Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта - файл n2.docx

приобрести
Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта
скачать (532.4 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.bak
n2.docx197kb.05.10.2011 19:51скачать
n3.dwg

n2.docx

Министерство образования Республики Беларусь


Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра

«Теплогазоснабжение и вентиляция»





Курсовой проект



По дисциплине Инженерная Экология.

На тему:

«Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта»






Выполнил:




Принял:

Золотарева И.М.



Минск 2011


СОДЕРЖАНИЕ:


  1. Исходные данные объекта проектирования

  2. Описание технологического процесса объекта проектирования

  3. Расчет количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива

    1. Расчет выбросов твердых частиц

    2. Расчет выбросов оксида серы

    3. Расчет выбросов оксида углерода

    4. расчет выбросов двуокиси азота

  1. Анализ выбросов вредных веществ в атмосферу

    1. Выявление веществ, обладающих суммацией вредного воздействия, и определения для них приведенных концентраций и массового выброса

    2. Определение доминирующего вредного вещества

    3. Расчет нормативно -допустимого выброса

  1. Анализ влияния проектируемого объекта на состояние окружающей среды

    1. Определение коэффициента опасности предприятия

    2. Выбор и расчет санитарно-защитной зоны

    3. Расчет концентрации доминирующего вредного вещества в заданной точке местности

  2. Расчет экологического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха выбросами проектируемого объекта

    1. Определение возможного ущерба народному хозяйству, расчет количества налогов и штрафов

    2. Определение фактического ущерба народному хозяйству с учетом природоохранных мероприятий

  3. Расчет экономического эффекта от природоохранных мероприятий

Литература



  1. Исходные данные

Номер варианта : 24

Город : Сочи

Высота трубы : Hм=35м.

Средняя скорость выхода дымовых газов из устья трубы: ?о=4,8м/с.

Степень очистки газов от вредных частиц в циклоне: ?=0,7.
Расход топлива определяется :

B=800+35(N+5),

где N - номер варианта;

Bт=800+35(24+5)=1815 т/год;
B(г/с)=(Вт 106)/(3600 ?)=(1815*106)/(3600*2175)= 231,8 (г/с)
Температура t=130+2N=130+2*24=178 0C

Время ? =1200+25(N+15)=2175 (час/год).

Координаты точки:

X=300+40(N+2)=1340 (м)

Y=20+15N=380 (м)
Топливо для работы котельной :каменный уголь Донецкого Бассейна ДМ
Его основные параметры следующие:

Влажность WP=13 %

Зольность Aр= 28 %

Содержание серы Sp=3,5 %

Низшая теплота сгорания Qн= 18,5 МДж/кг

Количество воздуха необходимого для сжигания топлива L0г=6,01 м3/кг

Расположение города : 440 северной широты, температура t=390С

2. Описание технологического процесса
В г. Сочи находится отопительная котельная на твердом топливе, в которой сжигается уголь в количестве В=1815т/год. Котельная имеет трубу высотой H=35м. В атмосферу при этом выделяются: зола, оксид углерода, двуокись азота, оксид серы.
Цель курсовой работы - экологическое обоснование данных котельной, т.е. выявление количества выделяемых вредностей и предотвращение нанесения ущерба окружающей среде.

3. Расчет количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива
3.1Расчет выбросов твердых частиц.
Количество золы и несгоревшего топлива (т/год ,г/с),выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами от котлоагрегатов при сжигании твердого топлива:

Mт=BApѓ(1-?)

Где AР - зольность топлива , %

? =0,7 -степень очистки газов в золоулавителях

ѓ=0,0026
В=231,8 (г/с)= (1818*103)/2175=862,1 (кг/ч)
(г/с)
(т/год)

3.2 Расчет выбросов оксида серы.

Расчет выбросов в атмосферу окислов серы в пересчёте на SO2 (т/год, г/с) при сжигании твердого и жидкого топлива:

Mso2=0,02 B Sp (1- ?so2 ) (1- ?’’so2 ),

Где Sp – содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

?so2 -доля окислов серы, связываемых летучей золой топлива (принимается при сжигании углей равной 0,1);

?’’so2- доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителях, принимается равной нулю для сухих золоуловителей.


3.3Расчет содержания оксида углерода в дымовых газах.

Расчет образования оксида углерода в еденицу времени(г/с, т/год) :

Mco=0,001 Cco B (1-q4/100),

Ссо- выход оксида углерода при сжигании топлива;

Cco=q3 R Qн,

Где q3- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива.%;

R=1-Коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в продуктах сгорания оксида углерода ;

q4 - потери теплоты вследствие неполноты сжигания топлива.

МДж/кг

(г/с)

(т/год)


3.4Расчет 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-?),

где B- расход натурального 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;

? – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений.

