Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких источников

Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких иcточников

1. Обоснование мероприятий по защите атмосферного воздуха от загрязнения вентиляционными и технологическими выбросами

При проектировании промышленных предприятий требуется в соответствии с Санитарными нормами СН 245-71 проводить расчет возможного загрязнения атмосферного воздуха вентиляционными и технологическими выбросами. Расчет проводят с целью проверки эффективности предусмотренных проектом меро-приятий по обеспечению чистоты атмосферного воздуха населенных пунктов, а также воздуха на площадках предприятий у приемных отверстий систем вентиля-ции и кондиционирования воздуха и у аэрационных приточных проемов. Полу-ченные расчетом концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе насе-ленных пунктов не должны превышать максимальных разовых концентраций, указанных в табл. 3 СН 245-71, а в воздухе, поступающем внутрь зданий и соору-жений через приемные отверстия систем вентиляции и кондиционирования воз-духа и через аэрационные проемы, - 30% предельно допустимых концентраций (Спдк) этих веществ в рабочей зоне производственных помещений, указанных в табл. 4 СН 245-71. При превышениии этих пределов следует разработать допол-нительные мероприятия по снижению уровня загрязнения, например предусмот-реть повышение эффективности очистных устройств, сооружение новых газоочи-стных установок, совершенствование отдельных технологических узлов и устано-вок, увеличение высоты труб, уменьшение выбросов соседних предприятий. Сте-пень загрязнения наружного воздуха, определенная расчетным путем, будет соот-ветствовать действительному состоянию воздуха только в том случае, если при расчете использованы достоверные данные, учитывающие весь комплекс одно-временно действующих источников выделения вредных веществ, а также сущест-вующий фон загрязнения.

2. Математическая модель определения степени загрязнеия атмо-сферы

2.1. Обозначения используемые при построении математической модели

• C, Cx, Cy - концентрация вредных веществ в наружном воздухе, мг/м3;

• M - количество вредных веществ, выбрасываемых источником в ат-мосфесу, мг/с;

• k - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние возвышения устья источника на уровень загрязнения ;

• v - расчетная скорость ветра, принимаемая по рекомендации Главно-го санитарно-эпидемиологического управления равной 1м/с;

• Hзд - высота здания от поверхности земли до его крыши при плоской кровле, до конька крыши при двускатной кровле, до верха карниза фонаря при продольных фонарях, расположенных ближе 3 м от наветренной стены здания, м;

• l - длина здания (размер, перпендикуларный направлению ветра), м;

• b - ширина здания (размер вдоль направления ветра), м;

• x - расстояние от заветренной стены здания до точки, в которой опре-деляется концентрация, м;

• S, S1, S2, S3, S4 - вспомагательная безразмерная величина, позволяю-щая определять концентрации вредных веществ на расстоянии y, м, по перпен-дикуляру от оси факела выброса из точечных источников;

• b1 - расстояние в пределах крыши широкого здания от его наветрен-ной стороны до точки, в которой определяется концентрация, м;

• b2 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до точки, в которой определяется концентрация, м;

• L - количество газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника м3/с;

• m - безразмерный коэффициент, показывающий какое количество выделяемых источником примесей участвует в загрязнении циркуляционных зон;

• b3 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до заветренной стены здания, м;

H~ - относительная высота здания, равная

(H-1,8Hзд)/(Hгр-1,8Hзд)

при расположении устья источника вне единой или межкорпусной зоны узкого здания и над наветренной зоной широкого здания и равная

(H-Hзд)/(Hгр-Hзд)

при расположении устья источника вне наветренной, над заветренной или над межкорпусной зоной широкого здания;

• Hгр - предельная высота низких источников, м;

• x1 - расстояние между зданиями;

2.2. Область применения расчетных формул

При расчете степени загрязнения, решении различных вопросов по сокра-щению выбросов и выборе мест расположения приемных отверстий систем вен-тиляции и кондиционирования воздуха необходимо учитывать возникновение вблизи зданий при обтекании их воздушным потоком циркуляционных (замкну-тых плохо проветриваемых) зон (рис.1). При обтекании воздушным потоком уз-кого здания над и за ним возникает ЕДИНАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА, рас-пространяющаяся от заветренной стены здания на расстояние шесть его высот (6 Нзд). Высота этой зоны в среднем составлляет 1,8 Нзд (рис.1.а) При обтекании воз-душным потоком широкого здания над ним возникает НАВЕТРЕННАЯ ЦИРКУ-ЛЯЦИОННАЯ ЗОНА длиной 2,5 Нзд и высотой 0,8 Нзд, а за ним - ЗАВЕТРЕННАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА длиной 4 Нзд и высотой около Нзд (рис.1.б). При об-текании воздушным потоком группы зданий между двумя смежными зданиями возникает МЕЖКОРПУСНАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА длиной до 10 Нзд, если первое по потоку здание узкое (рис.1.в) и до 8 Нзд, если первое по потоку здание широкое (рис.1.г). При больших межкорпусных расстояниях здания можно рассматривать как отдельно стоящие.

Источники вредных веществ, загрязняющие циркуляционные зоны зданий, следует относить к НИЗКИМ.

Граничное положение устья источника (рис.2), до которого он действует как низкий, находят по формулам:

• для узкого отдельно стоящего здания

Нгр=0.36b3+2.5Hзд; (2.2.1)

• для широкого отдельно стоящего здания

Нгр=0.36b3+1.7Hзд; (2.2.2)

• для группы зданий

Нгр=0.36(b3+x1)+Hзд, (2.2.3)

где b3-расстояние от источника, расположенного в пределах крыши, до заветренной стены здания.

Источники, выбрасывающие вредные вещества на высоте, превышающей Нгр и не загрязняющие циркуляционные зоны над и за зданием, следует относить к ВЫСОКИМ.

Загрязнение, создаваемое низкими источниками, рассчитывают в соответ-ствии с "Руководством по расчету загрязнения воздуха на промышленных пло-щадках", разработанным ЦНИИПромзданий и ВЦНИИОТ в 1975 г.

2.3. Расчетные формулы для выбросов из низких источников.

Формулы для расчета концентраций вредных веществ в наружном воздухе при загрязнении его выбросами из низких источников выбирают в зависимости от вида здания (узкое или широкое отдельно стоящее, группа зданий), вида источни-ка (точечный или линейный), места расположения устья источника и места опре-деления концентраций.

2.3.1. Узкое отдельно стоящее

1. В единой циркуляционной зоне или над ней

• В единой циркуляционной зоне при 0x6Hзд

(2.3.1 а)

;

• Вне циркуляционной зоны за зданием при x6Hзд

(2.3.1 б)

2.3.2 Широкое отдельно стоящее

1. В наветренной циркуляционной зоне

• На крыше в наветренной циркуляционной зоне при b12,5Hзд

(2.3.2.1 а)

;

• На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b12,5Hзд

(2.3.2.1 б)

• В заветренной циркуляционной зоне при 0x4Hзд

(2.3.2.1 в)

• Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x4Hзд

(2.3.2.1 г)

2. Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~0,3

• На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b12,5Hзд

(2.3.2.2 а)

• В заветренной циркуляционной зоне при 0x4Hзд

(2.3.2.2 б)

;

• Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x4Hзд

(2.3.2.2 в)

3. Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~0,3

• На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b12,8(H-Hзд) и y(H-Hзд)

(2.3.2.3 а)

• В заветренной циркуляционной зоне при 0x4Hзд

(2.3.2.3 б)

;

• Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x4Hзд

(2.3.2.3 в)

4. В заветренной циркуляционной зоне или над ней

• В заветренной циркуляционной зоне при 0x4Hзд

(2.3.2.4 а)

;

• Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x4Hзд