169964 (625441)
Текст из файла
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РБ
БЕЛОРУСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: Инженерная экология
Эколого-экономическое обоснование промышленного объекта
Выполнил:
Бурблис В.С. гр.110411
МИНСК-2004
СОДЕРЖАНИЕ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.1 Краткое описание технологического процесса
2. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ
2.1 Расчет выбросов твердых частиц
2.2 Расчет выбросов оксида серы
2.3 Расчет содержания оксида углерода в дымовых газах
2.4 Расчет выброса двуокиси азота
3. АНАЛИЗ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
3.1 Выявление веществ обладающих суммацией вредного действия и определение для них приведенных концентраций и массового выброса
3.2 Нахождение доминирующих веществ
4. Расчёт рассеивания вредных веществ газовых выбросов
5. Расчет ПДВ
6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОП
7. ВЫБОР И РАСЧЕТ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ
8. РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
9. ВОЗМОЖНЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И ИХ АНАЛИЗ
ЛИТЕРАТУРА
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Номер варианта : 5
Город : Витебск
Высота трубы : Hм=50м.
Средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника:
ωо=5м/с.
Степень очистки газов от вредных примесей : η=0,9.
Выброс B=750+30(N+5),
где N номер варианта;
B=750+30(5+5)=1050 т/год
B(г/с)=(Вт 106)/(3600 τ)=182,29 (г/с)
Температура t=100+2.5N=100+2,5*5=112,5 0C
Время τ =1000+30(N+15)=1600 (час/год).
Координаты точки:
X=300+42(N+2)=594 (м)
Y=10+15N=85 (м)
Топливом для работы котельной является каменный уголь Донецкого Бассейна ТР
Его основные параметры следующие:
Влажность WP=6 %
Зольность Ap= 25 %
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 расположен на 52 градусах северной широты, температура t=36
1.1 Краткое описание технологического процесса
В городе Витебск находится отопительная котельная на твердом топливе, в которой сжигается уголь в количестве В=1050т/год. Котельная имеет трубу высотой H=50м. В атмосферу при этом выделяются следующие вредности: зола, оксид углерода, двуокись азота, оксид серы.
Задачей курсовой работы является эколого-экономическое обоснование данных котельной, т.е. выявление количества выделяемых вредностей и предотвращение нанесения ущерба окружающей среде.
2. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ
2.1 Расчет выбросов твердых частиц
Количество золы и несгоревшего топлива(т/год,г/с),выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами от котлоагрегатов при сжигании твердого топлива, находят по следующей формуле:
Mт=BApƒ(1-η)
Где Ap -зольность топлива в %
η з -степень очистки газов в золоуловителях
ƒ=0,0026
(г/с)
(г/с)
(т/год)
2.2 Расчет выбросов оксида серы
Расчет выбросов в атмосферу окислов серы в пересчёте на SO2 (т/год, г/с) при сжигании твердого и жидкого топлива производится по следующей формуле:
Mso2=0,02 B Sp (1- η’so2 ) (1- η’’so2 ),
Где Sp – содержание серы в топливе на рабочую массу, %;
η’so2-доля окислов серы, связываемых летучей золой топлива (принимается при сжигании углей равной 0,1, мазута 0,02);
η’’so2- доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителях, принимается равной нулю для сухих золоуловителей, для мокрых зависит от щёлочности орошаемой воды и приведенной сернистости топлива.
2.3 Расчет содержания оксида углерода в дымовых газах
Расчет образования оксида углерода в еденицу времени(г/с, т/год) ведется по следующей формуле:
Mco=0,001 Cco B (1-q4/100),
Где Ссо- выход оксида углерода при сжигании топлива;
Cco=q3 R Qн,
Где q3- потери теплоты вследствие химческой 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, для газа – 0,5. для мазута – 0,65);
q4- потери теплоты вследствие неполноты сжигания топлива.
МДж/кг
(г/с)
(т/год)
2.4 Расчет выброса двуокиси азота
Количество оксида азота, в пересчёте на NO2, выбрасываемых в единицу времени (г/с, т/год), рассчитывается по формуле:
MNO2=0,001 B Q K NO2 (1-β),
где B- расход натуральног топлива за рассматриваемый период времени(г/с,тыс.м3/год,л/с т/год);
Qн- низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, МДж/м3;
K NO2-параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1ГДж теплоты, кг/ГДж;
β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений.