Значения K NO2 определяются по графикам [1,рис 6.2 ] для различных видов топлива в зависимости от номинальной нагрузки теплогенератора, принимаем K NO2=0,21.

Теплопроизводительность топливоиспользующего оборудования (кВт) опредедяется по формуле:


(кВт)
где B- расход топлива, кг/ч, м3/ч;

Qн - теплота сгорания топлива, кДж/кг, кДж/м3.
(г/с)
(т/г)

4.Анализ выбросов вредных веществ в атмосферу

4.1Выявление веществ, обладающих суммацией вредного действия, и определение для них приведенных концентраций и массового выброса

При санитарной оценке воздушной среды регулируются предельно допустимые концентрации (ПДК). При этом требуется выполнение соотношения:

ПДКС

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).

Обьём удаляемых дымовых газов:

, (кг/ч)

где ?- коэффициент, зависящий от класса опасности (?=1,5)

- температура дымовых газов, К

К



кг/ч

м3
Концентрации веществ в дымовых газах определяем следующим образом:



(г/м3)

(г/м3)
(г/м3)
(г/м3)

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:



(г/с)

Безразмерный коэффициент:



4.2 Нахождение доминирующего вещества
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).Определение указанного параметра для каждого вещества из выбросов и каждого источника производят путем расчета требуемого потребления воздуха Lп, м3/с и параметра R по формулам:

Lп=(103·М)/ПДКм.р.;

R=[Д/(Н+Д)]·Св/ПДКм.р.,

где М—количество данного вещества, выбрасываемого источником, г/с;

ПДКм.р.—разовая предельно допустимая концентрация вещества для населенных мест, мг/м3;

Д—диаметр устья источника выброса, м;

Д===0,94 м

Н= 35 - высота источника над уровнем земли, м;

Св—концентрация вещества на выбросе из устья источника, мг/м3.

Значение параметра П, м3/с, для каждого вещества определяем по формуле:

П=Lп·R,

где m—количество источников объекта, выбрасывающих одинаковое вещество.

Для группы веществ, обладающих суммацией вредного воздействия, параметр П—находится как их сумма. Из всех полученных значений выбирается максимальное и принимается за определяющий параметр П для данного объекта.

Расчет для твердых частиц:

Rтв=[0,94/(35+0,94)]·(1,52·103/0,5)=264,5;

Lптв=(103·5,06)/0,5=.10,125. ·103 м3/с;

Птв=10,125·103 ·264,5=2,68·106 м3

Расчет для оксида серы:

Rso2=[0,94/(35+0,94)]·(4.39·103/0,5)=229,4;

Lпso2=(103·14,6)/0,5=.29,2. ·103 м3/с;

Пso2=29,2·103 ·229,4=6,698·106 м3

Расчет для оксида углерода:

Rсо=[0,94/(35+0,94)]·(0,84·103/5)=4,37;

Lпсо=(103·2,78)/5=.0,56. ·103 м3/с;

Псо=0,56·103 ·4,37=2,43·103 м3

Расчет для двуокиси азота:

RNO2=[0,94/(35+0,94)]·(0,27·103/0,085)=82,99;

LпNO2=(103·0,9)/0,085=.10,59. ·103 м3/с;

ПNO2=10,59·103 ·82,99=878,7·103 м3

Результаты расчетов приведены в Таблице 1:

Таблица 1: Определение доминирующего вещества


№ ис-точ-ника

H,

м

Д,

м

Д

H+Д

Lд,

м3

Вещество



ПДКм.р.

мг/м3

М,

г/с

Lп, м3


Св,

г/м3



R

П*103

М3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

35

0.94

0,026

3.32

Тв. частицы

0,5

5,06

10,1*103

1,52

264,5

2680

2

SO2

0,5

14,6

29,2*103

4,39

229,4

6698

3

CO

5

2,78

560

0,84

4,37

2,43

4

NO2

0,085

0,9

10,59*103

0,27

82,99

878,7


Из расчетов делаем вывод, что доминирующее вредное вещество, обладающее максимальным параметром П из всех веществ, который характеризует степень воздействия проектируемого объекта на окружающую среду, П=6698*103 м3/с –оксид серы SO2.

4.3 Расчет нормативно допустимых выбросов
Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующей неблагоприятным метеорологическим условиям. В том числе и опасной скорости ветра.

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, ?м, ?м, fе.

Из формулы для скорости выхода газовых выбросов из устья трубы :



выражаем диаметр устья трубы(м):



(м)
Вычисляем вспомогательный параметр – f:



где ?0- средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с;

?t – разность между температурой выброса и окружающим воздухом;

Так как f<100 и ?t=139>0, то расчет ведём по формулам для нагретых газов. Находим параметр ?м (м/с) и опасную скорость ветра ? (м/с).



