ПАСПОРТ №

Вступ

Раніше оцінка забруднення атмосферного повітря здійснювалася на основі розробки для окремих міст зводних проектів нормативів гранично допустимих викидів (ГДВ). До 2002 року в Україні існувала концепція нормування викидів забруднюючих речовин (ЗР), при якій від усіх джерел забруднення підприємств, для усіх ЗР їх концентрація у приземному шарі атмосфери (2м) на межі санітарно-захисної зони (СЗЗ) не повинна перевищувати максимально-разові ГДК.

Перевірка концентрацій здійснюється шляхом розрахунку розсіювання ЗР у приземному шарі за спеціальними програмами, які базуються на методиці „ОНД-86”, „ЕОЛ”, „Пленер”, „УПРЗА”, „ЕОЛ2000”, „ЕОЛ2000+” тощо.

Даний курсовий проект дозволяє більш глибоко ознайомитися з процесами та апаратами, які застосовуються для захисту атмосфери з метою зниження кількості забруднюючих речовин у атмосферному повітрі. Призначення цієї роботи полягає наступному:

1) Визначення кількості шкідливих речовин, які виділяються у технологічному процесі і відводяться системами місцевої вентиляції;

2) Визначення витрати повітря у системі місцевої вентиляції;

3) Визначення групи дисперсності пилу та підбір пиловловлювачів;

4) Виконання аеродинамічного розрахунку системи очистки та підбір вентиляційного обладнання;

5) Виконання розрахунку розсіювання в атмосфері шкідливих речовин та розробка заходів по їх зниженню (при необхідності);

6) Проведення корегування розмірів санітарно-захисної зони підприємства.

Графічна частина проекту виконується на двох аркушах формату А1 і повинна містити:

1) План цеху з розміщенням технологічного обладнання, яке виділяє шкідливі речовини, та системами місцевої витяжної вентиляції;

2) Генплан підприємства з нанесенням кордону санітарно-захисної зони та ізолініями концентрації шкідливих речовин;

3) Нанести джерела викиду та виконати прив’язку джерел до заводської системи координат;

4) Розробити креслення системи очистки (зображення фронтальне і в плані), аксонометричну схему системи очистки, детальне зображення апарату очистки.

РОЗДІЛ 1. Вихідні дані для виконання курсового проекту

В розділі 1 наводяться вихідні дані за варіантом:

- адміністративне розташування об”єкту дослідження;

- фізико-географічне районування;

- назва цеху і ділянки підприємства.

Обираються види технологічного обладнання за 6 номерами позицій (додаток …).

Проводиться збір і систематизація (у табличній формі) кліматичних даних заданої місцевості:

- середніх місячних температур повітря;

- середньомісячної швидкості повітря по напрямкам у найбільш теплий, холодний місяці і за рік;

- повторюваність вітру по напрямкам у найбільш теплий, холодний місяці і за рік;

- температури найбільш холодної доби забезпеченістю 0,92;

- температури найбільш холодної п’ятиднівки забезпеченістю 0,92;

- потік сонячної радіації на горизонтальну поверхню (у липні).

Вибір параметрів зовнішнього повітря здійснюється у відповідності до вимог нормативних документів СНиП 2.01.01-82 „Строительная климатология и геофизика”, а також СНиП 2.04.05-86 „Отопление, вентиляция и кондиционирование”.

Подання даних здійснюється у табличній формі:

Табл.1

Заповнюється таблиця фракційного розміру частинок (мкм) і відповідного

значення проходу (Ø) у % по масі для пилу даної ділянки.

Табл.2

Розділ 2. Визначення кількості шкідливих речовин, які виділяються у технологічному процесі і відводяться системами місцевої вентиляції.

В матеріалах курсового проекту передбачається, що все обладнання є джерелом утворення неорганічного пилу із вмістом двоокису кремнію нижче 20%. Вибрані за варіантом апарати наносять на план заданої ділянки у відповідності із зазначеними позиціями. Формують таблицю характеристик місцевих відсмоктувачів, у якій важливо визначити витрату повітря, що відсмоктується, кількість пилу, який виділяється, [г/с], концентрацію пилу [мг/м³].

