Визначення концентрації забруднень механічного цеху

Димові гази, віддавши частину свого тепла  радіаційним поверхням нагрівання, розміщеним у топковій камері, надходять  у конвективну поверхню нагрівання, прохолоджуються і димотягом видаляються через димар в атмосферу.

Сира водопровідна вода проходить через катіонітові фільтри, зм'якшується і далі надходить у деаераційну колонку, де з неї видаляють агресивні гази (02 і СО2) і стікає в бак деаерованної води. З бака живильної води вона живильним насосом подається в паровий котел.

Пройшовши по поверхнях нагрівання, вода випаровується  і під робочим тиском пари збирається у верхньому барабані. З котла  пар подається в загалькотловий паровий колектор і відтіля подається споживачам.

По призначенню  котлові установки розділяються на опалювальні, виробничо-опалювальні  й енергетичні.

Розділ 2.

2.1 Теплоелектроцентралі.

Теплоелектроцентра́ль (ТЕЦ) — електростанція, що використовує пару, котру отримують в парогенераторі для вироблення електроенергії і теплофікації споживачів.

Частина пари для споживачів відбирається після  того як частина енергії пари буде використано для приведення у  рух парової турбіни і параметри  її зменшаться. Інша частина пари використовується в турбіні і поступає в конденсатор. Відібрана гаряча вода і пара поступає до споживачів системою трубопроводів.

Загальний вигляд.

    Теплові електростанції - одне з найбільших джерел забруднення атмосфери, бо, крім головних продуктів згоряння, вуглецю й водню, що не є токсичними, в атмосферу викидаються оксиди сірки: сірчистий SO2 і сірчаний SO3 ангідрид, оксиди азоту: оксид NO та діоксид NO2, деякі фтористі сполуки, чадний газ CO та його супутник бензопірен C20H12, вуглеводні: метан CH4 та етилен C2H4, п'ятиокис ванадію V2O5, солі натрію та інші. Більшість цих продуктів токсичні і навіть у незначних концентраціях шкідливо впливають на людину, тваринний і рослинний світ. Поряд з цим шкідливий вплив ТЕЦ виявляється у шлейфах пилу й диму, які скорочують ультрафіолетову радіацію і видимість, засоленості і замазученості води.

Однак у потужних ТЕЦ є і переваги. З їх введенням  в дію ліквідуються джерела шкідливих  викидів, розташовані безпосередньо  в місцях мешкання людей. А саме, сотні дрібних неекономічних  котелень з димовими трубами малої  висоти, що не мають потрібних технічних  засобів, вимірювальних приладів контролю та автоматики для контролю і зниження кількості шкідливих викидів  в атмосферу.

Кількість і  характеристика шкідливих викидів  ТЕЦ в атмосферу залежить від  використовуваного палива.

При спалюванні твердого палива викидаються:

• оксиди сірки SOх: SO2, SO3 (до 5 %);
• оксиди азоту NOх: NO, NO2 (2-5 % від загального вмісту NOх);
• продукти неповного згоряння: CO, C20H12, CH4, C2H4, зола з частинками недогорілого палива;
• оксиди ванадію: V2O5;
• незначна кількість фтористих сполук.

При спалюванні мазуту викидаються:

• оксиди сірки SOх: SO2, SO3 (до 5 %) ;
• оксиди азоту NOх: NO, NO2 (2-5 % від загального вмісту NOх);
• продукти неповного згоряння: CO, C20H12, CH4, C2H4, сажа;
• оксиди ванадію: V2O5;
• речовини, що видаляються із зовнішніх поверхонь нагрівання при очищеннях.

При спалюванні природного газу викидаються:

• оксиди азоту NOх: NO, NO2;
• продукти неповного згоряння: CO, C20H12.

Кількість SO2, що утворюється при спалюванні мазуту, вдвічі більша, ніж при спалюванні твердого палива.

Основним  паливом ТЕЦ є природний газ, а резервним – мазут. Співвідношення між іх долями в річному обсязі використання палива на ТЕЦ відображено на графіку нижче.

 

Рис.1  Співвідношення між долями природного газу і мазуту в річному обсязі.