Значения K NO2 определяются по графикам (рис 3.2 в методическом пособии) для различных видов топлива в завмсимости от еоминальной нагрузки теплогенератора. При нагрузке котла, отличающейся от номинальной, K NO2, следует умножить на (Qф/Qр)0,25, где Qф,Qр- соответственно фактическая и номинальная мощности топливосжигающей установки, кВт.
Теплопроизводительность топливоиспользующего оборудования (кВт) определяется по формуле:
K NO2=0,24
(кВт)
где B- расход топлива, кг/ч, м3/ч;
Qн- теплота сгорания топлива, кДж/кг, кДж/м3.
(г/с)
(т/г)
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 (ПДК). При этом требуется выполнение соотношения:
ПДКС
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 формуле:
При одновременном выбросе в атмосферу из одного источника нескольких вредных веществ, обладающих суммацией действия, расчеты выполняют после приведения всех вредных к валовому выбросу Мп одного из них М1, по последующей зависимости:
Объём удаляемых дымовых газов:
,
где α- коэффициент, зависящий от класса опасности (α=1,3)
- температура дымовых газов, К
К
кг/ч
м3/с
Концентрации веществ в дымовых газах определяем следующим образом:
(г/м3)
(г/м3)
(г/м3)
(г/м3)
3.2 Нахождение доминирующих веществ
Для проектируемой котельной согласно данным по выбросу вредных веществ в атмосферу, приведенных в графах 1-8 таблицы 1, рассчитаем максимальное значение параметра П (характеризующего степень воздействия проектируемого объекта на загрязнение атмосферного воздуха).
Решение приведено в графах 9-13 таблицы 1.
Табл.1 определение доминирующего вещества
№ источ-ника | H, м | Д,м | Д H+Д | L, м3/с | Вещество | ПДКм.р. мг/м3 | М, мг/с | гр.8 гр.7 м3/с | гр.8,Св, гр.5 м3/с | гр.10, гр.7 Св/ПДКм.р. | гр.11хгр.4, R | гр.12хгр.9, П,м3/с |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
1 | 50 | 1 | 0,016 | 2,5 | зола | 0,5 | 1180 | 2360 | 470 | 939,64 | 14,80 | 34922,1 |
SO2 | 0,5 | 8859 | 17718 | 3527 | 7054,47 | 111,09 | 1968363,0 | |||||
CO | 3 | 3100 | 1033 | 1234 | 411,42 | 6,48 | 6695,1 | |||||
NO2 | 0,09 | 1050 | 12353 | 418 | 4918,36 | 77,45 | 956789,8 |
На основании анализа полученных результатов (табл.1) делаем вывод: степень воздействия проектируемой котельной на загрязнение атмосферного воздуха характеризуется максимальным значением параметра П=1968363 м3/с, по действию SO2.
4. РАСЧЁТ РАССЕИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ
Расчет рассеивания вредных веществ в атмосфере выполняется согласно нормативному документу ОНД-86. 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 в случае необходимости – в заданной точке в вертикальном направлении.
В зависимости от высоты H устья источника выброса вредного вещества над земной поверхностью они относятся к одному из четырёх классов: высокие H>50 м; средней высоты H=10…50; низкие - H=2…10; наземные H<2.
Опасная скорость ветра - это скорость определяемая на уровне 10 м. от земной поверхности, при которой для заданного состояния атмосферы концентрация вредных примесей на уровне дыхания людей(высота – 2 м.) достигает максимальной величины.
Максимальное значение приземных концентраций и входящие в них коэффициенты определяют в зависимости от параметров f, υм, υ’м, fе.
Из формулы для скорости выхода газовых выбросов из устья трубы :
выражаем диаметр устья трубы(м):
(м)
Вычисляем вспомогательный параметр – f:
где ω0- средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника, м/с;
Δt – разность между температурой выброса и окружающим воздухом;
Так как f<100 и Δt=82>0, то расчет ведём по формулам для нагретых газов. Находим параметр υм (м/с) и опасную скорость ветра ω (м/с).
где L- количество выброса в атмосферу, м3/с
(м/с)
Так как 0,5< υм≤2,то
ω= υм =1,018 (м/с)
Определяем коэффициенты F,n,m и вычисляем максимальную приземную концентрацию вредности.
