Обоснование нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятия по их достижению

Аннотация

1. Исходные данные

2. Расчет количества дымовых газов

3. Расчет количеств загрязняющих веществ

4. Расчет загрязнения атмосферного воздуха

5. Анализ результатов расчета загрязнения атмосферы

6.Мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Предложения по нормативам допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

7. Контроль за соблюдением нормативов ПДВ на предприятии

Вывод

Список использованной литературы

Аннотация

Данная курсовая работа выполняется на основе следующих законодательных и нормативных документов:

Закон РФ «Об охране окружающей среды «, 2002;

ГОСТ 17.2.8.02−78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ, промышленными предприятиями». М., 1979.

В отличие от реальных проектных материалов в курсовой работе не используются карта-схема предприятия и ситуационная карта-схема района города, в котором расположено предприятие. Для некоторого упрощения задачи нормирования выбросов в качестве объекта для обоснования нормативов ПДВ задается только котельная. При этом учитывается, что для котельной требуемая ширина санитарно-защитной зоны (СЗЗ) определяется только по результатам расчета загрязнения атмосферы (РЗА).

Норматив ПДВ — масса загрязняющего вещества, содержащаяся в единицу времени в выбросах от одиночного источника или от группы источников и создающая в результате рассеивания в атмосферном воздухе приземную концентрацию, не превышающую ПДК с учетом фонового загрязнения.

Размерность нормативов ПДВ ;

Данное определение можно выразить следующим условием: если фактический выброс загрязняющего вещества, то

[1]

где С — суммарная концентрация загрязняющего вещества, создаваемая группой источников, ;

— фоновая концентрация загрязняющего вещества, ;

ПДК — максимальная разовая предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных пунктов, .

Выполнимость этого условия устанавливается в результате расчета загрязнения атмосфера (РЗА). Если данное условие не выполняется, то нормирование выбросов в атмосферу при разработке предпроектной и проектной документации производится в несколько этапов расчетов. На заключительной стадии это условие должно обеспечиваться.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды.

Основными элементами котельной установки являются котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котел представляет собой теплообменное устройство, в котором происходит передача тепла от горячих продуктов горения топлива к воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а водогрейных котлах она нагревается до требуемой температуры.

Топочные устройства служат для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) необходимы для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы. При их помощи обеспечивается подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу.

Для осуществления возможно более полного сжигания топлива воздух в топки котлов подают в количестве несколько большем, чем требуется теоретически. В связи с этим используют понятие «коэффициент избытка воздуха, б». Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам, соприкасаются с поверхностью нагрева и передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухонагреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды, а также приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Топливом называются горючие вещества, сжигаемые с целью получения тепла. По своему агрегатному состоянию все виды топлива разделяются на твердое, жидкое и газообразное.

Мазут представляет собой густую темно-бурую жидкость с преобладающим содержанием предельных и непредельных углеводородов. Содержание кислорода, азота, золы и влаги в нем невелико. В зависимости от содержания серы мазуты принято делить на малосернистые (S<0.5%), сернистые (S<2%) и высокосернистые (S<3.5%).

При использовании твердого вида топлива котлоагрегаты снабжаются пылеулавливающем оборудованием: циклонами, электрофильтрами, пылевыми камерами и др. Эффективность улавливания угольной золы и расход газов, поступающих на очистку, принимаются по данным инвентаризации источников загрязнения атмосферы и систематизации их в проекте ПДВ.

Твердое и жидкое топливо состоит из органической и неорганической (минеральной) частей. Органическая часть топлива сгорает, образуя продукты сгорания, основными компонентами которых являются диоксид углерода (углекислый газ) и водяной пар. Также образуются газообразные загрязняющие вещества: оксиды азота (в пересчете на диоксид азота), оксид углерода, диоксид серы.

При сжигании природного газа, не содержащего в своем составе сероводород, диоксид серы не образуется.

Минеральная часть топлива является балластом. В результате сжигания топлива она частично оплавляется, образуя шлак, который удаляется через шлаковые воронки, расположенные под топкой, а остальная доля минеральной части топлива называется золой. Наиболее крупные частицы золы осаждаются в топке, а более мелкие (летучая зола) — выносятся из топки продуктами сгорания.

Целью курсовой работы является обоснование нормативов ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу и мероприятий по их достижению. Предлагаемые мероприятия по сокращению выбросов в атмосферу должны в итоге обеспечить достижение нормативов ПДВ.

