2.2.2. Методики оцінки впливу котельні на атмосферне повітря

Розробка проекту нормативу ГДВ для забруднюючих інгредієнтів від котельні, що працює на газу

Значення гранично допустимих викидів для нагрітої газоповітряної суміші з одиночного (точкового) джерела з круглим отвором (наприклад труба котельні) у випадку, коли фонова концентрація суміші С_ф встановлена як незалежна від швидкості та напрямку вітру й постійна на території району, що розглядається, тоді в цьому випадку ГДВ визначається за формулою

, (2.1)

де А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери та визначає умови горизонтального розсіювання атмосферних домішок, с^2/3∙мг∙град∙г^-1; F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосфері. Для дрібнодисперсних аерозолів з коефіцієнтом очищення викидів не менш як 90 %: F=2, від 75 до 90 % F=2,5, менш як 75 % і в разі відсутності очищення F = 3); m, n – безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду; Н – висота джерела викиду над рівнем Землі, м; ∆Т – різниця між температурою газоповітряної суміші Т_гс, що викидається, та температурою навколишнього середовища (повітря) Т_п; V_гс – об’єм газоповітряної суміші, м³∙с^-1 – визначається за формулою:

(2.2)

де D – діаметр отвору джерела викиду, м; - середня швидкість виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, м с^-1;

Величину безрозмірного параметра m визначають в залежності від параметра f, м∙с^-2∙с^-1, за формулою:

(2.3)

де f – знаходять за виразом

. (2.4)

У випадку, якщо значення параметра f відповідає нерівності f_е < f <100 – параметр f_е обчислюють за виразом

, (2.5)

а V^' _m, м/с, дорівнює

(2.6)

Значення коефіцієнта m розраховують за формулою (2.3), у яку замість f підставляють f_е. Величину безрозмірного коефіцієнта п – визначають в залежності від параметра V_м за формулами:

при 0,5 V_m 2; (2.7_а)

– при V_m 0,5; (2.7_б)

п= 1 – при V_м >2. (2.7_в)

При цьому V_м знаходять за формулою

(2.8)

Безрозмірний коефіцієнт η приймається рівним 1, якщо в радіусі п’ятдесяти висот труб Н від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км [3].

Визначення максимальної концентрації забруднюючої речовини на відстані Хм від труби котельні

У разі викиду шкідливих газів з одиночного точкового джерела з круглим устям, за несприятливих метеорологічних умов, на відстані Х_м від джерела максимальну концентрацію забруднюючої речовини (С_m) визначають за формулою:

, (2.9)

де М – маса шкідливої речовини, що викидається в атмосферу, г∙с^-1;

Розрахунок викиду маси шкідливих речовин в атмосферу від котельні залежить від типу палива, яке використовується. Необхідно розрізняти котельні, які працюють на твердому паливі (кам’яне вугілля), рідкому паливі (мазут) та газу [8] . У разі, коли котельня працює на газу, розрахунок викиду маси шкідливих речовин в атмосферу ведеться тільки за оксидом вуглецю та азоту.

Розрахунок викидів оксиду вуглецю:

т/рік, (2.10)

де В – річні витрати палива, м³ (перевести в тонни); q₃ – втрати теплоти через хімічну неповноту згоряння палива; R – коефіцієнт, який враховує частку втрати теплоти, R = (0,5); Q₄ – нижча теплота згоряння палива, Q₄ = 34,02 МДж/м³ ; q₄ – втрати теплоти через механічну неповноту згоряння палива, %.

Розрахунок викидів оксиду азоту:

т/рік, (2.11)

де В – річні витрати палива, м³ (перевести в тонни);

К_NO2 – коефіцієнт, який характеризує кількість оксиду азоту, які утворюються на 1 ГДж тепла в залежності від теплової потужності котлоагрегату і приймає значення від 0,072 до 0,09 кг/ГДж ; к₄ – коефіцієнт, який враховує ступінь зниження викидів NО₂ в результаті застосування технічних рішень.

Відстань X_м (м) від джерела викидів, на якій приземна концентрація С за несприятливих метеорологічних умов досягає максимального значення С_m, визначають за формулою

, (2.12)

де a – безрозмірний коефіцієнт, при  100 обчислюється за формулами:

– при V_m  0,5; (2.13_а)

– при 0,5 V_m2 (2.13_б) – при V_m  2 (2.13_в)

Якщо f 100 або , значення a визначають за формулами:

a =5,7 – при V_m  0,5 (2.14_а)

a =11,4 V^_m – при 0,5 V_m 2 (2.14_б)

a =16 – при V_m  2 (2.14_в)

Визначення меж санітарно – захисної зони

Санітарно-захисні зони ( СЗЗ ) – це ділянки землі навколо об’єктів господарської діяльності, що відокремлюють їх від житлових масивів з

метою зменшення шкідливих впливів цих об’єктів на здоров’я людини. Для промислових підприємств СЗЗ розташовують з підвітряного боку й засаджують деревами та чагарниками, що мають бактерицидні властивості. Згідно з санітарними нормами проектування промислових підприємств виділяють п’ять класів промислових об’єктів з СЗЗ завширшки від 50 до 3000 м з урахуванням ступеня забруднення поблизу виробництва. Відстань від джерела викидів до зовнішніх меж СЗЗ за напрямком румбів з урахуванням рози вітрів визначається за формулою:

, (2.15)

де L – розрахункова відстань від джерела викидів до межі СЗЗ, м; L_о – розрахунковий розмір ділянки місцевості в даному напрямі, де концентрація шкідливих речовин (з урахуванням фонової концентрації від інших джерел) перевищує ГДК, м; Р – середньорічна повторюваність напрямку вітру румба, що розглядається ,%; Р_о – повторюваність вітру одного румба при круговій розі вітрів, %.

Оцінка санітарного стану повітря на межі СЗЗ та селітебної (на відстані Х_m )

Важливими величинами, які характеризують вплив шкідливих речовин на живі організми, є гранично допустимі концентрації (ГДК) цих речовин у повітрі. Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі бувають трьох видів:

• максимально разова ;

• середньодобова ;

• робочої зони .

Ці величини мають різну мету. Максимальна разова й середньодобова гранично допустимі концентрації встановлюють для населених міст і при їх встановленні враховують стан здоров’я людей, які піддаються дії шкідливих речовин та тривалість дії забруднюючих речовин на організм людей, а гранично допустима концентрація робочої зони –– для робочих зон. При одночасній присутності в атмосферному повітрі декількох забруднюючих речовин, їх допустима концентрація визначається з врахуванням характеру можливого впливу на організм людини. Якщо ці речовини мають різнонаправлену дію, концентрація їх не повинна перевищувати або . Якщо ці речовини мають однонапрямлену дію, їх сумарна допустима концентрація повинна відповідати умові

, (2.16)

де с_і^max – фактичні концентрації забруднюючої речовини в атмосферному повітрі, мг/м³; ГДК_і – гранично допустима концентрація цих речовин в атмосферному повітрі, мг/м³[2].

Визначення класу небезпечності котельні

Категорію небезпечності підприємства (КНП) визначають за формулою:

, (2.17)

де, М_і – маса викиду і-ої речовини, т/рік; ГДК_СД – середньодобова гранично допустима концентрація і-ої речовини,мг/м³; а_і – безрозмірна константа, яка дозволяє порівняти ступінь шкідливості і-ої речовини зі шкідливістю сірчистого газу [1] .

Таблиця 2.2

Безрозмірна константа у відповідності з класом небезпечності речовин

Константа	Клас небезпечності речовин
аі	1	2	3	4
	1,1	1,3	1,0	0,9

Таблиця 2.3

Категорія небезпечності підприємств і граничні значення КПН

Категорія небезпечності	Значення КНП
I	≥108
II	108 >КНП ≥104
III	104>КНП≥103
IV	<103

Викиди за інгредієнтом і класом небезпечності речовин, що викидаються підприємством наведені в табл. 2.4.

Таблиця 2.4

Інгредієнт і клас небезпечності речовин

Назва речовин, які викидаються	ГДКСД, мг/м3	Клас небезпечності
Оксид вуглецю	3,0	4
Оксид азоту	0,04	2