F-безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газов F=1)
m и n – коэффициенты , учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника;
Коэффициент m определяют в зависимости от f
При f<100
Коэффициент n при f<100 определяют в зависимости от υм
при 0,5≤υм<2 его определяют по формуле:
так как υм=1,1 (м/с) ,то условие выполняется. Следовательно, считаем по вышеприведенной формуле:
Определяем максимальную концентрацию (мг/м3):
;
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)
ηр- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности(при условии перепада высот не превышающей 50 м. на 1 км. ηр=1)
(мг/м3)
Находим безразмерный параметр d и вычисляем расстояние по оси X, на котором наблюдается максимальная приземная концентрация .
При f<100 и 0,5< υм≤2 коэффициент d находим по формуле:
Xм=dH
(м.)
Определяем S1-безразмерный коэффициент, зависящий от Xср=X/Xм
При 1 так как При опасной скорости ветра приземная концентрация по оси факела СX на расстоянии XМ, м, определяется по формуле: Сx= S1Cм Определяем коэффициент ty в зависимости от скорости ветра ω и коэффициент S2, зависящий от ω и ty при ω≤5 Значение приземной концентрации в атмосфере Сy на расстоянии Y, м, по перпендикуляру к оси факела выброса определяют по формуле: Определяем действительную концентрацию в заданной точке и сравниваем с допустимой С= Сy+Сф С<ПДКм.р. 0,15<0,5 Следовательно, нет необходимости ставить дополнительные очистные устройства. 5. РАСЧЕТ ПДВ (предельно допустимого выброса) Расчет ПДВ ведется в зависимости от класса вещества: 1и2 классы (NO2)-наибольшая опасность, для них ПДВ рассчитывается по полной программе; 3 класс (тв.вещ.,SO2)-ПДВ рассчитывается по сокращенной программе; 4 класс (СО)-ПДВ можно не рассчитывать. Рассмотрим пример расчета ПДВ вещества 3 класса (SO2). Значение ПДВ для одиночного источника в случае, когда f<100 определяют по формуле: р=1 – коэффициент учитывающий влияние рельефа местности. t=112.5-36=76,5 С Подставив значения в формулу, получим значения (для каждого вещества) : 6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОП Расчет коэффициента опасности предприятия определяется по формуле: n - количество вредностей Мi-количество i-го загрязняющего вещества ПДКi-допустимая норма i-го вещества i-безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности i-го вещества к вредности SO2. Для веществ 1 класса-i=1.7 2 класса-i=1.3 3 класса-i=1.0 4 класса-i=0.9 Условие: Мi/ПДКi>1, КОП рассчитывается. Мi/ПДКi<1, КОП не рассчитывается, т.е. равен нулю. Тогда для нашего случая Таким образом, т.к.КОП <103 размер санитарно-защитной зоны 100м 7.ВЫБОР И РАСЧЕТ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ В каждом конкретном случае размеры санитарно-защитной зоны и возможности отклонения должны подтверждаться расчетом. Полученный при расчете размер зоны уточняется в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от розы ветров и относительно расположения котельной и зоны застройки. Корректировка производится по формуле Расчет ведется по следующей формуле: где Роза ветров и санитарно–защитная зона изображены на формате под номером 2. Исходные данные для расчета розы ветров: средняя повторяемость ветра за июль месяц С=10;СВ=11;В=8;ЮВ=9;Ю=13;ЮЗ=14;З=18;СЗ=17;ШТИЛЬ=6; С CВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 8. РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ 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). Возможный экономический ущерб(Yв) рассчитывается для случаев отсутствия природоохранных предприятий. Предотвращенный экономический ущерб(Yп) равен разности между ущербом возможным и ущербом фактическим. Yп=Yв-Yф Расчет экономического ущерба ведётся по формуле: Y=γ f M, где γ- костанта(γ=2,4) f- поправка, учитывающая характер рассеивания вредных веществ в атмосферу. -константа, учитывающая характер местности (для леса =0,2, пасбища-0,05, пашни-0,25). М=∑Ai mi где Ai-коэффициент опасности вещества; mi- выброс вещества предприятием(т/г); Все данные сводим в таблицу