Исходные данные для расчета. Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха загрязняющими веществами, относящимися к различным классам опасности и разнонаправленного действия
Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха загрязняющими веществами, относящимися к различным классам опасности и разнонаправленного действия определяют по величине индекса загрязненности атмосферы или комплексного показателя загрязненности атмосферы.
1.4. Расчет концентрации вредных веществ, претерпевающих полностью или частично химические превращения (трансформацию) в более вредные вещества, проводится по каждому исходному и образующемуся веществу отдельно. При этом мощность источников для каждого вещества устанавливается с учетом максимально возможной трансформации исходных веществ в более токсичные. Степень указанной трансформации устанавливается по согласованию с Госкомгидрометом и Минздравом.
1.5. Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20 – 30-минутному интервалу осреднения.
2. РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ
ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА
Исходные данные для расчета
2.1.1. Коэффициент А, величина которого зависит от температурной стратификации атмосферы (распределения температуры по высоте).
Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:
а) 250 – для районов южнее 40° с. ш., Бурятии и Читинской области;
б) 200 – на европейской части РФ для районов южнее 50° с. ш. и для остальных районов Нижнего Поволжья и Кавказа; на азиатской территории РФ для Дальнего Востока и остальной территории Сибири;
в) 180 – для европейской территории РФ и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов;
г) 160 – для европейской территории РФ и Урала севернее 52° с. ш.;
д) 140 – для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской и Ивановской областей.
Примечание.
Для других территорий значения коэффициента А должны приниматься соответствующими значениям коэффициента А для районов РФ со сходными климатическими условиями турбулентного обмена.
2.1.2. Безразмерный коэффициент F, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значение безразмерного коэффициента F принимается:
а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы, аэрозоли конденсации, например, сварочные и т. п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю F = 1;
б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п. 2.1.2.а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% F = 2, от 75 до 90% F = 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки F = 3.
Примечания.
1. При наличии данных о распределении на выбросе частиц аэрозолей по размерам определяются диаметр dg, так что масса всех частиц диаметром больше dg составляет 5% общей массы частиц, и соответствующая dg скорость оседания vg (м/с). Значение коэффициента F устанавливается в зависимости от безразмерного отношения vg/Umax , где Umax – опасная скорость ветра (см. п. 2.6). При этом F = 1 в случае vg/Umax < 0,015 и F = 1,5 в случае 0,015 < vg/Umax < 0,030 . Для остальных значений vg/Umax коэффициент F устанавливается согласно п. 2.1.2б.
2. Вне зависимости от эффективности очистки значение коэффициента F принимается равным 3 при расчетах концентраций пыли в атмосферном воздухе для производств, в которых содержание водяного пара в выбросах достаточно для того, чтобы в течение всего года наблюдалась его интенсивная конденсация сразу же после выхода в атмосферу, а также коагуляция влажных пылевых частиц (например, при производстве глинозема мокрым способом).
2.1.3. Безразмерный коэффициент η, учитывающий влияние рельефа местности. В случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η = 1. Методика определения коэффициента η при других формах рельефа приведена в приложении к ОНД-86. Ориентировочно поправку на рельеф можно определить, исходя из следующих соображений:
при уклонах до 0,1–0,15° и перепадах до 100 м поправка составляет 1,3–1,5;
при расположении предприятия вблизи горной гряды с уклонами местности 0,15–0,25° поправка равна 2;
если предприятие расположено в котловине или ущелье глубиной 100–200 м с уклоном 0,2–0,3° и более поправка на рельеф равна 3.
С увеличением высоты трубы, начиная с Н = 100 м, поправки на рельеф несколько уменьшаются.
2.1.4. Мощность выброса Мi– масса i-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с и расход газовоздушной смеси V1 при температуре на выходе из трубы, м3/с. Мощность выброса может быть найдена по соотношению
М i = V1Свыбр i,
где Свыбр, i –концентрация i-го загрязняющего вещества в газовоздушной смеси при выходе из трубы, г/м3.
Значения мощности выброса М i и расхода газовоздушной смеси V1 при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимаются сочетания М i и V1, реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества Смax, i.
Примечания.
1. Значение М i следует относить к 20–30-минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 мин;
2. Измерительные приборы показывают расход газа при нормальных условиях V10 (1 атм. и 0 °С). При расчетах выброса результат также приводят к нормальным условиям. Пересчет расхода газа к фактической температуре Тф проводят по формуле V1 = V10 ·Тф/273 (здесь величину Тф.выражают в кельвинах)
2.1.5. Разность ΔTмежду температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг, и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, °С. При определении значения ΔT (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Тв(°С),равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 23.01 - 99, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Тг (°С) – по действующим для данного производства технологическим нормативам. Для «холодных» выбросов ΔT ≈ 0 (на практике принимают ΔT <10 °С.
Наиболее распространены в промышленности и на транспорте горячие выбросы. В частности, на металлургических предприятиях температура выброса колеблется от 200 до 1200 °С, выбросы тепловых электростанций имеют температуру 100–200 °С, нефтеперерабатывающих заводов 180–540 °С на разных установках, предприятий химической промышленности, в основном, 30–50 °С. Температура выброса из источника имеет большое значение для формирования газовоздушной струи. Чем выше температура, тем на большую высоту может подниматься факел. При слабом ветре факел может достигать большой высоты. Например, при скорости ветра 5 м/с при температуре газов от 100 до 200 °С разница температуры газов и окружающего воздуха в 1 °С дает приращение высоты выброса на 1,5 м. Однако, установка котлов-утилизаторов и организация очистки газа приводят к понижению температуры газовоздушной смеси вплоть до достижения ΔT ≈ 0.
Примечания.
1. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Тв, равными средним температурам наружного воздуха за самый холодный месяц по СНиП 23.01 - 99.
2. При отсутствии данных по Тв в СНиП 23.01 - 99 они запрашиваются в территориальном управлении Госкомгидромета (УГКС) по месту расположения предприятия.
2.1.6. Высота источника выброса над уровнем земли Н (м). . В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из следующих четырех классов: а) высокие источники, Н > 50 м; б) источники средней высоты, Н = 10...50 м; в) низкие источники, Н = 2...10 м; г) наземные источники, Н < 2 м. Размеры дымовых труб ТЭС унифицированы. Высоту дымовых труб следует назначать по следующему унифицированному ряду: 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120 м и далее через 30 м и принимать для кирпичных, армокирпичных и стальных свободно
стоящих (бескаркасных) труб не более 120. Высота вентиляционных труб может быть меньше указанной.
В случае горячих выбросов и использовании естественной тяги высоту трубы определяют гидравлическим расчетом, а расчет приземной концентрации загрязняющих веществ является поверочным. При холодных выбросах для отвода газов используют дутьевые устройства, поэтому и расчет высоты трубы проводят из условия выполнения экологических требований.
2.1.7. Диаметр устья источника выброса D (м). Диаметры выходных отверстий и высоту дымовых труб следует определять на основании аэродинамических, теплотехнических и санитарно-гигиенических расчетов.
Диаметры кирпичных и бетонных труб большого диаметра надлежит принимать по следующему унифицированному ряду: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6 м и далее через 0,6 м до 13,8 м.
Минимальные диаметры труб следует назначать с учетом оборудования, применяемого при возведении труб, но не менее 1,2 м – для кирпичных труб (в свету по футеровке) и 3,6 м – для монолитных железобетонных. Диаметры стальных труб допускается уменьшать до 0,4 м при высоте их до 45 м.
2.1.8. Средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса ω0(м/с). Расход газовоздушной смеси, диаметр устья выброса и средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса связаны соотношением, м3/с:
V1 = (πD2/4)ω0.
При проектировании трубы диаметр устья выбирают так, чтобы обеспечить величину линейной скорости
ω0 = V1/(πD2/4) = 1,274 V1/D2
в пределах 10…30 м/с. Большие значения задают для труб большего диаметра или при принудительной тяге. Сначала рассчитывают приблизительное значение диаметра трубы DПРИБЛ, обеспечивающее заданную величину скорости ω0, по сосоотношению
DПРИБЛ = (1,274 V1/ω0)0,5.
Полученную величину диаметра округляют до стандартного значения и вычисляют действительное значение скорости. При изготовлении стальных труб можно принимать стандартные значения диаметра.
При сильных ветрах за трубой могут образовываться завихрения, из-за чего загрязняющие вещества забрасываются в зону аэродинамической тени примыкающих зданий. Кроме того, возможно опускание загрязнений непосредственно до поверхности земли. С подветренной стороны трубы при наличии ветра создается зона пониженного давления. Здесь накапливаются и перемещаются вредные выбросы. Для того ,чтобы устранить наблюдающееся снижение высоты факела при этом явлении, рекомендуют создавать такую скорость выброса газов, чтобы она в 2–2,5 раза превышала скорость ветра (но не менее, чем в 1,5 раза).
2.1.9. Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной смеси из источника с прямоугольным устьем (шахты)производится как для источника с круглым устьем при подстановке в них значений средней скорости ω0,ср , D = Dэ (м) и V1 = V1,э (м /с).
Средняя скорость выхода в атмосферу газовоздушной смеси ω0 (м/с) определяется по формуле:
ω0,ср = V1/(Lb),
где L и b длина и ширина устья соответственно, м.
Эффективный диаметр устья составляет, м:
Dэ = 2Lb/(L + b).
Эффективный расход выходящей в атмосферу в единицу времени газовоздушной смеси V1,э (м3/c) определяется по формуле
V1,э = ω0 πDэ2/4.
Для источников с квадратным устьем (L = b) эффективный диаметр Dэ равняется длине стороны квадрата. В остальном расчет проводят как для источника с круглым устьем.