Індивідуальне заняття 1

Індивідуальне заняття проводяться з метою закріплення, розширення та поглиблення теоретичних знань та навичок, які одержав студент на лекціях та семінарських заняттях, набуття вміння самостійно розв’язувати задачі.

Мета: 1) ознайомитись з методикою вирішення типових задач з теми «Техногенні небезпеки»; 2) одержати навички оцінки викидів токсичних речовин промисловими об’єктами; 3) закріпити одержані навички щодо вирішення практичних задач за допомогою виконання індивідуального розрахункового завдання.

Приклади вирішення типових задач з теми «Оцінка викидів токсичних речовин промисловими об’єктами»

Задача 1.Визначити викиди токсичних речовин теплоелектростанції при спалюванні 2300000 т/рік органічного палива. Зольність вугілля – 18 %, очищення димових газів – мокрі золоуловлювачі. Зміст сірки в вугіллі – 1,3%, зміст азоту – 1,5 %. Продуктивність котла – 100 т/рік.

Рішення:

При спалюванні вугілля у повітря потрапляють наступні шкідливі речовини: пил (тверді частки), оксиди сірки, азоту та вуглецю.

Розрахунок викидів твердих часток, що викидаються в атмосферу з димовими газами при спалюванні твердого палива і мазуту, ведеться за балансовим рівнянням

П_тв=В А^р x (1-s)

де П_тв – кількість викидів твердих часток, г/с;

В – витрата палива, г/с;

А^р – зольність палива, %;

х – допоміжна величина, що залежить від виду палива (для твердого палива – 0,0023, для мазуту – 0,010);

s – частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювачах (електрофільтри – 0,997, батарейні циклони – 0,93, мокрі золоуловлювачі – 0,975).

Перерахунок Вз (т/рік) в (г/с):

В=2300000·1000×1000/365×24×3600=72932,5 (г/с);

П_тв=72932,5·18·0,0023·(1 – 0,975)=37,7 (г/с).

Розрахунок викидів оксидів сірки в перерахуванні на оксид сірки (IV) виконуємо за балансовою формулою

Пso₂=0,02В×S^р×(1-y)×(1-z),

де S^р – кількість сірки в паливі, %;

y – частка оксидів сірки, що зв'язуються золою в котлі (для вугілля – 0,1, для мазуту – 0,02, для природного газу – 0);

z – частка оксидів сірки, що уловлюються в золоуловлювачах (електрофільтри, батарейні циклони – 0, мокрі золоуловлювачі – 0,03).

Пso₂=0,02×72932,5·1,3(1 – 0,1)×(1 – 0,03)=1655,4 (г/с).

Розрахунок викидів оксиду вуглецю робимо за формулою

П_СО=9×10^-7 В q₃ R Q_n (1 – q₄/100),

де Q_n – нижча теплота згоряння палива, кДж/кг;

q₃, q₄ – збитки теплоти від хімічної та механічної неповноти згоряння палива, % (табл. 1);

R – коефіцієнт, що враховує втрати теплоти, обумовлені змістом СО у продуктах згоряння (табл. 1).

Таблиця 1 – Характеристика процесу горіння палива

П_СО=9×10^-7×72932,5×0,7×1×34000(1 – 3,5/100)=1507,5 (г/с).

Розрахунок викидів оксидів азоту робимо в перерахуванні на оксид азоту (IV):

= 0,13×10^-7 В К Q_n b₁ (1 – q₄/100),

де К – коефіцієнт, що характеризує вихід оксидів азоту, кг/т умовного палива;

b₁ – коефіцієнт, що враховує вплив змісту азоту в паливі на вихід оксидів азоту.

Коефіцієнт К визначаємо за формулами:

– для котлів паропродуктивністю більш 70 т/рік

К = 12×Р/(200 + Р);

– для котлів продуктивністю, яка дорівнює чи менше 70 т/рік

К = Р/20,

де Р – номінальна паропродуктивність котла, т/рік.

Значення коефіцієнта b₁ залежить від виду палива: при спалюванні мазуту 0,9; при спалюванні природного газу 0,8; при роботі на твердому паливі визначається за формулою

b₁ = 0,178 + 0,47 N^р,

де N^р – вміст азоту в паливі, %.

= 0,13·10^-7×72932,5×4×34000×0,883 (1 – 3,5/100) = 109,87 (г/с);

К=12·100/(200 + 100) = 4;

b₁ = 0,178 + 0,47·1,5 = 0,883.

Задача 2.Визначити кількість викидів оксиду ванадію при спалюванні 2000000 т мазуту на рік. Вміст сірки в паливі – 2 %.

Рішення:

При спалюванні рідкого палива (мазуту) димові гази містять домішки оксидів ванадію. Розрахунок викидів оксидів ванадію в перерахуванні на оксид ванадію (V) виконуємо за формулою

= 4×10^-8 В (95,4×S^p – 31,6),

де S^р – вміст сірки в мазуті, %.

Приклади вирішення типових задач з теми «Оцінка негативного впливу промислового об’єкту на навколишнє середовище»

Задача 1. Визначити максимальну приземну концентрацію шкідливих речовин в атмосфері, якщо викиди оксидів сірі і азоту складають відповідно 1655 і 109,9 г/с. Повна витрата димових газів рівна 670 м³/с. Висота труби – 150 м. Різниця температур газів, що викидаються, і повітря – 80^оС. Місцеположення джерела викиду – Україна.

Рішення:

Максимальна приземна концентрація визначається по формулі

(1)

де С_м – максимальна приземна концентрація, мг/м³;

А – кліматичний коефіцієнт, визначається залежно від географічної точки джерела викидів, для України рівний 160;

П_i – кількість речовини, що викидається в атмосферу, г/с;

m, n – коефіцієнти, що враховують підйом факела над трубою, для приблизних розрахунків можна прийняти: n = 0,8…1,6; m = 0,8...1,2;

Н – висота труби, м;

V – повна витрата газів, що викидаються, м³/с;

ΔT – різниця температур газів, що викидаються, і повітря.

Приймаємо значення коефіцієнтів: n = 1; m = 1.

Визначаємо концентрацію оксидів сірки в атмосферному повітрі:

Визначаємо концентрацію оксидів азоту в атмосферному повітрі:

Розрахунки показали, що концентрація оксидів азоту в атмосферному повітрі задовольняє санітарним вимогам (ГПК = 0,04 мг/м³), а оксидів сірки – ні (ГПК = 0,05 мг/м³).

Задача 2. Оцінити негативний вплив промислового об'єкту на навколишнє середовище, якщо приземні концентрації пилу, оксидів сірі і азоту, обумовлені даним джерелом забруднення, відповідно дорівнюють 0,05 мг/м³; 0,37 мг/м³ і 0,045 мг/м³.

Рішення

Для оцінки впливу роботи промислового об'єкту на навколишнє середовище необхідно порівняти концентрації шкідливих речовин з їх гранично допустимими концентраціями, середньодобовими. У загальному випадку концентрація кожної забруднюючої речовини повинна бути менше гранично допустимою, середньодобовою.

Всі види гранично допустимих концентрацій відносяться до окремих речовин. Тим часом в повітрі може бути присутнім від одного до сотні токсичних речовин, тому необхідно оцінювати комплексний показник забруднення Р, що враховує характер комбінованої дії речовин і їх клас небезпеки:

(2)

де K_i – фактичне середньорічне забруднення атмосфери конкретною речовиною i в частках середньодобової гранично допустимої концентрації, приведене до біологічного еквівалента 3-го класу небезпеки.

Гранично допустимі концентрації і клас небезпеки забруднювачів приведені в табл. 2.

Таблиця 2 – Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин в повітрі робочої зони

Визначаємо забруднення атмосфери для пилу (3-й клас небезпеки):

Визначаємо забруднення атмосфери для оксиду сірки (3-й клас небезпеки):

Визначаємо забруднення атмосфери для оксиду азоту (2-й клас небезпеки):

Після приведення коефіцієнта перевищення оксиду азоту до 3-го класу небезпеки (табл. 3) одержуємо: К= 1,16.

Таблиця 3 – Приведені кратності перевищення ГПК речовин 2-го класу до таких 3-го класу небезпеки

Комплексний показник забруднення складає:

Залежно від величини комплексного показника забруднення Р і числа забруднювачів (визначається по числу речовин, для яких перевищення граничне допустимій концентрації більше або рівне одиниці) по табл. 4 визначається рівень забруднення атмосферного повітря.

Таблиця 4– Залежність комплексного показника забруднення від числа забруднювачів і рівня забруднення

В даному випадку при комплексному показнику, рівному 7,5, і трьох забруднювачах рівень забруднення помірний.

Завдання для самостійного вирішення

Для більш глибокого засвоєння матеріалу курсу кожний студент виконує індивідуальні розрахунки згідно з варіантом, який визначає викладач.

Бали за розрахункову роботу складаються з 3х частин:

- оцінка за якість розрахунків та оформлення роботи;

- оцінка за строк виконання роботи.

Індивідуальні роботи оформлюються на окремих аркушах паперу. Обов’язково вказувати прізвище та групу студента, номер варіанта, який задається викладачем. При рішенні задач потрібно обґрунтовувати вибір формул для розрахунків. Обов’язково вказувати одиниці вимірювання усіх величин. Строк подання роботи встановлює викладач.