Экологическая оценка источника выбросов сажи и пентана котельной грузопассажирского порта и определение загрязнения приземного слоя атмосферы сажей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

Высшего профессионального образования

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени адмирала Г.И. Невельского

Кафедра защиты окружающей среды

По дисциплине «Источники загрязнения среды обитания»

Специальность - «Техносферная безопасность»


Курсовая работа

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ САЖИ И ПЕНТАНА КОТЕЛЬНОЙ ГРУЗОПАССАЖИРСКОГО ПОРТА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ САЖЕЙ


Выполнил: студент группы 217.21

Чуракова Н.Г.


Владивосток 2014

Содержание


Введение

1.Задание

.Исходные данные

.Методика расчёта

.1Методика расчёта предельно допустимых выбросов в атмосферу от горячих источников. Определение платы за выброс

3.2Методика расчёта приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосфере при выбросе от одиночного источника. Определение границ санитарно-защитной зоны предприятия

4.Практическая часть работы

Часть 1

Часть 2

Заключение

Список используемых источников


Введение


Котельными установками называется комплекс оборудования для котельной <#"justify">Принцип работы угольной установки заключается в следующем: уголь подаётся вертикальным элеватором на ленточный конвейер, при этом распределяется по угольным бункерам запаса котельной, откуда попадает в засыпной ковш и подаётся в топку, оснащённую колосниковой механической решёткой; на ней уголь сгорает в слое, при этом тепло топочных газов отдаётся в экономайзере и водогрейном котле. Дымовые газы выводятся через газоход в дымовую трубу. Оставшиеся после горения угля шлак и зола по конвейеру удаляются в бункер накопителя шлаков.

В котельных установках используется различное вспомогательное оборудование:

·Пароперегреватель - представляет собой устройство, предназначенное для перегрева пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле, в результате передачи ему тепла дымовыми газами.

·Экономайзер <#"justify">1.Задание


·Рассчитать предельно допустимый и фактический выбросы сажи и пентана, образующихся от работы котельной грузопассажирского порта, расположенного в Читинской области.

·Определить плату за годовой выброс сажи и пентана.

·Определить валовый выброс загрязняющих веществ за год.

·Рассчитать значение приземной концентрации сажи при выбросе из трубы котельной, на расстояние Xm от источника выброса, где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимальная приземная концентрация токсичного вещества.

·Рассчитать опасную скорость ветра на уровне 10 м от земли, при которой достигается максимальная приземная концентрация сажи.

·Рассчитать рассеивание сажи в приземном слое атмосферы по оси факела выброса на расстоянии 10, 50, 100, 200, 300, 400, 500 м от трубы котельной.

·Определить класс источника загрязнения и границу санитарно-защитной зоны, при условии, что этот источник выброса единственный. Влияние застройки на рассеивание наиболее токсичного вещества не учитывать.


2.Исходные данные


·Котельная находятся в Читинской области (А = 250);

·Котельная работает на твёрдом топливе - угле;

·Расход топлива 12000 т/год;

·Время работы котельной 6300 ч/год;

·Температура выхода газовоздушной смеси = +200 ?С;

·Наружная среднесуточная температура воздуха = 0 ?С;

·Высота трубы котельной - 19 м;

·Диаметр устья - 1,3;

·Максимальная концентрация пентана на выходе из трубы составляет 120,5 мг/м3;

·Максимальная концентрация сажи на выходе из трубы составляет 240,8 мг/м3;

·Фоновая концентрация пентана в воздухе - 2,4 мг/м3;

·Фоновая концентрация сажи в воздухе - 0,13мг/м3;

·Расстояния от источника выброса для расчёта концентрации сажи в приземном слое атмосферы: 10, 50, 100, 200, 300, 400, 500 м;

·Преобладающее направление ветра северо-западное - СЗ.


3.Методика расчёта


3.1Методика расчёта предельно допустимых выбросов в атмосферу от горячих источников. Определение платы за выброс


В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.302.78 для источника выброса (стационарного или передвижного) устанавливается предельно допустимый выброс каждого вредного вещества в атмосферу (ПДВi), который учитывает, что это вещество в совокупности с другими не создаст приземную концентрацию загрязняющего вещества, превышающую ПДКМР.

Значение ПДВi, г/с, отдельно взятого загрязняющего компонента при выходе нагретой газовоздушной смеси рассчитывается по формуле:


(1),


где ПДКМР,i - максимально-разовая предельно допустимая концентрация I-го компонента, мг/м3 :

С ф i - фоновая концентрация I-го компонента, мг/м3;

(ПДКМР,.i-Сi) - максимальная приземная концентрация данного загрязняющего вещества при выбросе нагретой газовоздушной смеси из исследуемого источника, мг/м3;

Н - высота выброса над уровнем земли, м;

? Т - разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси, и температурой окружающей среды, ? С;

А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных примесей;- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере. (Для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F = 1, для крупнодисперсной пыли и золы при очистке до 75 % - 2,5, при полном отсутствии очистки для крупнодисперсной пыли - 3); , n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, рассчитываются по ряду формул:


(2),

(3),


где W0 - скорость выхода газовоздушной смеси, м/с;- диаметр (или приведенный диаметр) устья трубы, м.

Скорость выхода газовоздушной смеси W0 рассчитывается по формуле


(4)


Объем газовоздушной смеси продуктов сгорания V, м3/сек, рассчитывается по формуле:


(5),


где Q - расход топлива, т/год - для твердого или жидкого топлива, м3/год - для газообразного; 0 - расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг или 1 м3 топлива для угля V0 = 5,5 м3/кг,

дизельного топлива » 10,8 м3/кг,

мазута » 8,4 м3/кг,

газа » 10 м33;

t - время работы установки в год, с/год.

Безразмерный коэффициент n определяется, исходя из величины Vm, которая рассчитывается по формуле


(6)


При Vm < 0,3 n = 3

При 0,3 < Vm < 2,0 .

При Vm >2 n = 1.

Фактический выброс каждого загрязняющего компонента от источника выброса mi, г/с, определяется приближенно по формуле


(7),


где Сmax - максимальная концентрация загрязняющего I-го вещества на выходе из источника, мг/м3, (определяется экспериментально); - объем газовоздушной смеси продуктов сгорания, м3/с, рассчитывается по формуле (5);

Х - число однотипных источников.

Примерный валовый выброс Мвал i т/год, каждого загрязняющего вещества рассчитывают по формуле:


М вал i = mфакт i * 3600 * t / 1000000(8)


После расчета ПДВ загрязняющего компонента и фактической массы выброса определяется необходимость установки улавливающего оборудования и осуществляется расчет платы за загрязнение атмосферного воздуха.

За выброс в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников предусматривается два вида платы:

П1 - плата за выброс в пределах ПДВ;

П2 - плата за сверхлимитные загрязнения.

Плата за выброс в пределах ПДВ П1, р./год, определяется по формуле


(9)


где S1 - ставка платы в пределах допустимого выброса, р.;i - фактический выброс данного загрязняющего компонента, г/с, (если mi> ПДВi, то в формулу (9) подставляют значение ПДВi) ;

t - время работы источника загрязнения в течение 1 года, с.


Si = Ni* К (10),


где Ni - базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества в пределах допустимых выбросов, р.;

К - коэффициент экологической ситуации данного региона по атмосферному воздуху.

Плата за сверхлимитные выбросы П2, р/год, рассчитывается по формуле


(11)

где S'i - ставка платы за сверхлимитных выбросах, р.


S'i = N' i x К (12),


где N' i - базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества при сверхлимитных выбросах, р.

Общая плата за выброс П рассчитывается по формуле


П = П1 + П2 (13).


3.2Методика расчёта приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосфере при выбросе от одиночного источника. Определение границ санитарно-защитной зоны предприятия


Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества см (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Xмi (м) от источника и определяется по формуле


(14)


где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

F, m, n - их смысл и значение смотри в методике расчёта 1, расчётные формулы (2, 3, 6);

H (м) - высота источника выброса над уровнем земли;

DТ (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха;

V (м3/с) - расход газовоздушной смеси (см. формулу (5)).

Расстояние Xмi (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения см, определяется по формуле


(15)


где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:


(16)

(17)

(18)


Значение величины Vm находят по формуле (6).

Значение опасной скорости Uв (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ см, в случае f < 100 определяется по формулам:


(19)

(20)

(21)


Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества сми (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра uм (м/с), определяется по формуле


Спрi = Y cм, (22)


где Y - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения X/Xм и вида примесей (F) по формулам:


(23)

(24)

(25)

(26)


Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях X/Xм < 1 величина Y заменяется на величину Yo, определяемую по формуле:


(27)


Границы санитарно-защитной зоны (СЗЗ) устанавливаются Санитарными нормами предприятий СН245-71. Размеры СЗЗ до границы жилой застройки установлены нормами в зависимости от мощности предприятий, вида технологического процесса, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных веществ. В соответствии с классификацией предприятий установлено пять размеров СЗЗ: класса - 1000 м; класса - 500 м; класса - 300 м;класса - 100 м; класса - 50 м.

