Расчет рассеивания выбросов от группы источников

Приземная концентрация вредных веществ С (мг/м³) в любой точке местности при наличии N источников определяют как сумма концентраций веществ от отдельных источников при заданных направлении и скорости ветра:

C = С ₁ + С ₂ +... + С_N , (1-27)

где С ₁, С ₂,. ., С_N - концентрации вредного вещества соответственно от первого, второго, N - го источников.

Расчет рассеивания вредных веществ от N источников, имеющих различные параметры выбросов, осуществляют, начиная с определения для всех источников по каждому вредному веществу максимальных приземных концентраций С_м (С_{м 1}, С_{м 2},. ..,С_мN)и опасных скоростей ветра u_м (u_{м 1}, u_{м 2},..., u_мN).Если по какому-либо вредному веществу сумма максимальных приземных концентраций С_м от всех источников окажется меньше или равной ПДК (С_м1+С_м2+...+С_мN £ ПДК), то (при отсутствии необходимости учета суммарного действия нескольких веществ и фонового загрязнения атмосферы) расчеты приземной концентрации этого вещества можно не проводить, а необходимость проведения этих расчетов определяется отдельным требованием природоохранного органа.

В случае необходимости проведения расчета определяют средневзвешенную опасную скорость ветра и_мс (м/с) для группы N источников по формуле:

. (1-28)

Отдельно для всех веществ, к которым относятся вычисленные и_мс (для разных веществ отни иногда существенно различаются), определяются значения С_{ми ½ и=и мс} и x_{ми ½ и=и мс} . Если по рассматриваемому веществу сумма С_{ми ½ и=и мс} меньше или равняется ПДК, то дальнейшие расчеты производятся главным образом при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

Если сумма С_{ми ½ и=и мс} больше ПДК, то для направлений ветра, соответствующих переносу вредных веществ от источников на расчетную область, скоростях ветра: u = u_мc; 0,5 u_мc; 1,5 u_мc; 0,5 м/с – производится расчет суммарные концентрации вредных веществ от всех источников в узлах расчетной сетки и наибольшую из них принимают за максимальную концентрацию С_м.

Примечание: При группировке источников на площадке вдоль некоторой прямой расчет следует вести для направления ветра вдоль этой прямой. Так же поступают и при наличии двух источников или двух групп источников.

При рассредоточенном расположении небольшого числа источников расчет ведут для всех тех направлений ветра, при которых выбросы источников складываются попарно.

Расчет приземных концентраций веществ от источников, группирующихся на площадке вдоль некоторой прямой, можно производить, рассматривая все источники расположенными на этой линии, при условии, что каждому из них при и = и_мс соответствует и_мс (у / х_ми)² £ 0,01¸0,02 (где у (м) – расстояние от источника до этой прямой). Для каждого источника строятся кривые распределения концентраций. Начало координат каждой кривой, характеризующей изменение концентрации С в зависимости от расстояния х, совмещается с местонахождением источника, а концентрации суммируются.При этом рассматриваются два варианта: а) принимается, что ветер направлен с 1-го на N-й источник; б) принимается, что ветер направлен в противоположном направлении, т.е. с N-го источника на 1-й. Для различных расстояний х производится сложение концентраций и определяются значения суммарной концентрации С. Наибольшее значение С принимается за максимальную концентрацию С_м.

Для совокупности источников отдельных предприятий рассчитываются зоны влияния, включающие в себя круги радиусом х₁, проведенные вокруг каждой из труб предприятия, и участки местности, где рассчитанная по формуле (1-21) суммарная концентрация от всей совокупности источников выброса данного предприятия, в том числе низких и неорганизованных выбросов превышает 0,05 ПДК.

Зоны влияния источников и предприятий рассчитываются по каждому вредному веществу (комбинации вредных веществ с суммирующимся вредным действием) отдельно.

Для ускорения и упрощения расчетов приземных концентраций на каждом предприятии, согласно ОНД-86 [8], рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых

; (1-29)

при м, (1-30)

Ф = 0,1 при м. (1-31)

Здесь М (г/с) – суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы; ПДК (мг/м³) – максимальная разовая предельно допустимая концентрация; (м) – средневзвешенная по предприятию высота источников выбросов, которая рассчитывается по формуле:

, (1-32)

где М_(1-10), М_(11-20), М_(21-30)… - суммарный выброс группы источников в интервалах высот источников до 10 м включительно, 11-20, 21-30 м и т.д.

Пример 1.2. Расчет рассеивания выбросов от группы источников

Задание: Определить суммарную максимальную концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и средневзвешенную опасную скорость ветра для источников выбросов, характеристики которых приведены ниже.

Исходные данные для расчетов:

Промышленная площадка предприятия расположена на ровной открытой местности в Новосибирской области. Выбросы дымовых газов предприятия осуществляются через две трубы, группирующиеся на площадке вдоль прямой на расстоянии 200 м друг от друга. Через первую трубу, имеющую высоту H₁ = 60 м и с диаметр устья D₁ = 1,5 м, выбрасываются дымовые газы с объемным расходом V_г1 = 11,5 м³/с с содержанием в них пыли M_п1 = 10,5 г/с. Через вторую трубу, имеющую высоту H₂ = 45 м и диаметр устья D₂ = 1,3 м, выбрасываются дымовые газы с объемным расходом V_г2 = 7,7 м³/с c содержанием в них пыли M_п2 = 10,5 г/с. Температура газов на выходе из первой и второй труб одинакова и равна Т₁ = Т₂ = 105°С. Средняя температура самого жаркого месяца года равна Т_в.ср. =23°С. Максимальная разовая предельно допустимая концентрация пыли ПДК_мр.п = 0,4 мг/м³. Загрязняющие вещества выбрасываются без очистки.

