Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта

Расчёт выбросов твёрдых частиц в дымовых газах. Расчёт выбросов оксида серы, углерода, азота. Выявление веществ, обладающих суммацией вредного действия и определение для них приведенных концентраций и массового выброса. Коэффициент опасности предприятия.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 20.01.2014
Размер файла 87,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта

1. Исходные данные

Номер варианта: 5.

Город: Ереван.

Высота трубы: H = 45 м.

Скорость выхода дымовых газов: ?о = 6 м/с.

Степень очистки: ? = 0,9.

- Расход топлива, т/год

, (1)

где n - номер варианта.

т/год.

- Температура газовых выбросов, °С

(2)

- Годовой фонд времени работы котельной, ч

(3)

ч.

- Координаты точки для определения концентрации доминирующей вредности, м.

По оси Х

(4)

м.

По оси Y

(5)

м.

- Топливом, для работы данной котельной, является каменный уголь Донецкого бассейна ТР.

Его основные характеристики следующие:

Влажность WP = 6,0%.

Зольность Ap = 25,0%.

Содержание серы Sp = 2,7%.

Низшая теплота сгорания Qн = 24,03 МДж/кг.

Количество воздуха необходимого для сжигания топлива L0г = 7,48 м3/кг.

Город Ереван расположен на 40 градусах северной широты, температура воздуха tв=25 0C согласно источника [2].

1.1 Краткое описание технологического процесса

В городе Ереван находится отопительная котельная, работающая на твёрдом топливе. В качестве топлива на данной котельной используется каменный уголь Донецкого бассейна ТР, сжигаемый в топках котлов в количестве Вт = 1050 т/год. Высота дымовой трубы составляет H = 45 м. При этом в атмосферу выделяются следующие вредности: зола, оксид углерода, двуокись азота, оксид серы.

Задачей данной курсовой работы является выявление количества выделяемых вредностей и предотвращение нанесения ущерба окружающей среде. То есть эколого-экономическое обоснование данных котельной.

2. Расчёт выбросов

2.1 Расчёт выбросов твёрдых частиц в дымовых газах

Количество золы и несгоревшего топлива (г/с, т/год), выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами от котлоагрегатов при сжигании твердого топлива, находят по следующей формуле

(6)

где Ap - зольность топлива составляет 25%;

?З - степень очистки дымовых газов в золоуловителях, составляет 0,9.

Причём коэффициент f =0,0023, так как, согласно исходным данным, имеем топку с неподвижной решёткой и ручным забросом топлива.

Следовательно имеем

(7)

г/с.

г/с;

т/год.

2.2 Расчёт выбросов оксида серы

Расчет выбросов в атмосферу окислов серы в пересчёте на SO2 (г/с, т/год) при сжигании твердого и жидкого топлива производится по следующей формуле

(8)

где Sp - содержание серы в топливе на рабочую массу, составляет 2,7%;

?'so2 - доля окислов серы, связываемых летучей золой топлива (принимается при сжигании углей равной 0,1);

?''so2 - доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителях, принимается равной нулю для сухих золоуловителей, для мокрых - зависит от щёлочности орошаемой воды и приведенной сернистости топлива.

г/с;

т/год.

2.3 Расчёт выбросов оксида углерода

Расчет образования оксида углерода в единицу времени (г/с, т/год) выполняется по следующей формуле:

(9)

где Ссо - выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т;

q4 - потери теплоты вследствие механической неполноты сжигания топлива, %.

Причём имеем

(10)

где q3 - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

R - коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в продуктах сгорания оксида углерода (для твёрдого топлива R=1);

Qн - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

%.

Следовательно, имеем

г/с;

т/год.

2.4 Расчёт выбросов оксидов азота

Количество оксида азота, в пересчёте на NO2, выбрасываемого в единицу времени (г/с, т/год), рассчитывается по формуле

(11)

где B - расход натурального топлива за рассматриваемый период времени (г/с, т/год);

Qн - низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг;

KNO2 - параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж теплоты, кг/ГДж;

? - коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений.

Значения K NO2 определяются по графикам [1, рис. 6.2] для различных видов топлива в зависимости от номинальной нагрузки теплогенератора. При нагрузке котла, отличающейся от номинальной, KNO2, следует умножить на (Qф/Qр)0,25, где Qф, Qр - соответственно фактическая и номинальная мощности топлив сжигающей установки, кВт.

Тогда теплопроизводительность топливоиспользующего оборудования, кВт, определим по формуле

(12)

где B - расход топлива, кг/ч;

Qн - теплота сгорания топлива, кДж/кг.

кВт.

Исходя из полученных данных, согласно источника [1, рис. 6.2] имеем, что KNO2=0,19. Следовательно

г/с;

т/год.

3. Анализ выбросов вредных веществ в атмосферу

3.1 Выявление веществ, обладающих суммацией вредного действия и определение для них приведенных концентраций и массового выброса

Основными критериями качественной воздушной среды является предельно допустимая концентрация или ПДК. При этом должно выполнятся соотношение

ПДКС, (13)

где С-концентрация вещества в воздухе, мг/м3.

К вредным веществам однонаправленного действия, следует относить вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека. Суммацией вредного воздействия обладают двуокись азота (NO2) и сернистый ангидрид (SO2).

Приведенная концентрация (Сп) к веществу с концентрацией С1 и ПДК1 рассчитывается по следующей формуле

(14)

мг/м3.

При одновременном выбросе в атмосферу из одного источника нескольких вредных веществ, обладающих суммацией действия, расчеты выполняют после приведения всех вредных к валовому выбросу Мп, г/с, одного из них М1, по последующей формуле

(15)

г/с.

Объём удаляемых дымовых газов определяем из следующего выражения

(16)

где ? - коэффициент, зависящий от класса опасности, причём ?=1,3 согласно источника [1, с. 527];

Тд - температура дымовых газов, К.

Следовательно температура дымовых газов, К, составит

К.

Количество топлива сжигаемого в топках котлов, в период работы котельной, кг/ч

кг/ч.

Тогда объём удаляемых дымовых газов, м?/с, составит

Концентрации веществ в дымовых газах, г/м3, определяем следующим образом

(17)

г/м3;

г/м3;

г/м3;

г/м3.

3.2 Определение доминирующего вещества

Параметр П определяет степень воздействия проектируемого объекта на загрязнение атмосферного воздуха. Определение указанного параметра для каждого вещества из выброса производят путем расчета требуемого потребления воздуха Ln, м3/с, и параметра R по следующим формулам

(18)

(19)

Где Д - диаметр устья дымовой трубы котельной, м.

Причём диаметр устья дымовой трубы, м, определяем по следующей формуле

(20)

Количество дымовых выбросов и концентрация вещества на выбросе из устья источника, соответственно определяем по следующим формулам

(21)

Тогда параметр П определяем из следующего выражения

(22)

Решение сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Определение доминирующего вещества

№ источника

Н, м

Д, м

__Д_

Н+Д

LД, м?/с

Вещество

ПДКм.р.,

мг/с

М,

мг/с

гр. 8,

гр. 7

м?/с

гр. 8,

гр. 5

СВ, мг/м?

гр. 10,

гр. 7

__СВ___

ПДКм.р

гр. 11*

*гр. 4,

R

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

45

0,74

0,016

2,6

зола

0,5

1120

2240

430,8

861,6

13,8

NO2

0,085

890

10470,6

342,3

4027,1

64,4

CO

3,0

3030

1010

1165,4

388,5

6,2

SO2

0,5

9450

18900

3634,6

7269,2

116,3

Согласно анализа полученных результатов (исходя из таблицы 1 - Определение доминирующего вещества) приходим к выводу: степень воздействия проектируемой котельной на загрязнение атмосферного воздуха характеризуется максимальным значением параметра П = 2198070 м3/с, по действию SO2.

3.3 Определение коэффициента опасности предприятия

Коэффициент опасности предприятия (котельной) определяем из следующей формулы

(23)

где n - количество вредных веществ;

Мi - масса выброса i-го вещества, т/год;

ПДКi - среднесуточная ПДК i-го вещества, мг/м3;

i - безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности i-го вещества к вредности SO2. Причём, для веществ 1 класса - i=1,7; 2 класса - i=1,3; 3 класса - i=1,0; 4 класса - i=0,9.

Значения КОП рассчитывают при условии, когда Мi/ПДКi>1. При Мi/ПДКi<1, значения КОП не рассчитываются и приравниваются к нулю.

Тогда, из всего вышеперечисленного следует

Исходя из источника [1, с. 528] по величине КОП данной котельной, принимаем 4 категорию опасности предприятия КОП <103. Следовательно размер санитарно-защитной зоны составит 100 м.