Перед початком проектування визначають об’єм газів, які очищуються, ця величина визначає розмір пилогазоочисного устаткування (ПГОУ) і підбір вентиляторів, необхідних для протягування газів через систему очищення.

Об’єм вихідних газів розраховується шляхом сумування витрат газів місцевої витяжної вентиляції від кожного технологічного апарату. Перш за все, визначаються витрати повітря.

Оптимальні витрати повітря L, [м³/год] - витрати повітря, при яких забруднюючі речовини не будуть потрапляти в зону дихання робітників. У більшості випадків ці витрати встановлюються технологами в залежності від забезпечення ефективності роботи технологічного обладнання. В матеріалах проекту визначають витрати повітря для кожного з видів технологічного обладнання, встановленого у заданій ділянці цеху. При визначення питомих викидів найчастіше використовують методику "Corinair".

За діаметром відвідного патрубка d, (мм), швидкістю υ, (м/с) і

питомим викидом пилу m, (г/с) для кожної одиниці обладнання розраховують:

площу перерізу, [м]²:

,

витрати повітря, [м³/с]:

,

концентрацію пилу, [мг/м³ ]:

.

Усереднена концентрація пилу перед повітрогазоочисною установкою визначається за формулою:

Проведені розрахунки зводяться в таблицю 1.

Табл..3

Характеристика місцевих відсмоктувачів

(приклад визначення):

Головна номенклатура пиловловлювачів

Табл.4

Група дисперсності пилу визначається розміром пилових частинок. Промисловий пил, як і пиловловлювачі діляться на 5 класів.

розділ 3. Аеродинамічний розрахунок системи аспірації.

Системи аспірації проектуються для видалення запиленого повітря від укриттів та місцевих відсмоктувачів технологічного обладнання. Метою аеродинамічного розрахунку систем аспірації є визначення діаметрів повітропроводів для пропускання визначених витрат повітря і визначення витрат тиску на кожній ділянці системи.

Повітропроводи аспіраційних систем розраховують, як правило, з умов одночасної роботи всіх відсмоктувачів. При розрахунку необхідно узгоджувати витрати тисків в окремих відгалуженнях мережі, допускаючи нев'язку 10%. При необхідності для ув’язування витрат тисків допускається збільшувати об’єм повітря, яке видаляється від того чи іншого відсмоктувача, або встановлювати діафрагми на вертикальних ділянках аспірацій них систем.

Розрахунок проводиться за методом динамічних (швидкісних) тисків, у якому витрати тиску на тертя замінюються на еквівалентні витрати тиску на місцеві опори. Починають розрахунок із найбільш несприятливої ділянки, яка має найбільшу довжину і найбільшу кількість місцевих опорів.

При переміщенні малозапиленого повітря витрати тиску на розрахунковій ділянці визначаються за формулою:

, де

Σζ – сума коефіцієнтів місцевих опорів на розрахунковій ділянці повітропроводу;

ρυ²/2 – динамічний тиск, Па;

ζ_э – приведений коефіцієнт тертя.

, де

λ – коефіцієнт опору тертя,

d – діаметр повітропроводу, мм;

l – довжина розрахункової ділянки повітропроводу, м.

Мережа повітропроводів розраховується наступним чином:

1. На розрахункову схему наносять номери ділянок повітропроводу в послідовності приєднання їх до горизонтальної магістралі. Заповнюють з першої по шосту графи розрахункової таблиці. Мінімальні витрати повітря

(гр. 4) та мінімальні швидкості (гр. 5) приймають у відповідності з нормативним матеріалом залежно від виду обладнання. У 6 графі проставляється довжина ділянки.

2. При мінімальній швидкості (гр. 5) знаходять площу перерізу повітропроводу і приймають найближчий діаметр (гр..9).

