.1. Как видим, по мере удаления от трубы по факелу выде­ляются тон зоны: I - зона переброса факела выбросов, которая характеризуется невысоким содержанием 3В в приземном слое из-за выбросов низких ИЗА: II - зона максимального загрязнения приземного слоя и III - зона постепенного снижения уровня заг­рязнения приземного слоя.

Наиболее опасной для населения является зона II и поэтому она должна быть исключена из селитебной застройки. Ее размер колеблется в пределах 10...40 Нт, Концентрация 3В в этой зоне прямо пропорциональна производительности ИЗА и обратно про­порциональна . Подъем горячих струй почти полностью зависит от подъемной силы 3В, имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Поэтому повышение температуры и скорости выбрасываемых 3В приводит к увеличении подъемной силы и снижению их приземной концентрации . В условиях безветрия рассеи­вание 3В происходит, главным образом, под действием вертикальных тепловых потоков, вызываемых СВУА. Высокие увеличивают разбавлящую роль атмосферы, что создает более низкие в напра­влении ветра. При этом турбулентные вихри в атмосфере изгиба­ются, разрывают поток 3В и перемешивают его с окружающими воз-душными массами. Но с увеличением уменьшается высота факела над устьем трубы, что способствует повышению . Поэтому вве­дено понятие опасной , при которой имеет наибольшее зна­чение. Чтобы этого избежать, скорость выброса 3В должна вдвое превышать опасную на уровне горловины трубы.

Рис. 5.1. Распределение концентраций 3В в атмосфере при выбросе через высокую трубу: ИЗА - источник загрязнения атмосферы высотой Нт; - угол раскрытия факела: - максимальная концентра­ция 3В в приземном слое; – концентрация ЗВ по Факелу выброса;I, II, II – зоны загрязнения (см. текст).

Данным закономерностям распределения 3В подчиняются газо­образные вещества и пылевые частицы размером менее 10 мкм (см. ОНД-86). Для более крупных частиц эти закономерности нарушают­ся, так как скорость их осаждения возрастает под действием си­лы тяжести. Поэтому выбросы 3В через трубы предварительно очи­щаются от крупных частиц пыли в сухих пылеулавливающих уст­ройствах (ПУ).

С методиками расчета параметров рассеивания студент может познакомиться в разделах 2 и 3 учебного пособия [2].

Таблица 5.2. Степени вертикальной устойчивости атмосферы (CBУА).