 

Наступні  два графіки відображають динаміку зміни кількості шкідливих речовин, що викидаються ТЕЦ в атмосферу.

Рис.2 Динаміка зміни кількості окислів сірки.

Рис.3 Динаміка зміни кількості окислів азоту.

 

 

РОЗДІЛ 3

3.1. Метеорологічні характеристики, що впливають на розсіювання   домішок в атмосфері

Метеорологічні умови  впливають   на перенос і розсіювання  домішок в атмосфері. Найбільший вплив робить режим вітру й  температури (температурна стратифікація), опади, тумани, сонячна радіація. Вітер  може впливати   на процес розсіювання  домішок залежно від  типу джерела  й характеристики викидів. Якщо  вихідні гази перегріті щодо навколишнього  повітря, то вони мають початкову  висоту підйому. У зв'язку із цим  поблизу джерела створюється  поле вертикальних швидкостей, що сприяють підйому смолоскипа й віднесенню домішок нагору. Цей підйом обумовлює  зменшення концентрацій  домішок  на  землі. Ця концентрація убуває й  при дуже сильних вітрах, однак  це відбувається за рахунок швидкого переносу домішок у горизонтальному  направленні. У результаті найбільші  концентрації домішок у приземному шарі формуються при деякій швидкості, що називають "небезпечна".

Якщо температура навколишнього  повітря знижується з висотою, нагріті  струмені повітря піднімаються нагору (конвекція), а замість них опускаються  холодні. Такі умови називаються  конвективними.

Якщо вертикальний градієнт температури буде негативним (температура  зростає з висотою), то вертикально, що піднімається потік, стає холодніше  навколишніх мас і його рух  загасає. Такі умови називаються  інверсійними.

Якщо підвищення температури  починається безпосередньо від  поверхні землі, інверсію називають  приземною, якщо ж з деякої висоти над поверхнею землі - піднятою. Інверсії затрудняють вертикальний повітрообмін і розсіювання домішок в атмосфері.

Для стану атмосфери в  містах найбільшу небезпеку представляє  приземна інверсія в сполученні зі слабкими вітрами, тобто ситуація "застою повітря".

Тумани на зміст забруднюючих речовин в атмосфері впливають  у такий спосіб. Краплі тумана поглинають домішки, причому не тільки що поблизу підстилающої поверхні, але й з вище лежачих, найбільш забруднених шарів повітря. Внаслідок цього концентрація домішок сильно зростає в шарі тумана й зменшується над ним. Розчинення сірчистого газу в краплях тумана приводить до утворення сірчаної кислоти.

Опади очищають повітря від  домішок. Після тривалих інтенсивних  опадів високі концентрації домішок  в атмосфері практично не спостерігаються.

Сонячна радіація обумовлює  фотохімічні реакції в атмосфері  з утворенням різних вторинних продуктів, що володіють часто більше токсичними властивостями, чим речовини, що надходять  від джерел викидів. Таким чином, відбувається окислювання сірчистого газу з утворенням сульфатних аерозолів.

 

3.2. Коефіцієнти та параметри, що впливають на розсіювання домішок в атмосфері для міста Миколаєва:

1. Середня температура   самого жаркого (+23,1 С ) та самого холодного місяців (-2,3 С);

2. Коефіцієнт рельєфу  місцевості   -  ;

3. Коефіцієнт стратифікації  атмосфери міста Миколаєва знаходиться  південніше             Пн широти, тому А= 200;

4. Повторюваність напрямку  вітру та повторюваність штилів  для м.Миколаєва  [%]

Північ - 15%

Пн-Сх  - 21

Схід – 11

Пд-Сх – 8

Південь -12

Пд-Зх – 12

Захід – 7

Пн-Зх – 14

Штиль – 8

  Протягом року в  Миколаєві переважає вітер   Пн-Сх напрямку у літні місяці та у вересні багато вітрів Пн-Зх та Зх напрямку.

  Середньорічна швидкість  вітру -    = 11 м/с.

  Найменша швидкість  вітру спостерігається у літні  та ранні осінні місяці.