3. Відповідно до стандартного діаметру (Ø=80, 100, 110,125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1200, 1250, 1400, 1600 мм) розрахункову площу обчислюють по формулі:

4. Обчислюють розрахункову швидкість руху повітря:

.

Значення λ/d приймається за [1. табл 22.56, ст.242] відповідно за значеннями υ_р та Ø і підставляється у гр..10 розрахункової таблиці.

Помноживши значення λ/d та l отримуємо значення приведеного коефіцієнту тертя ζ_э (гр.11). У гр. 12 записують суму коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці, яке визначається з [1. табл 22.52 – 22.56 ст.239]. Для даної схеми визначаємо опори на:

- місцевий відсмоктувач – ζ= 1,3;

- відвід на 90º та їх кількість;

- трійник.

Для трійників за [1. табл 22.53, ст.239] визначаємо значення f_n/f_c, f_o/f_c та L_o/L_c. Суму коефіцієнтів місцевих опорів записують до гр..12. Додаючи до цього значення з гр..11 (ζ_э), заповнюємо гр..13.

Швидкісний тиск на ділянці розраховується за формулою:

, Па

і записується в гр.14. Перемноживши швидкісний тиск на значення, отримане в гр..13, отримуємо повну втрату тиску на розрахунковій ділянці, значення якої підставляємо у гр..15 таблиці. Аналогічно розраховуються витрати тиску на інших розрахункових ділянках, відповідно за їхньою нумерацією.

Потім розраховуємо нев’язку між ділянками:

.

Якщо повні витрати тиску на ділянці отримують менше 10%, то необхідно збільшити кількість повітря до значення, визначеного наступним чином:

1) діленням розрахункового значення витрат тиску на суму коефіцієнтів місцевих опорів (гр..12), отримуємо значення динамічного тиску, яке вноситься до гр..13.;

2) знаходять розрахункову швидкість повітря за [1. табл.. 22.15, ст.207], яка відповідає отриманому динамічному тискові. Цю величину записують до гр..8;

3) за діаметром повітропроводу з гр..9 та розрахункової швидкості повітря з гр..8. знаходять необхідну кількість повітря, яку записують до гр..7.

Якщо повні витрати тиску на ділянці перевищують розрахункові більше, ніж на 10%, необхідно приймати більший нормативний діаметр повітропроводу та перерахувати величини з гр.. 10-13, а потім визначити необхідні витрати повітря та записати їх у гр..7. Ці витрати повітря наносять на схему і шляхом сумування знаходять загальну продуктивність системи.

Приклад розрахунку:

Ділянка 1. υ=12 м/с, f=900/(3600·12)=0,0208 м².

Приймаємо Ø=160 мм, f=0,0201 м²; υ=900/(3600·0,0201)=12,4 м/с.

КМС: - місцевий відсмоктувач ζ=1,3;

- два відводи під 90º - ζ = 0,15·2=0,3;

- трійник на відгалуження: f_n/f_c = 0,0201/0,0398 = 0,5

f_o/f_c = 0,0201/0,0398 = 0,5

L_o/L_c = 900/1800 = 0,5

ζ= 0,53.

Σζ = 1,3 + 0,3 + 0,53=2,13.

ζ_э = 0,109 · 3,25 = 0,35;

ζ_э + Σζ = 0,35 + 2,13=2,48.

Па; Па.

%< 10%.

Таблиця аеродинамічного розрахунку.

Табл.5

Розділ 4. Розрахунок розсіюванняи в атмосфері шкідливих

речовин за допомогою програми "ЕОЛ" версії 3,5.

Для оцінки впливу викидів забруднюючих речовин на навколишнє середовище виконують розрахунок розсіювання викидів в атмосферному повітрі за допомогою програми "ЕОЛ", що рекомендована до використання Міністерством екології та природних ресурсів України. Алгоритм програми реалізує "Методику розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, які містяться у викидах підприємств", ОНД-86.

Програма "ЕОЛ" проводить розрахунок концентрацій забруднюючих речовин в приземному шарі атмосфери та дозволяє вирішувати задачі з нормування викидів шкідливих речовин від промислових джерел та встановлення гранично допустимих викидів. Ступінь небезпечності забруднення атмосферного повітря при цьому характеризується найбільшим значенням концентрацій, які відповідають несприятливим умовам розсіювання з урахуванням небезпечної швидкості вітру.

Розрахунок розсіювання викидів забруднюючих речовин виконується для пилу неорганічного.

"ЕОЛ" враховує точкові джерела круглого і прямокутного розрізу, лінійні та групові джерела для 1500 шкідливих речовин. Їй відомі 40 груп сумацій. Програма враховує концентрацію забруднюючих речовин в повітрі при найбільш небезпечних швидкостях вітру, будує санітарно-захисну зону, дає можливість визначити концентрацію в будь-якій точці.

В курсовій роботі виконується розрахунок для точкового джерела круглого перерізу. На карті розсіювання неорганічного пилу будується санітарно-захисна зона. Результати розрахунків наводять у вигляді таблиць, у яких приведені значення величин до і після очищення пилогазового потоку.

Спочатку заповнюють таблицю параметрів викидів від точкового джерела вихідними даними, після них - таблиці програми, в яких вказуються характеристики міста, проммайданчика, джерела викиду та характеристики забруднюючої речовини. Потім задається завдання на розрахунок, де вказується джерела, ділянки та забруднюючі речовини, які треба розраховувати.

Ефективність очищення обчислюється за формулою:

де q₁ , q₂ - концентрація пилу в повіті до і після очищення.

розділ 5. Визначення групи дисперсності промислового пилу.

Пил – дисперсна фаза твердого аерозолю, який знаходиться в аеродисперсній системі.

Дисперсним складом пилу називається характеристика складу дисперсної фази по розмірам або швидкостям осідання. Він показує яку долю по масі, об’єму поверхні або числу частин складають частинки у будь-якому діапазоні їх розмірів або швидкостей осідання.

Дисперсний склад промислового пилу може бути заданий у вигляді таблиці, кривої або формули розподілення часток пилу. Зважені частинки залежно від розміру розподіляються на фракції.

Фракцією називають масову долю частинок, розміри яких знаходяться в певному інтервалі значень, які прийняті в якості верхньої та нижньої меж вимірювання. Для полегшення поняття дисперсного складу промислового пилу вводяться два взаємозамінюваних показники: прохід і залишок.

Проходом (залишком) називається виражена у відсотках маса пилу, яка пройшла через сито (залишилася а ситі) з заданим розміром комірок від загальної маси просіяної проби пилу.

Дані дисперсного аналізу для пилу різних ділянок вказані у вихідних даних згідно з додатком…

Табл..6

За результатами дисперсного аналізу будують інтегральну функцію розподілу частинок по розмірам у логарифмічно-імовірнісній системі координат. Це дозволяє визначити дисперсний склад пилу у вигляді двох коефіцієнтів: середньо медіанний розмір частинок (діаметр частинок, при якому 50% їх мають діаметр більше даного, і 50% - менше даного) і функція середньоквадратичного відхилення (вказує тангенс кута нахилу лінії).

;

σ₁ ≈ σ₂

lg σ₁ ≈ lg σ₂

За класифікаційною номограмою промислового пилу можна визначити, до якої зони класифікаційних груп за дисперсністю належить досліджуваний пил.

РОЗДІЛ 6. ПІДБІР ПИЛОГАЗООЧИСНОГО УСТАТКУВАННЯ

(ПГОУ)

Обладнання, призначене для очищення промислових викидів в атмосферу від пилу, умовно можна поділити на пиловловлювачі і фільтри.

Викиди пилових часточок в атмосферу здійснюються системами промислової вентиляції, загально обмінної вентиляції, аспіраційними установками.