В данной работе котельная работает как на твердом топливе (уголь Донецкий марки М), так и на газе (смесь из Западной Сибири). При этом согласно методике должны нормироваться следующие загрязняющие вещества:

— при работе котлов на угле — по оксидам азота, диоксиду серы, летучей золе, саже, оксиду углерода;

— при работе котлов на природном газе — по оксидам азота, оксиду углерода.

1. Исходные данные

г. Белгород — месторасположения котельных.

Таблица 1.1.

Таблица 1.2.

Параметры источников и дымовых газов

Таблица 1.3.

Число часов работы в год: 8000

Средняя температура наружного воздуха: наиболее холодного месяца: -6,5?C, наиболее теплого месяца: 24,8?C

2. Расчет количества дымовых газов

Расчет количества дымовых газов определяется:

где Vг — выход продуктов сгорания топлива, при б >1;

Bграсход топлива, (для природного газа);

Т — температура отходящих дымовых газов, °C.

Величина Vг рассчитывается:

где — выход продуктов сгорания при б=1;

— теоретически необходимое количество воздуха, ;

бкоэффициент избытка воздуха.

Источник № 1

Источник № 2

3. Расчет количеств загрязняющих веществ

Источник № 1 (уголь Донецкий марки М)

1. Оксиды азота: валовый выброс:

где — расчетный расход топлива, ;

Расчетный расход топлива пересчитывается по следующей формуле:

где — фактический расход топлива, ;

потери тепла с уносом вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

— низшая теплота сгорания топлива, ;

— удельный выброс оксидов азота при сжигании твердого топлива,, определяется по формуле :

где — коэффициент избытка воздуха в топке, =1,4−2,5;

— характеристика гранулометрического состава угля — остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %; =40% для угля;

— тепловое напряжение зеркала горения,; =1,4 ;

— безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота; =1;

— коэффициент пересчета; при определении выбросов в .

где — расчетный расход топлива, ;

— низшая теплота сгорания топлива,

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

— максимальный расчетный расход топлива, ;

— коэффициент пересчета; при определении выбросов в

2. Диоксид серы: валовый выброс:

где — расход натурального топлива за рассматриваемый период, ;

— содержание серы в топливе,%;

— доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива; =0,1;

— доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе; =0.

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

— максимальный расход топлива, .

3. Зола углей: валовый выброс:

где — расход натурального топлива, ;

— доля золы, уносимой газами из топки котла;

— зольность топлива на рабочую массу, %;

— доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях; =0.

При расчете г/с (максимальных) выбросов:

— максимальный расход топлива, .

4. Сажа: валовый выброс:

где потери тепла с уносом вследствие механической неполноты сгорания топлива, %; для угля;

— низшая теплота сгорания топлива, ;

— доля частиц сажи, улавливаемое в золоуловителях, принимать равным 0.

При расчете (максимальных) выбросов:

— максимальный расход топлива, .

5. Оксид углерода: валовый выброс:

где потери тепла вследствие химической неполноты сгорания, %; для угля 0,1−10%;

коэффициент, зависящий от вида топлива;

потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

При расчете (максимальных) выбросов:

— максимальный расход топлива, .

Источник № 2 (газ смесь из Зап. Сибири)

1. Оксиды азота: валовый выброс:

где — расчетный расход топлива, ;

где — фактический расход топлива, ;

— низшая теплота сгорания топлива, ;

— удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, :

Для водогрейных котлов ,

где — фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу,, определяемая по формуле:

где

— безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения, ;

— безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота, ;

— безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота, при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом, ;

— безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод в топочную камеру, ;

— коэффициент пересчета; при определении выбросов в

При расчете (максимальных) выбросов:

— максимальный расчетный расход топлива, ;

— коэффициент пересчета; при определении выбросов в

6. Оксид углерода: валовый выброс:

где потери тепла вследствие химической неполноты сгорания, %; для газа 0,05−0,1%;

коэффициент, зависящий от вида топлива, для газа ;

потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

При расчете (максимальных) выбросов:

— максимальный расход топлива, .

Таблица 3.1.

Результаты расчетов количества загрязняющих атмосферу веществ

4. Расчет загрязнения атмосферного воздуха

загрязнение атмосфера выброс

Расчет производится на основе ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий».

Расчет вследствие его трудоемкости производится на ЭВМ по стандартным программам РЗА, разработанным на базе ОНД-86.

В данной курсовой работе используется программа РЗА «Эколог».

Программа расчета приземных концентраций вредных веществ в атмосфере реализует основные зависимости и положения методики.

Программа позволяет по данным об источниках выброса загрязняющих веществ и в зависимости от условий местности рассчитывать разовые приземные концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Рассчитываются приземные концентрации, как отдельных веществ, так и групп веществ с суммирующимся вредным воздействием. Общее количество веществ и групп суммаций в одном расчете практически не ограничено.

Таблицы исходных данных для ПРЗА «Эколог»

Таблица 4.1.

Таблица 4.2.

Список веществ

Таблица 4.3.

Исходные данные источников выбросов

Продолжение табл. 4.3.

Таблица 4.4.

Рассчитываемые примеси / группы суммации и учет фона

Таблица 4.5.

Расчетные площадки

Таблица 4.6.

Метеопараметры

5. Анализ результатов расчета загрязнения атмосферы

0301 — Азота диоксид

В точке на местности с координатами X = -150 и Y = 300 м суммарная концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК равна 0,25 в — 0,05. Эта концентрация устанавливается при направлении ветра по метеостандарту и скорости ветра 2,97. Вклад источника № 1 составляет 0,13 долей ПДК или 0,026, вклад источника № 2 — 0,12 долей ПДК или 0,024 .

0328 — Углерод (Сажа)

В точке на местности с координатами X = 150 и Y = 500 м суммарная концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК равна 2,17 в — 0,326. Указанная концентрация устанавливается при направлении ветра по метеостандарту и скорости ветра 2,97. Вклад источника № 1 составляет 2,17 долей ПДК или 0,326 .

0330 — Сера диоксид (Ангидрид сернистый)

В точке на местности с координатами X = 50 и Y = 800 м суммарная концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК равна 1,35 в — 0,675. Указанная концентрация устанавливается при направлении ветра и скорости ветра 2,97. Вклад источника № 1 составляет 1,35 долей ПДК или 0,675.

0337 — Углерода оксид

В точке на местности с координатами X =-150 и Y = 300 м суммарная концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК равна 0,046 в — 0,2. Указанная концентрация устанавливается при направлении ветра и скорости ветра 2,97. Вклад источника № 1 составляет 0,02 долей ПДК или 0,1, вклад источника № 2 составляет 0,01 долей ПДК или 0,05.

2908 — Пыль неорганическая: 70−20%

В точке на местности с координатами X = 150 и Y = 500 м суммарная концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК равна 6,2 в — 3,1. Указанная концентрация устанавливается при направлении ветра и скорости ветра 2,97. Вклад источника № 1 составляет 6,2 долей ПДК или 3,1.

6009 — Азота диоксид, серы диоксид

В точке на местности с координатами X = -150 Y = 500 м суммарная концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК равна 1,59. Указанная концентрация устанавливается при направлении ветра и скорости ветра 2,97. Вклад источника № 1 составляет 1,47 долей ПДК, источника № 2 — 0,11 долей ПДК.

Таблица 5.1.

Перечень источников, дающих максимальные вклады в уровень загрязнения атмосферы.

6.Мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

При необходимости поэтапного нормирования должны быть предложены мероприятия, позволяющие сократить выбросы до такого уровня, при котором условие выражения выполняется.

Для веществ, не образующих группу суммации, мероприятия рассчитываются следующим образом.

Превышение ПДК по саже — 2,17ПДК и по пыли неорганической (70−20%) — 6,20ПДК.

Сокращение выбросов пыли неорганической (70−20%).

Суммарная концентрация составляет 6,20ПДК, вклад источника № 1 — 6,20ПДК.

Определим требуемые мероприятия.

Основное условие: С (в долях ПДК)? 1; вклад источника № 2 — 0ПДК, таким образом, квота источника № 1 составит:

Тогда требуемая степень очистки источника № 1 составит:

где — начальная приземная концентрация, создаваемая в атмосферном воздухе, доли ПДК

— конечная концентрация, которую следует достигнуть, доли ПДК.

Из некоторых видов пылеулавливающего оборудования выберем наиболее оптимальную установку с соответствующей степенью очистки:

Установка пылевой камеры — з = 50% (за исключением мазутной золы);

Установка инерционного осадителя — з = 70% (за исключением мазутной золы);

Установка циклонной установки — з = 80ч90%.

Требуемая степень очистки — 83,9%, выбираем установку циклонной установки.

Определим мощность выброса пыли неорганической (70−20%) от источника № 1 после установки системы очистки:

где — мощность выброса до установки системы очистки, ;

С учетом выбора степени очистки определяем мощность выброса сажи.

Для веществ, образующих группу суммации (), анализ ведется следующим образом.

Таблица 6.1.

