Расчет рассеивания вредных веществ в атмосферу и выбор оптимальной высоты дымовой трубы

При проектировании и эксплуатации ТЭС или котельных необходимо обеспечить концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека не выше ПДК (предельно допустимой концентрации) по всем выбрасываемым примесям дымовых газов. Расчет ведется на основании методики ОНД-86.

Концентрация примесей в приземном слое атмосферного воздуха С_м,мг/м³, от различных параметров работы ТЭС и метеорологических условий:

С_м = . (2.1)

где А – коэффициент температурной стратификации атмосферы

(распределение температуры воздуха по вертикали) при неблагоприятных метеорологических условиях. Принимаются следующие значения А: для субтропической зоны Средней Азии – 240; для Казахстана, Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Влстока и Северо-Запада европейской территории СНГ Среднего Поволжья, Урала и Украины – 160; для европейской части СНГ -120;

М – суммарный выброс загрязняющего вещества, г/с;

Н - высота дымовой трубы,м;

V₁ – объем дымовых газов, выбрасываемых из трубы,м ³/с;

DТ – разность температургазов и окружающего воздуха, °С;

m и n – безразмерные коэффициенты, зависящие от скорости выхода газов из устья трубы;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость осаждения твердых частиц золы в атмосфере (для газовых примесей равный единице);

N - число дымовых труб;

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. Для ровной и слабопересеченной местности h=1.

Безразмерный коэффициент m подсчитываются по уравнению в зависимости от параметра f:

m =1/(0,67+0,1f +0,34 ) при f >100, (2.2)

где параметр f, м/(с² К), определяется из выражения

, (2.3)

при f <100 m = , (2.4)

где w₀ – cкорость газов в устье дымовой трубы,. м/с;

D – диаметр устья трубы,м.

Для тепловых электростанций n =1.

Скорость в устье дымовой трубы w₀ выбирается на основании технико-экономических расчетов, и обычно она лежит в зависимости от высоты трубы в следующих пределах:

Высота трубы,м 120 150 180 240 330

Скорость газов

на выходе, м/с 15…25 20…30 25…35 30…40 35…45

Диаметр устья трубы D_о, м, находится по выражению

, (2.5)

В СНГ дымовые трубы стандартизованы. Высота дымовых труб h выбирается выбирается с шагом 30 м из ряда 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 420, 450 м. Внутренние диаметры устья дымовых труб D_о имеют следующие значения: 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,0; 13,8 м.

Формула (2.1) применима для ТЭС, расположенных на ровной и слабопересеченной местности, и позволяет определить при неблагоприятных метеорологических условиях максимально-разовуюконцентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека, т.е. на высоте 1,5 м над поверхностью земли. Максимальная концентрация вредных веществ наблюдается на линии, проекцией дымового факела (шлефа) на земную поверхность на расстоянии Х_м от основания дымовойтрубы. Принимается, что Х_м=dH, где коэффицент d для ТЭС определяется по формуле:

, (2.6)

По уравнению (2.1) построена номограмма (рис.5) позволяющая с достаточной точностью определить максимальную приземную концентрацию газообразных примесей (S +NО ).

Суммарный выброс оксидов серы и азота (г/с) в пересчете на оксиды серы определяется по выражению

М =М + М (2.7)

где М и М находятся из предыдущего расчета; соотношение равно 5,88 этот коэффициент получен по табл.17.2 .

Уравнение (2.7) позволяет рассчитать минимально допустимую высоту дымовых труб при проектировании ТЭС. Если суммарный выброс оксидов серы и азота приведен к SO ,а фоновая концентрация этих веществ отсутствует, то максимальная концентрация С должна быть не больше ПДК = 0,5 мг/м . Следовательно,высота трубы (м) определяется как

Н= , (2.8)

На рис.2.1 приведена номограмма для определения Н по уравнению (2.7).

Рис.2.1. Номограмма для определения минимальной высоты дымовой трубы.

При использовании этой номограммы можно задаться коэффициентом m (для крупных ТЭС m=0.7…0.9).

В соответствии с законом об охране атмосферного воздуха при проектировании ТЭС должно обеспечиваться неравенство

С + С =С ПДК

где С -фоновая концентрация загрязняющего вещества, обусловленная работой существующих предприятий и транспорта, определяется для данного района санитарными или природоохранными органами, мг/м ; С -расчетная(фактическая) концентрация,мг/м .