Решение:

1. Исходя из местности расположения предприятия определяются коэффициенты определяющие условия рассеивания выбросов: А = 200; h = 1.

2. Коэффициент, учитывающий скорость осаждения частиц, при выбросе загрязняющих веществ без очистки составляет: F = 1.

3. Определим значения максимальных приземных концентраций С_м и опасных скоростей ветра и_м для выбросов от первой трубы:

3.1. Перегрев газовоздушной смеси составляет:

3.2. Скорость газов на выходе из первой трубы составляет:

3.3. По формулам (1-4) - (1-7) рассчитываем параметры:

=0,21

3.4. Поскольку f₁ = 0,21<100, то параметр m₁ рассчитывается по формуле (1-8):

3.5. Так как 0,5£ u_м1 =1,63<2, то параметр n₁ рассчитывается по формуле (1-9б):

n₁ = 0,532× u_м1² – 2,13× u_м1 + 3,13 = 0,532×1,63 ² - 2,13×1,63 +3,13 = 1,07;

3.6. Учитывая, что f < 100, находим параметр d₁ по формуле (1-11б):

.

3.7. Так как 0,5£ u_м1 =1,63<2 опасную скорость ветра для 1-ой трубы определяем по формуле (1-12б):

= 1,63м/с

3.8. Расчет концентрации пыли на различном расстоянии от 1-ой трубы:

3.8.1. Максимальная концентрация пыли от первой трубы рассчитывается по формуле(1-2):

3.8.2. Расстояние от 1-ой дымовой трубы до точки с максимальной концентрацией х_м определяется по формуле (1-10):

м

3.8.3. Безразмерные коэффициенты s ₁ определяемые от х/х_м рассчитываются по формулам (1-18):

х = 50 м х/х_м = 50/566,4=0,088 s ₁= 0,041

х = 100 м х/х_м = 100/566,4=0,177 s ₁= 0,7

х = 200 м х/х_м = 200/566,4=0,353 s₁ = 0,442

х = 400 м х/х_м = 400/566,4=0,706 s₁ = 0,921

х = 1000 м х/х_м = 1000/566,4=1,766 s₁ = 0,804

х = 3000 м х/х_м = 3000/566,4=5,297 s₁ = 0,243

3.8.4. Концентрация с₁ на расстоянии х для выбросов первой трубы определяется по формуле (1-17):

х = 50 м	с1 = 0,0028
х = 100 м	с1 = 0,010
х = 200 м	с1 = 0,030
х = 400 м	с1 = 0,064
х = 1000 м	с1 = 0,055
х = 3000 м	с1 = 0,017

4. Определим значения максимальных приземных концентраций С_м и опасных скоростей ветра и_м для выбросов от второй трубы:

4.1. Перегрев газовоздушной смеси составляет:

4.2. Скорость газов на выходе из второй трубы составляет:

4.3. По формулам (1-4) - (1-7) рассчитываем параметры:

4.4. Поскольку f₂ = 0,3<100, то параметр m₂ рассчитывается по формуле (1-8):

4.5. Так как 0,5£ u_м2 =1,57<2, то параметр n₂ рассчитывается по формуле (1-9б):

n₂ = 0,532× u_м2² – 2,13× u_м2 + 3,13 = 0,532×1,57 ² - 2,13×1,57 +3,13 = 1,1;

4.6. Учитывая, что f ₂< 100, находим параметр d₂ по формуле (1-11б):

.

4.7. Так как 0,5£ u_м2 =1,57<2 опасную скорость ветра для 2-ой трубы определяем по формуле (1-12б):

= 1,57м/с.

4.8. Расчет концентрации пыли на различном расстоянии от 2-ой трубы:

4.8.1. Максимальная концентрация пыли от второй трубы рассчитывается по формуле(1-2):

4.8.2. Расстояние от 2-ой дымовой трубы до точки с максимальной концентрацией х_м определяется по формуле (1-10):

м

4.8.3. Безразмерные коэффициенты s ₁ определяемые от х/х_м рассчитываются по формулам (1-18):

х = 50 м х/х_м = 50/415,35=0,120 s ₁= 0,101

х = 100 м х/х_м = 100/415,35=0,241 s ₁= 0,471

х = 200 м х/х_м = 200/415,35=0,482 s₁ = 0,660

х = 400 м х/х_м = 400/415,35=0,963 s₁ = 1,000

х = 600 м х/х_м = 600/415,35=1,455 s₁ = 0,889

х = 1000 м х/х_м = 1000/415,35=2,410 s₁ = 0,644

х = 1500 м х/х_м = 1500/415,35=3,611 s₁ = 0,419

х = 2000 м х/х_м = 2000/415,35=4,820 s₁ = 0,281

х = 3000 м х/х_м = 3000/415,35=7,222 s₁ = 0,145

4.8.4. Концентрация с₂ на расстоянии х для выбросов первой трубы определяется по формуле (1-17):

х = 50 м	с2 = 0,014
х = 100 м	с2 = 0,066
х = 400 м	с2 = 0,14
х = 600 м	с2 = 0,124
х = 1000 м	с2 = 0,09
х = 3000 м	с2 = 0,02

5. Суммарная максимальная концентрация от двух источников:

C_м12 = C_м1 +C_м2 =0,069+0,140 = 0,209 мг/м³.

6. Средневзвешенная опасная скорость ветра u_mc определяется согласно формуле (1-28):

.