табл. 2 Расчет экономического ущерба без учёта природоохранных мероприятий. № Наименование выброса Рас. привед. массы год. выбр. Рас. ущерба от выбр. вредностей mi Аi гр.3хгр4 Значение значение ущерба γ δ f т/год т/год 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 зола 2,7616 2,5 69,04 2,4 0,4 10 662,784 2 SO2 7,587 16,5 125,185 2,4 0,4 3,78 454,2713 3 CO 17,9 1 17,9 2,4 0,4 3,78 64,9555 4 NO2 6062 41,1 249,148 2,4 0,4 3,78 904,1083 ∑Yв 2086,1191 Ущерб от налогов и штрафов равен ( считается для каждого вещества) : где mi- предельно допустимый выброс(ПДВ) mш- количество выброшенного вещества, кот облагается штрафом nш- ставка, по которой облагают штрафом (nш=15n) n- по которой облагают налогом. Δmi=mф-ПДВ где mф - количество вредного вещества, которое выбрасывает предприятие. Рассчитаем ущерб от налогов и штрафов для таблицы 2. табл. 3 Расчет экономического ущерба с учётом природоохранных мероприятий. № Наименование выброса Рас. привед. массы год. выбр. Рас. ущерба от выбр. вредностей mi Аi гр.3хгр4 Значение значение ущерба γ δ f т/год т/год 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 зола 2,7616 2,5 6,904 2,4 0,4 10 66,2784 2 SO2 7,587 16,5 125,185 2,4 0,4 3,78 454,2713 3 CO 17,9 1 17,9 2,4 0,4 3,78 64,9555 4 NO2 6062 41,1 249,148 2,4 0,4 3,78 904,1082 ∑Yв 1489,6135 Вычислим ущерб от налогов и штрафов для таблицы 3. Рассчитаем возможный и фактический экономический ущерб: Yв=Y1+Yн.ш.1 Yф=Y2+Yн.ш.2 Yв=9391,286+2086,1191=11474,4051 (у.е.) Yф=1592,5392+1489,6135=3082,1527 (у.е.) Путём нахождения разности возможного и фактического экономического ущерба получим первую стадию экономической эффективности. Yп=Yв-Yф=11474,4051-3082,1547=8392,2524 (у.е.) Текущие затраты на эксплуатацию систем очистки от вредных выбросов считаются по формуле: Зт=Зэ+Зам+Зр где Зт - затраты текущие; Зэ - затраты энергетические; Зам - затраты на амортизацию; Зр - затраты на ремонт. Зэ= Nг ηз Сэ; Зам=0,0273 Кз; Зр=0,0333 Кз; NГ=Nτ=0,263*2090=549,67 кВт/год P-давление (P=200Па) Сэ- стоимость электроэнергии (Сэ=0,076 у.е./кВт) Кз- капитальные затраты: Кз=(3N+300) , Где N-номер студента по списку Кз=354 (у.е.) Зэ=0,076*549,67=41,77 (у.е.) Зам=0,0273*354 (у.е.) Зр=0,33*354=11,68 (у.е.) Зт=63,1142у.е. Посчитаем вторую стадию экономического эффекта: Эо=Yп- Зт, Эо=8392,2524-63,1142=8329,1382 (у.е) Суммарный экономический эффект от очистки выбросов вредных веществ будет равен: Эк=Эо-Зт Кн, где Кн- коэффициент, равный Кн=0,12 Эк=8329,1382-63,1142*0,12=8321,5644 (у.е) 9. ВОЗМОЖНЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И ИХ АНАЛИЗ Очистка газовых выбросов это отделение от них или превращение в безвредное состояние загрязняющих атмосферу веществ. Промышленная очистка имеет последующую утилизацию или возврат в производство отделенного от газа или превращенного в безопасное состояние вещество. Санитарная очистка имеет место, когда остаточное содержание в газе загрязняющих веществ позволяет обеспечить установленные предельно допустимые концентрации в воздухе населенных мест или промышленных помещений. Выбор системы очистки зависит от исходного состава удаляемых газов, вредных примесей, воздухоохранных требований. В нашей работе мы очищаем удаляемый воздух от пыли,CO,NO2,SO2. В учебных целях устанавливаем сухой циклон со степенью очистки =0.75…0.9. ЛИТЕРАТУРА 1.ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ: ХРУСТАЛЬВ Б.М.,СЕНЬКЕВИЧ Э.В., МИНСК «ДИЗАЙН ПРО»1997. 2.МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИЙ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВЫБРОСАХ ПРЕДПРИЯТИЙ. ОНД -86 . Л :ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ ,1987.-93С. 31
и 1<2,12≤8 , то
376,88
-определяемая величина санитарной зоны, м;
-величина зоны в соответствии с классификацией;
-повторяемость ветра в заданном направлении согласно розе ветров, %;
-средняя повторяемость ветра при круговой розе ветров=12,5%.
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
(у.е.)
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.