где L- количество выброса в атмосферу, м3

(м/с)
Так как 0,5< ?м?2,то

?= ?м =1,54 (м/с)
Определяем коэффициенты F,n,m и вычисляем максимальную приземную концентрацию вредности.

F-безразмерный коэффициент, учитывающий скорсть оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газов F=1)

m и n – коэффициенты , учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника;

Коэффициент m определяют в зависимости от f

При f<100



Коэффициент n при f<100 определяют в зависимости от ?м

при 0,5??м<2 его определяют по формуле:


так как ?м=1,54 (м/с) ,то условие выполняется:


Значение НДВ для одиночного источника в случае, когда f<100 определяют по формуле:
;
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)

?р- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности(при условии перепада высот не превышающей 50 м. на 1 км. ?р=1)

Сф=0,1*ПДК- фоновая концентрация веществ, мг/м3

СфNO2=0,0085 мг/м3

СфSO2=0,05 мг/м3

Сфтв.ч.=0,05 мг/м3

СфСО=0,5 мг/м3

m,n- коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника.

∆t- разность между температурами окружающего воздуха и газовых выбросов.







В пересчете на годовой фонд времени:
;

?- годовой фонд времени работы котельной ,ч/год






Нормативно допустимая концентрация вредных веществ в трубе:


Таблица 2:

Макс. Допустимая концентрация, г/м3

Реальная концентрация, г/м3



0,27



4,39



0,84



1,52

Т.к. действительные концентрации всех вредных веществ не превышают максимально допустимых, то делаем вывод, что объект соответствует всем нормам.


  1. Анализ влияния проектируемого объекта на состояние окружающей среды

    1. Определение коэффициента опасности предприятия



Расчет коэффициента опасности предприятия определяется по формуле:



n-количество загрязняющих веществ, которые выбрасываются предприятием

Мi-масса i-го загрязняющего вещества, т/год

ПДКi-допустимая среднесуточная 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


3403
Т.к. 103< КОП <104 , то предприятие относится к третьей категории опасности, следовательно размер санитарно-защитной зоны 300м.


    1. 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 -определяемая величина санитарной зоны, м;

-теоретический размер санитарно-защитной зоны;

-повторяемость ветра в заданном направлении согласно розе ветров, %;

-средняя повторяемость ветра при круговой розе ветров=12,5%.

Роза ветров и схемы фактической и теоретической санитарно-защитной зоны приведены в графическом материале.

Исходные данные для расчета розы ветров: средняя повторяемость ветра за июль месяц:

С=11;СВ=29;В=9;ЮВ=11;Ю=5;ЮЗ=6;З=18;СЗ=18;З=11;















5.3.Расчет концентрации доминирующего вредного вещества в заданной точке местности
Определяем максимальную концентрацию для доминирующего вещества –оксида серы (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)

?р- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности(при условии перепада высот не превышающей 50 м. на 1 км. ?р=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< ?м?2 коэффициент d находим по формуле:





(м)
Определяем S1-безразмерный коэффициент, зависящий от Xср=X/Xм
При 1


так как и 1<6,78?8 , то



При опасной скорости ветра приземная концентрация по оси факела СX на расстоянии XМ, м, определяется по формуле:
Сx= S1

(мг/м3)

Определяем коэффициент ty в зависимости от скорости ветра ? и коэффициент S2, зависящий от ? и ty

при ??5







Значение приземной концентрации в атмосфере Сy на расстоянии Y, м, по перпендикуляру к оси факела выброса определяют по формуле:


(мг/м3)
Определяем действительную концентрацию в заданной точке и сравниваем с допустимой
С= Сy+Сф







С<ПДКм.р.

0,0511<0,5

Значит дополнительные очистные учтройства ставить не нужно.

6.Расчет экологического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха выбросами проектируемого объекта

6.1.Определение возможного ущерба народному хозяйству, расчет количества налогов и штрафов


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=? f? M,

где ?- костанта(?=2,4)

f- поправка, учитывающая характер рассеивания вредных веществ в атмосферу.

М=?Ai mi

где Ai-коэффициент опасности вещества;

mi- значение приведенной массы вещества по отношению к СО(т/г);

Все данные сводим в таблицу


Таблица 3:Расчёт экономического ущерба без учёта природоохранных мероприятий.





Наиме-нование выброса

Расчет приведенной массы газовых выбросов

Расчет ущерба от выбросов вредностей

Мi

Аi

mi= Мi* Аi

Значение

Знач ущерба

Yв= mi* ?* ?* f

?