4. Анализ влияния проектируемого объекта на состояние окружающей среды

4.1 Выбор и расчёт санитарно-защитной зоны

В зависимости от действия розы ветров конфигурация санитарно-защитной зоны должна быть скорректирована, но в любом случае не может быть меньше нормативной. Причём, корректировку определяемой величины санитарной зоны производим по следующей формуле, м

(24)

l0 - величина зоны в соответствии с нормативом, м;

P0 - средняя повторяемость ветра при круговой розе ветров - 12,5%;

Pp - средняя повторяемость ветра в рассматриваемом направлении согласно розе ветров, %.

Согласно источника [3], для города Ереван, имеем следующие данные для расчёта розы ветров - повторяемость ветра по направлениям в июле месяце, %, - С=12, СВ=30, В=5, ЮВ=12, Ю=16, ЮЗ=14, З=7, СЗ=4.

Тогда имеем

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м.

4.2 Расчёт концентрации вредного вещества в заданной точке местности

Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующей неблагоприятным метеорологическим условиям. В том числе и опасной скорости ветра. При расчётах определяют приземную концентрацию в двухметровом слое над поверхностью земли, а также - в заданной точке в вертикальном направлении.

В данном пункте, определим максимальную концентрацию сернистого ангидрида, как доминирующего вредного вещества, в приземном слое от выбросов из котельной в точке с координатами Х=480 м и Y=85 м при опасной скорости ветра.

Вычисляем вспомогательный параметр f

(25)

где ?0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с;

?t - разность между температурой выброса и окружающим воздухом;

Так как f<100 и ?t=105>0, то расчет ведём по формулам для нагретых газов. Находим параметр ?м, м/с и опасную скорость ветра ?, м/с

(26)

м/с.

Так как 0,5< ?м?2, то ?= ?м=1,19 м/с.

Определяем коэффициенты F, n, m и вычисляем максимальную приземную концентрацию вредности. Где F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газов F=1), а коэффициенты m и n - учитывают условия выхода газовоздушной смеси из устья источника.

Коэффициент m определяем в зависимости от f. При f<100 имеем

(27)

Коэффициент n при f<100 определяем в зависимости от ?м. При 0,5??м<2 его определяем по формуле

(28)

Для f<100 определяем максимальное значение приземной концентрации вредных веществ См, мг/м3, когда выброс происходит из одиночного точечного источника с круглым устьем

(29)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы для неблагоприятных метеорологических условий, определяющих рассеивание вредных веществ (для Европейской территории СНГ и Урала севернее 520 с.ш. - 160, ниже 500 с.ш. - 200) согласно [1, с. 521];

?р - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (при условии перепада высот не превышающей 50 м на 1 км ?р=1) согласно [1, с. 522].

мг/м3.

Находим безразмерный параметр d и вычисляем расстояние по оси Xм, м, на котором наблюдается максимальная приземная концентрация. При f<100 и 0,5<?м?2 коэффициент d находим по формуле

(30)

Тогда расстояние Хм, м, от источника выброса составит

(31)

м.

Определяем S1 - безразмерный коэффициент, зависящий от Xср=X/Xм. При 1<X/Xм?8 имеем

(32)

так как и 1<2,0?8, то

При опасной скорости ветра приземная концентрация по оси факела СX, мг/м3, на расстоянии XМ, м, определяется по формуле

Сx= S1*Cм; (33)

мг/м3.

Определяем коэффициент ty в зависимости от скорости ветра ? и коэффициент S2, зависящий от ? и ty. При ??5 имеем

(34)

(35)

Значение приземной концентрации в атмосфере Сy, мг/м3, на расстоянии Y, м, по перпендикуляру к оси факела выброса определяем по формуле

(36)

мг/м3.

Определяем действительную концентрацию в заданной точке С, мг/м3, и сравниваем с допустимой

С=Сy+Сф; (37)

(38)

мг/м3;

мг/м3.

Так как 0,21<0,5 (С<ПДКм.р.). Полученное соотношение удовлетворяет требованиям норм санитарии. Следовательно, нет необходимости ставить дополнительные очистные устройства.

4.3 Расчёт нормативно-допустимого выброса (НДВ)

Для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха сверх установленных ПДК введены нормативы на величины выброса вредных веществ. Нормативно-допустимый выброс является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы от него и всей совокупности источников с учётом их рассеивания и превращения в атмосфере, а также перспектив развития предприятия не создадут приземных концентраций, превышающих нормативы качества воздуха.

Расчет нормативно-допустимого выброса ведется в зависимости от класса вещества:

- 1 и 2 классы (NO2) - наибольшая опасность, для них нормативно-допустимый выброс рассчитывается по полной программе;

- 3 класс (твёрдые вещества, SO2) - нормативно-допустимый выброс рассчитывается по сокращенной программе;

- 4 класс (СО) - нормативно-допустимый выброс можно не рассчитывать.

Рассмотрим пример расчета нормативно-допустимого выброса вещества 3 класса (SO2).

Значение нормативно-допустимого выброса для одиночного источника в случае, когда f<100 определяют по следующей формуле, г/с

(39)

Подставив значения в данную формулу, получим значения для каждого вещества, г/с

г/с;

г/с;

г/с;

г/с.

В пересчёте на годовой фонд времени выброс SO2 в атмосферу с дымовыми газами составит, т/год

(40)

т/год;

т/год;

т/год;

т/год.

Следует отметить, что действительный выброс SO2, равный 9,45 г./с или 51,03 т/год меньше, чем НДВ. Это указывает, что нормы санитарии соблюдаются без использования дополнительных природоохранных мероприятий.

5. Расчёт экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха выбросами проектируемого объекта

Под экономическим ущербом подразумеваются фактические и возможные потери, урон или отрицательные изменения природы, которые вызваны загрязнением окружающей среды, выраженные в денежной форме.

Экономический ущерб может быть фактическим (Yф), возможным (Yв) или предотвращённым (Yп).

5.1 Определение возможного ущерба народному хозяйству, расчёт налогов и штрафов

Расчёт экономического ущерба производим по следующей формуле, тыс. у.е.

(41)

где ? - константа (?=2,4);

f - поправка, учитывающая характер рассеивания вредных веществ в атмосферу;

? - константа, учитывающая характер местности (?=0,4).

(42)

где Ai - коэффициент опасности вещества;

М - выброс вещества предприятием, т/год.

Таблица 2 - Расчёт экономического ущерба без учёта природоохранных мероприятий

Класс опасности

Наименование выброса

Расчёт приведённой массы

Расчёт ущерба от выброса вредностей

М, т/год

Ai

Mi гр. 4 хгр. 5

т/год

Значение

Значение ущерба

?

?

f

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

III

зола

6,04

25

151,0

2,4

0,4

0,021

3,04

2

III

SO2

51,03

16,5

842,0

2,4

0,4

0,021

17,0

3

IV

CO

16,37

1

16,37

2,4

0,4

0,021

0,33

4

II

NO2

4,79

41,5

198,8

2,4

0,4

0,021

4,01

?Yв

24,38

Ущерб от налогов и штрафов равен (считается для каждого вещества), у. е.

(43)

где n - ставка, по которой облагают налогом.

Таблица 3 - Величина ставки

Класс опасности

n, у. е.

II

130

III

42

IV

21

у. е.;

у. е.;

у. е.;

у. е.;

у. е.

Расчёт ущерба от штрафов ведётся для выбросов с Мi>НДВ, у. е.

(44)

у. е.;

у. е.;

у. е.;

у. е.

Определяем суммарные затраты, у. е.

(45)

у. е.

6. Расчёт экономического эффекта от природоохранных мероприятий

Текущие затраты на эксплуатацию систем очистки от вредных выбросов рассчитаем по следующей формуле, у. е.

(46)

где Зт - затраты текущие, у. е.;

Зэ - затраты энергетические, у. е.;

За - затраты на амортизацию, у. е.;

Зр - затраты на ремонт, у. е.

Затраты на амортизацию, у. е., составят

(47)

у. е.

Причём капитальные затраты составят: Зк=100*N=100*5=500 у. е., где N - номер по списку.

Определяем затраты на ремонт, у. е.

(48)

у. е.

Тогда энергетические затраты составят, у. е.

(49)

где Сэ - стоимость электроэнергии (Сэ=0,15 у. е./кВт).

Причём N=L*P*K*10-3=2,6*200*1,2*10-3=0,62 кВт. Следовательно Nг=N*? = 0,62*1500=930 кВт/год.

Как следствие, имеем

у. е.

Тогда

у. е.

выброс вредный опасность промышленный

Список литературы

1 Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. / Под ред. проф. Б.М. Хрусталёва - М.: Изд-во АСВ, 2008. - 784 с., 183 ил.

3-е издание исправленное и дополненное.

2 СНиП 2.01.01 - 82 Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат. 1983. - 136 с.

3 СНиП II-33-75 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Москва. Стройиздат. 1976.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.