Т - разность температур между температурой выбрасываемых газов Тг и температурой окружающего воздуха Тв, С, Т = Тг ? Тв.
Методика определения параметров формулы (6) описана в нормативных документах Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: ОНД-86. .
При подстановке выражения (6) в условие (4) можно получить выражение для определения выброса Мc, который и будет равен предельному приведенному ("суммарному") ПДВс:
(7)
(В данном случае использована одна из формул для расчета ПДВс при f ? 100 и Т > 0, f ? параметр процесса рассеивания веществ в атмосферном воздухе, определяемый по известным формулам Там же. . При использовании формул для расчета ПДВс при других условиях рассеивания выбросов суть методики не изменится.)
Значение ПДВс, которое определится по формуле (6), ? это предельный суммарный выброс (г/с) двух газов SO2 и NO2. Методика определения ПДВ каждого газа по ПДВс предложена в [5].
Величины ПДВ каждого газа целесообразно связать с концентрациями веществ св, i в выбросах из устья трубы, которые в основном зависят от технологии сжигания топлива в парогенераторах (вида топлива, условий сжигания и т.п.) и сравнительно мало изменяются при увеличении или уменьшении массы выброса (производительности установки). Исходя из этого, можно допустить, что отношение концентраций веществ в выбросе св (в устье трубы) слабо зависит от массы выброса (г/с), поэтому можно принять
св, i (Мi) / св,j (Мj) = пост. (8)
С учетом взаимосвязи предельных концентрации св, п, выброса Мп и расхода газов Vг, п
ПДВп = Мп = св, п·10-3·Vг, п (9)
установим зависимость между величинами ПДВ1 и ПДВ2:
ПДВ1/ПДВ2 = Мп,1/Мп,2 = М1/М2 = св,1·/ св,2, (10)
где М1 и М2 - выбросы газов SO2 и NO2 соответственно.
Искомые значения ПДВ1 и ПДВ2 по их известному приведенному расходу ПДВс можно найти решением системы из двух уравнений:
формулы (10) в виде
ПДВ2 = ПДВ1 М1/М2; (11)
соотношения для приведенного выброса Там же.
ПДВс = ПДВ1 + ПДВ2 ПДК1/ПДК2. (12)
Решением системы (11) и (12) получим следующие выражения для расчета ПДВ1 и ПДВ2:
ПДВ1 = ПДВс/ (1 + (Ш2 ПДК1/ (М1 ПДК2))); (13)
ПДВ2 = (ПДВс - ПДВ1) ПДК2/ПДК1. (14)
Формулы для определения ПДВ трех вредных веществ по их приведенному ПДВ можно получить решением системы уравнений (11), (12) и уравнения
ПДВ3 = ПДВ1 М1/М3 или ПДВ2 = ПДВ3 М3/М2.
Обратим внимание, что сумма ПДВ1 и ПДВ2 не будет равна ПДВс, который является массовым расходом, приведенным к первому веществу, а не суммарным значением ПДВ1 и ПДВ2.
Результаты исследования. Рассмотрим пример расчета предельно допустимых выбросов для трубы котельной, из которой в атмосферу выбрасываются два вредных газа SO2, NO2. Исходные данные для расчета приведены в таблице. Исходные данные для расчета ПДВ
|
Наименование |
Обозначение |
Единица измерения |
Значение |
|
|
Высота дымовой трубы |
H |
м |
35 |
|
|
Коэффициент стратификации атмосферы |
А |
200 |
||
|
Коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности |
1 |
|||
|
Расход выбрасываемых продуктов сгорания |
Vг |
м3/c |
10,8 |
|
|
Масса вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу: диоксида серы (SO2) |
Mso2 |
г/с |
4,4 |
|
|
диоксида азота (NO2) |
MNO2 |
г/с |
1,0 |
|
|
Диаметр устья трубы |
D |
м |
1,4 |
|
|
Температура продуктов сгорания |
Tr |
0С |
120 |
|
|
Температура окружающего воздуха |
Tв |
0С |
20 |
|
|
Фоновые концентрации веществ: диоксида серы (SO2) |
cФ |
мг/м3 |
0,1 |
|
|
диоксида азота (NO2) |
cФ |
мг/м3 |
0,04 |
|
|
ПДК1 диоксида серы (SO2) |
ПДК1 |
мг/м3 |
0,5 |
|
|
ПДК2 диоксида азота (NO2) |
ПДК2 |
мг/м3 |
0,2 |
Для газов SO2 NO2 необходимо рассчитать приведенный суммарный выброс ПДВс газов SO2, NO2, так как их воздействие суммируется. Затем по ПДВс определить ПДВ для каждого газа (SO2 и NO2) по формулам (13) и (14).
Для газов SO2 и NO2, обладающих суммацией вредного действия, в расчете следует использовать суммарное значение фоновой концентрации сф, с, которое определим по формуле Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: ОНД-86.
cф, с = сф,1 + сф,2 = 0,1 + 0,04·0,5/0,2 = = 0,2 мг/м3.
Для расчета ПДВс по (7) предварительно определим:
среднюю скорость истечения газов из устья трубы по формуле
w0 = w0 = Vг / (0,785·D2) = 10,8 (0,7851,42) = = 7,02 м/с;
разницу температур выбрасываемых газов Тг и окружающего воздуха Тв
Т = Тг - Тв = 120 ? 20 = 100 К;
вспомогательные параметры f, vм, v, fe Там же. :
f = 1000 w02 D / (Н2 100) =1000 7,022 1,4/ (352 100) = 0,563;
=1,3·7,02·1,4/35 = 0,365;
fe = 800·0,3653 = 38,8.
Коэффициент m при f < 100 и f < fe (0,563 < 38,8) рассчитается по формуле Там же.
Коэффициент n определится по известной формуле равным n = 1,00, поскольку f < 100 и vм 2.
Вычислим величину ПДВс (г/с) для газов SO2 и NO2 по (7):
Рассчитаем ПДВ для газов SO2 и NO2 по (13), (14):
ПДВ1 = ПДВSO2 = ПДВс/ (1+ (МNO2 ПДКSO2/ (МSO2 ПДКNO2))) = 38,67/ (1+ (1 0,5/ (14,4 0,2))) = = 32,9 г/с,
ПДВ2 = ПДВNO2 = (ПДВс-ПДВSO2) ПДКNO2/ (ПДКSO2) =
= (38,67-32,9) 0,2/ (0,5) = 2,29 г/с.
При использовании условия (2) величины ПДВс, ПДВSO2 и ПДВNO2 получились бы равными 19,335, 16,45 и 1,145 соответственно. Таким образом, для данного примера использование в ГН ГН 2. 1. 6. 2326-08 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест": дополнение N 4 к ГН 2. 1. 6. 1338-03 условия (3) позволяет котельной в два раза увеличить значения ПДВSO2 и ПДВNO2.
Для доказательства правильности предложенных формул проверим выполнение условия (3).
Рассчитаем максимальные концентрации см (мг/м3) газов SO2 и NO2 при МSO2 = ПДВSO2 = 32,9 и МNO2 = ПДВNO2 = 2,29 по формуле (6):
и по соотношению
cм,NO2 = cм,SO2 ПДВNO2/ПДВSO2 =
= 0,511 2,29/32,9 = 0,036 мг/м3.
Проверим условие допустимости воздействия (3) для газов SO2 и NO2:
или
1,22 + 0,38 ? 1,6, или 1,6 = 1,6.
Условие выполняется. Причем выполняется оно на пределе (1,6 = 1,6). Это указывает на то, что найденные величины выбросов ПДВSO2 = 32,9 и ПДВNO2 = 2,29 г/с являются предельно допустимыми и рассчитаны верно, поскольку даже при небольшом их увеличении повысятся максимальные концентрации газов и условие допустимости воздействия газов выполняться не будет!
Выводы
Таким образом, предложенная методика позволяет правильно учесть частичную суммацию вредного действия газов SO2 и NO2 при расчете их предельно допустимых выбросов от ТЭС, ТЭЦ, котельных и других теплоэнергетических и промышленных объектов.
Формулы можно применять и для других вредных веществ, обладающих частичной суммацией вредного действия. Причем вместо предельного значения суммы относительных концентраций газов 1,6 (см. условие (3)) в (5) и (7) может использоваться другое значение.
Предлагаемую методику рекомендуется включить в нормативные, методические документы и программные комплексы для расчета, нормирования и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, многочисленный список которых приведен в нормативных документах Перечень методик, используемых в 2014 году для расчета, нормирования и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Режим доступа: http: //www.aik-kr.ru/content/perechen-metodik-ispolzuemyh-v-2014-godu-dlya-rascheta-normirovaniya-i-kontrolya-vybrosov. .
В заключение отметим, что введенное для применения условие (3), по нашему мнению, не всегда достаточно корректно.
Для рассмотренного примера выполняется условие (3), но не выполняется условие экологической безопасности газа SO2
cм,SO2 + cф,SO2 ? ПДКSO2, или 0,511 + 0,1 ? 0,5, или 0,611 ? 0,5.
Можно привести пример с другими концентрациями
cм,SO2 + сф,SO2 = 0,1 мг/м3, ПДКSO2 = 0,5
и cм,NO2 + сф,NO2 = 0,25 мг/м3, ПДКNO2 = 0,2,при которых условие (3) также будет выполняться:
но концентрация диоксида азота будет превышать его ПДК и условие экологической безопасности cм,2 + сф,2 ? ПДК2, или 0,25 ? 0,2,выполняться не будет. Таким образом, условие (3) нуждается в уточнении. Анализ корректности условия (3) ? это тема отдельного самостоятельного исследования.