?

f




т/год

т/год




1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

зола

39,6

25

990

2,4

0,4

10

9504

2

SO2

114,3

16,5

1885,9

2,4

0,4

3,78

6844

3

CO

21,8

1

21,8

2,4

0,4

3,78

79,1

4

NO2

7,05

41,1

289,8

2,4

0,4

3,78

1052






















?Yв

17479


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- ставка по которой облагают налогом.

?mi=mф-ПДВ

где mф- количество вредного вещества, которое выбрасывает предприятие.

Ставки по налогам:

1-ый класс опасности: n=4313 у.е.

2-ой класс опасности: n=129 у.е. (NO2)

3-ий класс опасности: n=42 у.е. (SO2; зола)

4-ий класс опасности: n=21 у.е. (СO)

Рассчитаем ущерб от налогов и штрафов для таблицы 3 без учета природоохранных мероприятий.
(у.е.)

(у.е.)

(у.е.)

(у.е.)



(у.е.)
6.2.Определение фактического ущерба народному хозяйству
Таблица 4:Расчёт экономического ущерба с учётом природоохранных мероприятий.

Используем золоуловитель со степенью отчистки от твердых частиц =0,7




Наиме-нование выброса

Расчет приведенной массы газовых выбросов

Расчет ущерба от выбросов вредностей

Мi

Аi

mi= Мi* Аi

Значение

Знач ущерба

Yв= mi* ?* ?* f

?

?

f




т/год

т/год




1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

зола

11,88

25

297

2,4

0,4

10

2851

2

SO2

114,3

16,5

1885,9

2,4

0,4

3,78

6844

3

CO

21,8

1

21,8

2,4

0,4

3,78

79,1

4

NO2

7,05

41,1

289,8

2,4

0,4

3,78

1052






















?Yв

10826



Рассчитаем ущерб от налогов и штрафов для таблицы 4 с учетом природоохранных мероприятий.
(у.е.)

(у.е.)

(у.е.)

(у.е.)



(у.е.)
Рассчитаем возможный и фактический экономический ущерб:


Yв=17479+7831,5=25311 (у.е.)
Yф=10826+6668,2=17494 (у.е.)
Значение предотвращенного ущерба находим по разности возможного и фактического ущерба:
Yп=Yв-Yф=25311-17494=7817 (у.е.)



  1. Расчет экономического эффекта от природоохранных мероприятий

Определим текущие затраты на установку циклона:

Капитальные затраты на использование циклона:

Зкапит=2000 у.е.

Текущие затраты на эксплуатацию систем очистки от вредных выбросов считаются по формуле:
Зт=Зэ+Зам+Зр
где Зт - зараты текущие;

Зэ - затраты на электроэнергию;

Зам - затраты на амартизацию;

Зр- затраты на ремонт.
Зэ= Nг *Сэ;
NГ=N*?=996*103*2175=2166( кВтч/год)

?=2175 – годовой фонд времени работы котельной, ч/год





Где L = 3,32 - количество удаляемых газовых выбросов, м3

Р=200 – сопротивление циклона проходу воздуха, Па

К=1,2 – коэффициент запаса мощности

Сэ=0,076 - стоимость электроэнергии за 1 кВт/час, у.е./кВт/ч
Зэ=0,076*2166=164,6 у.е.
Зам=(2,7/100)*Зкап=(2,7/100)*2000=54 (у.е.)
Зкап= 2000 –капитальные затраты на использование циклона, у.е.
Зр=(3,3/100)*Зкап=(3,3/100)*2000=66 (у.е.)
Зт=164,6+54+66=284,6 (у.е.)
Экономический эффект при установке циклона:

Эо=Yпред- Зт,

Эо=7817-284,6=7532,4(у.е)

Определим народнохозяйственный экономический эффект:
Эк=Эо-Зт* Кн,

где Кн= 0,12 – нормативный коэффициент экономической эффективности

Эк=7532,4-284,6*0,12=7498,3 (у.е)

Таким образом, народнохозяйственный экономический эффект при установке циклона составил 7500 у.е. В данной курсовой работе мы рассчитывали количество выбросов золы, оксида натрия, серы и углерода в атмосферу при работе данной проектируемой котельной на угле. Нормативно допустимые концентрации этих веществ в устье трубы не превысили максимально допустимых концентраций. Было выявлено, что доминирующее вещество – оксид серы. Так же были рассчитаны размеры санитарно-защитной зоны, учитывая, что данное предприятие относится к третьей категории опасности и с учетом розы ветров в этой местности. Определили возможный экологический ущерб от предприятия и фактический при использовании золоуловителя.
Литература:


  1. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./ Под редакцией проф. Б.М.Хрусталева–Мн.: Изд-во АСВ, 2008 – 784 с., 183 ил.

  2. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленных предприятий. – М.: Государственный комитет по стандартам. 1987. -13 с.


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации