Условия распространения вентиляционных выбросов

Формула 1.1 может служить для оценки высоты области приземного слоя ветра, в котором превалирующее влияние на распространение выбрасываемых вентиляционными источниками примесей оказывают циркуляционные течения и динамическая турбулентность.

Рис. 1.2. Граница слоя атмосферы, в котором превалирует динамическая турбулентность.

Скоростные поля в этой области оказываются резко деформированными и не подчиняются логарифмическому или степенному законам, справедливым для невозмущенных застройкой потоков ветра.

Интенсивность турбулентности на границе этого слоя примерно на 10% превышает таковую для ветра в условиях отсутствия застройки. На рис. 1.2 показана граница, вычисленная по зависимости (1.1).

Анализ проектов и других материалов и литературных источников показывает, что для промышленных предприятий, расположенных в разных климатических зонах, характерно хаотическое размещение низко расположенных источников вредных веществ, активно влияющих на загрязнение атмосферы над крышами зданий и в межкорпусных пространствах, следовательно, и приточного воздуха, подаваемого в производственные помещения. Количество таких источников высотой от 5 м до 80 м на многих предприятиях достигает полутора тысяч и их вклад в загрязнение атмосферы предприятия составляет 80₉₀%. Здания, на которых располагаются низкие выбросы, как правило, имеют непростую конфигурацию.

Низкие источники обычно разделяют на технологические и вентиляционные. К первым относятся выбросы технологического оборудования: воздушники от аппаратов и емкостей, продувки, сбросы давления, факелы сжигаемых газов, образующихся при ведении технологических процессов, взрывные клапаны, выбросы не используемых в производстве веществ, а также встроенные местные отсосы. Вентиляционными являются источники, действие которых обусловлено работой местной и общеобменной вентиляции с естественным и механическим побуждением. К прочим источникам относятся отстойники, шламоотвалы, транспорт шламов и кубовых остатков, пролив вредных веществ на землю, канализационные колодцы, а также неплотности соединений открыто расположенного технологического оборудования и трубопроводов и т. п., являющиеся большей частью случайными.

Основное отличие методов расчета загрязнения атмосферы выбросами из низких источников от аналогичных методов для высоких источников заключается в степени учета влияния зданий и сооружений на характеристики ветра и, следовательно, на распространение загрязняющих веществ. Чем ниже источник, тем интенсивнее проявляется влияние застройки на распределение концентраций. Особенно резко изменяется картина загрязнения атмосферы при проникновении выбрасываемых веществ в циркуляционные зоны, образующиеся в результате воздействия ветра на здания. В процессе многократной циркуляции находящиеся в этих зонах газообразные вещества или пыль интенсивно распространяются в поперечном ветру направлении, загрязняя в большинстве случаев все пространство у стен или над крышей здания.

Особенно усложняется картина распространения примесей при групповом расположении зданий (при высокой плотности застройки). Специфика заключается в том, что при обтекании групп зданий в ветровой поток вносятся возмущения, приводящие к возникновению сложных межкорпусных циркуляционных течений и к резкой деформации полей скорости и турбулентных характеристик ветра. Аналогичная картина наблюдается при действии ветра на здания сложной архитектурной формы. Вследствие этого вблизи наружных ограждений зданий возникают значительно более высокие концентрации вредных веществ, чем в случае рассеяния примесей в невозмущенных слоях атмосферы.

Таким образом, в атмосфере промышленной площадки вступает в действие большое количество дополнительных (по сравнению со свободной атмосферой) факторов. Основными факторами, влияющими на рассеяние примесей в атмосфере промышленной площадки, являются следующие: размеры H, b, l зданий, расстояние x1 между зданиями, плотность f застройки, скорость u (x, z) ветра, коэффициент турбулентной диффузии S (x, z), дисперсия направления ветра в горизонтальной плоскости, интенсивность M источника вредных веществ, место расположения источника по отношению к циркуляционным зонам, характеристики выбросов (концентрация, температура, плотность, скорость и дисперсность пыли в устье источника), высота h источника над уровнем крыши, характерные длина li и высота hi циркуляционных зон, а также толщина вытеснения пограничного слоя набегающего на здания потока ветра.

Влияние некоторых метеорологических факторов рассматривать нецелесообразно. В первую очередь это относится к стратификации атмосферы. Штили и инверсии нецелесообразно рассматривать в данной работе как особые состояния погоды, не влияющие на надежность функционирования выбросных и воздухоприемных устройств. В дальнейшем нецелесообразно рассматривать влияние рельефа местности, поскольку эта задача имеет самостоятельное значение (преимущественно для горных местностей).

Наружные устройства промышленной вентиляции расположены большей частью на крышах зданий, поэтому целесообразно основное внимание уделить рассмотрению задач, связанных с рациональным размещением этих устройств преимущественно в пределах крыш зданий больших габаритов, имеющих различного рода надстройки, пристройки и перепады высот, а также в межкорпусных пространствах.