 

РОЗДІЛ 4

 Завдання:

Визначити максимальну приземну концентрацію забруднення речовин  та встановити їх значення по мірі віддалення від підприємства, якщо відомо, що речовини викидаються з джерела:

               H=40м;

               D=1,2м;

Параметри газоповітряної суміші:

               t°=100°C;

              W_о=8м;

З джерела викидаються  речовини: М

               зола – 4 г/c;

               СО – 1,9 г/c;

               NO₂ – 2,0 г/c;

 

      Розрахунок  розсіювання у приземному шарі  атмосфери забруднюючих речовин,  що містяться у викидах промислового  підприємства проводимо за методикою  ОНД-86. Вона призначена для вирішення  практичних завдань пов'язаних  з прогнозом забруднення атмосферного  повітря на основі розв'язання  рівняння турбулентної дифузії.  Згідно з методикою значення  максимальної приземної концентрації  речовин можна визначити за  формулою, що викидаються з точкового  джерела:

 

     

де А – коефіцієнт , який залежить від температурної стратифікації  атмосфери. Значення цього коефіцієнта  відповідає несприятливим метеорологічним  умовам, при яких концентрація шкідливих  речовин в атмосферному повітрі  максимальна і приймається:

     А=160 – для  території України північніше 50°  пн.ш.;

     А=180 – для  джерел у зоні від 50° до 52°  пн.ш.;

     А=200 – південніше 50° пн.ш.;

     Для Миколаївської  області ми приймаємо А=200.

     де М –  маса шкідливих речовин, що  викидаються в атмосферу за  одиницю часу, г/c;

     З джерела  викидаються речовини:

               зола – 4 г/c;

               СО – 1,9 г/c;

               NO₂ – 2,0 г/c;

 

де F – безрозмірний  коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих  речовин в атмосферному повітрі.

Значення цього коефіцієнта  приймається:

1. для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аерозолів , швидкість осідання яких практично дорівнює нулю, F=1;
2. для решти аерозолів при ефективності очищення викидів не менше 90% F=2;
3. від 75-90% F=2,5;
4. якщо менше 75% або при відсутності очищення F=3.

 

Отже, в нашому випадку ми приймаємо F=1.

 

де m і n -  це коефіцієнти, які враховують умови виходу газоподібної суміші з джерела викиду.

де  - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив місцевості рельєфу на розсіювання домішок. У випадку рівної місцевості або якщо місцевість має перепадами висоти не більше 50м на 1км, цей коефіцієнт набуває значення 1.

 

Для нашої місцевості беремо значення

H – висота джерела викиду над рівнем Землі.

Коефіцієнт К визначається за формулою:

T – різниця між температурою газоповітряної суміші і температурою навколишнього середовища.

 При визначенні  приймається температура атмосферного повітря, що дорівнює середній максимальній температурі самого жаркого місяця року.

∆Т = Тг - Та

        Tхол = -2,3°C,  T жарк.= 23,1°С;

∆Т = Тг – Та

∆Т = 25º - 23,1º = 1,9ºС

D – діаметр отвору джерела викиду;

W° - середня швидкість виходу газоповітряної суміші, м/c;

V₁ – об’ємний вихід газоподібної суміші, м ;

            

Значення m і n визначаються в залежності від параметрі f, υm, υm’, fe, визначаються за формулою:

                     

Значення коефіцієнта  m в залежності від f 100;

 

При f 100 коефіцієнт n визначається залежно від за формулами:

n =1 при >2;

n =0,532* -2,13* +3,13 при 0,5 2;

 48

Тоді  n = 0.1848

m = 0.1494

Визначаємо значення максимальної приземної концентрації речовин, що викидаються з точкового джерела:

Відстань від джерела  викиду, на якій приземна концентрація досягає максимального значення можна визначити за формулою:

Де безрозмірний коефіцієнт d при f 100 розраховують за формулами

      1) при ;

      2) при

      3)    при

при f>100 або T 0 (умова холодного викиду) значення d  знаходять за формулами:

1. d = 0,5 при ;
2. d =11,4 при
3. d =16 при