Во всех случаях достаточность СЗЗ L0, м, проверяется расчетом приземных концентраций Спрi, мг/м3, на границе СЗЗ. При этом должно соблюдаться условие Сi ПДКМ.Р.i.

При наличии в атмосфере вредных веществ однонаправленного действия их безразмерная концентрация g не должна превышать единицы:


(28),


где С1, С2,…, Сn - расчетные приземные концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же расчетной точке;

ПДК1, ПДК2, …, ПДКn - максимально-разовые допустимые концентрации этих вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

Уточненный размер СЗЗ L, м, с учетом среднегодовой розы ветров района расположения предприятия определяется по формуле


(29),


где L0 - расчетный размер участка местности, где приземная концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе Спрi, мг/м3, с учетом однонаправленного действия вещества не превышает ПДКМ.р.i;

Р - среднегодовая повторяемость направления ветра рассматриваемого румба, % (при восьмирумбовой розе ветров Р0 = 100/8 = 12,5 %).

Значения L и L0 отсчитываются от границы источника выброса.


4.Практическая часть работы


Часть 1


Рассчитываем ПДВ C5H12 и ПДВсажи по формуле (1).

ПДК MP C5H12 = 100 мг/м3

ПДК МР САЖИ = 0, 15 мг/м3

Объем газовоздушной смеси продуктов сгорания V, м3/c, рассчитываем по формуле (5)

V = 12000*5,5*103/6300*3600 = 2,9 м3

Скорость выхода газовоздушной смеси W0, м/с, рассчитываем по формуле (4)

W0 = 4*2,9/3,14*1,32 = 2,18 м/с

?Т = 200? - 0? = 200?С, А = 250 (Читинская область), F C5H12 = 1; Fсажа = 3;

Коэффициенты f, m рассчитываем по формулам (2, 3)

f = 103*2,182*1,3/(192*200) = 0,08

m = 1/ (0,67+0,1+0,34) = 1,18

Величины Vm и n определяем по формуле (6)

Vm = (1,3*2,18*1,3)/19 = 0,19 , так как Vm < 0,3

n = 3

ПДВ C5H12 = ((100-2,4)*192*) /250*1*1,18*3*1000 = 0,33 г/с

ПДВ сажа = ((0,15 - 0,13)*192*)/250*3*1,18*3*1000 = 2,25 г/c

Фактический выброс пентана mфакт C5H12 и сажи m факт сажи определим по формуле (7)

m факт C5H12 = 120,5*2,9/1000 = 0, 3 г/c

m факт сажи = 240,8*2,9/1000 = 0, 7 г/c

Валовый выброс диоксида азота Mвал C5H12 и сажи Mвал сажи за год определим по формуле (8)

Mвал C5H12 = 0,3*6300*3600/1000000 = 6,8 т/год

Mвал сажи = 0,7*6300*3600/1000000 = 15,8 т/год

Плату за годовой выброс р./год рассчитываем по формулам (9,11)

St C5H12 = 0,067 руб.; St сажи = 36,96 руб.

П1 C5H12 = 0,067*0,3*6300*3600/106 = 0,45 р./год

П1сажи = 36,96*0,7*6300*3600/106 = 583,9 р./год

St1 C5H12 = 0,192 руб.сажа = 105,6 руб.

Т.к. фактический выброс сажи и пентана во много раз меньше предельно допустимых значений, плату за сверхлимитные выбросы считать нецелесообразно.


Часть 2


Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации сажи по формуле (14)

Cm сажи = 250*0,7*3*1,18*3/(192*) = 0, 617 мг/м3

Xm - расстояние от источника выброса, м, где достигается Cm сажи - найдем по формуле (15)

Xm = (5 - 3)*19/4 = 26,4 м

Безразмерный коэффициент d найдем по формуле (16), т.к. Vm= 0,19

d= 2,48*(1+0,28*) = 2,78

Опасную скорость ветра Uв находим по формуле (19)

Uв = 0,5 м/c

Для расчёта Cпр сажи , мг/м3, по формуле (22) на расстоянии 10, 50, 100, 200, 300, 400, 500 м от оси факела при Uв = 0,5 м/с найдем безразмерный коэффициент Y, формулы (23)-(26), при расстоянии:

м - Xi/Xm = 10/26,4 = 0,38

м - Xi/Xm = 50/26,4 = 1,89

м - Xi/Xm = 100/26,4 = 3,79

м - Xi/Xm = 200/26,4 = 7,57

м - Xi/Xm = 300/26,4 = 11,36

м - Xi/Xm = 400/26,4 = 15,15

м - Xi/Xm = 500/26,4 = 19

Тогда:

Y10m = 3*(0,38)4-8(0,38)3+6(0,38)2=0,49

Y50m = 1,13/(0,13*1,92+1) = 0,77100m=1,13/(0,13*3,792+1) = 0,4200m= 1,13/(0,13*7,572+1)= 0, 13300m= 1/(0,1*(11,36)2+2,47*11,36-17,8) = 0,04400m= 1/(0,1*(15,15)2+2,47*15,15-17,8) = 0,02500m= 1/(0,1*(19)2+2,47*19-17,8) = 0,015

Затем рассчитываем приземную концентрацию сажи по оси факела выброса от источника выброса, трубы котельной

Спр сажи 10 m = 0,49*0,617= 0, 3 мг/м3

Спр сажи 50 m = 0, 77 * 0,617= 0, 47 мг/м3

Спр сажи 100 m = 0,4* 0,617= 0,25 мг/м3

Спр сажи 200 m = 0,13 *0,617= 0,08мг/м3

Спр сажи 300 m = 0,04 *0,617 = 0,02 мг/м3

Спр сажи 400 m = 0,02 * 0,617= 0,01 мг/м3

Спр сажи 500 m = 0,015 * 0,617= 0,009 мг/м3

Для определения границ СЗЗ находим ПДКмр = 0, 15 мг/м3. Из предыдущих расчётов видно, что на расстоянии 100 м от источника выброса концентрация сажи равна 0,25мг/м3, что больше предельно допустимой максимально разовой концентрации сажи, а на расстоянии 200 м. концентрация сажи равна 0,08 мг/м3, меньше ПДКмр. Следовательно, L0=200 м. С учётом среднегодовой розы ветров по формуле находим L - уточнённый размер СЗЗ, м:

L = 200*12/12,5 = 192 м

По «Санитарным нормам предприятий СН 245-71» уточненный размер СЗЗ превышает 100 м, следовательно, минимальное расстояние от источника выброса (труба котельной) до жилой застройки должно составлять не менее 300 м, а данный источник загрязнения по величине СЗЗ относится к III классу.

выброс атмосфера загрязняющий


Заключение


В ходе написания данной курсовой работы были решены следующие задачи:

Определены предельно допустимые и фактические выбросы сажи и пентана, образующиеся от работы котельной грузопассажирского порта.

Так как фактические выбросы сажи и пентана во много раз меньше их предельно допустимых значений, делаем вывод, что нет необходимости устанавливать улавливающее оборудование;

Определена плата за годовой выброс сажи и пентана;

Определён валовый выброс загрязняющих веществ и их отношение к количеству сжигаемого топлива (табл.2.)


Таблица 2 Выброс сажи и пентана по отношению к количеству сжигаемого котельной грузопассажирского порта угля за год

Наименование веществаКоличество топлива и загрязняющих веществ, тонн/год%Уголь120100Сажа15,813,1Пентан6,85,6

Рассчитано значение приземной концентрации сажи от источника выброса, где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимальная приземная концентрация токсичного вещества. При этом приземная концентрация загрязняющего вещества примерно равна ПДК максимально разовой этого вещества.

Рассчитана опасная скорость ветра, при которой достигается максимальная приземная концентрация сажи, а также установлено рассеивание сажи в приземном слое атмосферы на расстояниях, данных в условии задания (рис.1).

Определен класс источника выбросов (II класс - практически неопасный; экологическая система практически не нарушена). И определена граница санитарно-защитной зоны.


Список используемых источников


1.Андреева И.В. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Источники загрязнения среды обитания» для специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере». Учебное пособие//Владивосток: Мор. Гос. Ун-т, 2008. - 32с.


Теги: Экологическая оценка источника выбросов сажи и пентана котельной грузопассажирского порта и определение загрязнения приземного слоя атмосферы сажей  Курсовая работа (теория)  Экология
Просмотров: 37133
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Экологическая оценка источника выбросов сажи и пентана котельной грузопассажирского порта и определение загрязнения приземного слоя атмосферы сажей
Назад