Данные полученные по результатам расчета загрязнения атмосферы (РЗА)

Требуется выполнить следующее условие :

или, представив эту формулу более подробно:

По ист.№ 1 и ист.№ 2 можно не применять мероприятия по внедрению системы подавления выбросов за счет рециркуляции дымовых газов и уменьшения коэффициента избытка воздуха, так как данная операция при значительно не больших концентрациях мало эффективна. Эффективность данных мероприятий составит примерно 50%.

Не используя подавление переходим к очискте .

Квота для ист.№ 1 по составит:

Тогда для ист. № 1 по требуемая степень очистки должна быть равной:

Степени очистки для мероприятий по уменьшеннию выбросов составляют :

1. известняковый способ (очистка взвесью): — до 70%

2. известковый способ (очистка взвесью): — до 90%

3. натронный способ (очистка раствором): — до 99%

Выбираем известковый способ очистки выбросов от диоксида серы с эффективностью до 70%.

Далее необходимо рассчитать мощности выбросов после установки очистки: и

Мощность очистки изменилась только у тех веществ, для которых были применены мероприятия по сокращению выбросов.

Остальные показатели мощностей остались неизменными.

;

;

Проверяем выполнение выражения:

;

Полученные величины количеств загрязняющих веществ предлагаются в качестве нормативов ПДВ.

Таблица 6.2.

Предложения по нормативам допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Нормативы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

7. Контроль за соблюдением нормативов ПДВ на предприятии

Контроль за соблюдением нормативов ПДВ на предприятии производится непосредственно на источниках выбросов.

В данной работе контроль соблюдения нормативов ПДВ разрабатывается на существующее положение (до мероприятий).

При контроле источников выбросов должно обеспечиваться условие :

Система контроля за соблюдением нормативов ПДВ включает контроль за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу от источников предприятия с целью определения их соответствия установленным значениям ПДВ.

Все источники загрязнения предприятия, подлежащего контролю, делят на четыре категории.

К первой категории относятся источники, для которых при, где — максимальная расчетная приземная концентрация i-того загрязняющего вещества, создаваемая данным источником загрязнения на границе ближайшей жилой застройки, выполняется следующее неравенство: ,

где М — максимальная величина загрязняющего вещества из источника, г/с;

Н — высота источника, м.

Ко второй категории относятся источники, для которых при выполняется следующее неравенство:, и для рассматриваемого источника разработаны мероприятия по сокращению выбросов данного вещества в атмосферу.

К третьей категории относятся источники, для которых при выполняется следующее неравенство: и за норматив ПДВ принимается фактический выброс.

К четвертой категории относятся источники, для которых при выполняется следующее неравенство: .

Периодичность контроля на источниках в зависимости от категории:

I категория — 1 раз в квартал;

II категории — 2 раза в год;

III категория — 1 раз в год;

IV категория — 1 раз в 5 лет.

Таблица 7.1.

Определение категории источников

Таблица 7.2.

План — график контроля за соблюдением нормативов выбросов на источниках выброса

Таблица 7.3.

План — график контроля за соблюдением нормативов выбросов по измерениям концентраций в атмосферном воздухе

Вывод

В данной курсовой работе были рассмотрены источники загрязнения атмосферы. Произведены расчеты: количества дымовых газов, загрязняющих веществ, загрязнения атмосферного воздуха.

Были произведены мероприятия по сокращению выбросов в атмосферу и достижение нормативов ПДВ.

По результатам расчетов выбросов загрязняющих веществ от котельной я определила, что выбросы от первого источника по пыли неорганической (70−20%) и саже нужно уменьшить. С этой целью на трубу устанавливаем циклонную установку, это устройство снизит выбросы по выше указанному веществу на 90%, чем установит выброс с котельной меньше ПДК, чего и требовалось добиться в данной курсовой работе.

Так же имеютя привышения в группе суммации. Производим очистку для того чтобы уменьшить выбросы, выбираем известковый способ очистки выбросов от диоксида серы с эффективностью до 70%.

1. ОНД-86. «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». Л.:Гидрометеоиздат, 1987.

2. Очистка и рекуперация промышленных выбросов/ В. Ф. Максимов, И. В. Вольф, Т. А. Винокурова и др.: Учебник для вузов. М.: Лесная промышленность, 1989.

3. Вальберг А. Ю., Исянов Л. М. Технология пылеулавливания. Л.: Машиностроение, 1985.

4. Справочник по пылеи золоулавливанию/ Под общей ред. Русанова А. А. М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. Техника защиты окружающей среды .Л. И. Родионов, М.: Химия 1989.