Такі викиди характеризуються великою різноманітністю дисперсного складу промислового пилу і фізико – хімічними властивостями. В зв”язку з цим створений великий асортимент пиловловлювачів, які у більшості випадків дозволяють виконати оптимальний підбір засобів очищення у відповідності з поставленими задачами.

Пиловловлювачі у відповідності з ГОСТ 12.2.043 – 80 „Средства пылеулавливающие. Классификация ”, в залежності від розмірів ефективно вловлюваних частинок і ефективності їх вловлювання, поділяють на 5 класів.

Табл..7

Класифікація пиловловлювачів

Основні показники роботи ПГОУ

1. Продуктивність по повітрю, [м / год],

G=L* ,

де L – об”ємна витрата повітря,

G – вагова витрата повітря.

2. Гідравлічний опір (втрата тиску), Па.

3. Ефективність очистки (ступінь очистки) Е.

де q₁ , q₂ - концентрація пилу в повіті до і після очищення.

4. Коефіцієнт проскоку Р, %.

Р=1 – Е

5. Рівень енерговитрат, кВт/1000 м .

6. Вартість системи очистки, грн / 1000 м .

розділ 7. Підбір вентиляційного обладнання.

Фактично, аеродинамічний розрахунок системи аспірації разом з гідравлічним опором обраного пиловловлювача дає інформація про побудника повітря до системи аспірації, а саме – вентилятор. Підбір вентиляційного обладнання здійснюється за спеціальною номограмою – характеристикою вентиляційного обладнання.

Для цього необхідно знати:

1. Витрати повітря L_{пов .};

2. Гідравлічний опір ΔР = ΔР_ПВМ + ΔР_{сист. аспірації}.

За графіком (рис.13) аеродинамічної характеристики вентилятора обираємо необхідний нам вентиляційний набір: п8.100-5а.

- частота обертів, об./хв.;

- діаметр колеса Ø_ном, %;

- тип двигуна;

- потужність двигуна, кВт;

- частота обертів двигуна, об./хв.;

- маса вентилятора з двигуном, кг.

- ККД.

Потужність вентилятора [кВт] визначається за формулою:

де L – витрати повітря;

η_в - ККД вентилятора;

η_п - ККД передачі.

розділ 8. Корегування розміру санітарно-захисної зони підприємства.

Невід’ємною частиною проекту є розробка або корегування розмірів санітарно-захисної зони підприємства.

Санітарно-захисна зона (СЗЗ) – ділянка землі, яка повністю відокремлює промислове підприємство від зони житлової забудови і заважає розповсюдження шуму, пилових та газових забруднюючих речовин у житлову зону, за рахунок осадження, уловлювання та поглинання їх зеленими насадженнями. Цей метод боротьби із забрудненням навколишнього середовища називають фітомеліорацією з використанням зелених насаджень у вигляді СЗЗ.

СЗЗ встановлюється з метою зменшення рівня забруднення атмосферного повітря до встановлених меж після проведення на підприємстві всіх заходів по очищенню промислових викидів

Розміри зони забруднення повинні встановлюватися шляхом розрахунку розсіювання в атмосферному повітрі шкідливих речовини, які містяться у викидах підприємства з урахуванням перспективи його розвитку після впровадження ефективних методів очищення.

При визначенні розмірів зон забруднення підприємства з багато- чисельними розосередженими та різнохарактерними джерелами викидів в атмосферне повітря шкідливих речовин, виконують розрахунок розсіювання викидів. Розрахунком комплексно підраховується сумарна приземна концентрація від всіх джерел викидів забруднюючих речовин.

Результати розрахунків опрацьовуються та оформляються для кожного виду забруднюючої речовини у вигляді ізоліній, нанесених на схему генплану по заздалегідь підготовленій координатній сітці з визначеним кроком. Крок прирівнюється половині нормативного розміру СЗЗ. Критерієм оцінювання по кожній речовині є показник шкідливих речовин в атмосферному повітрі.

Перед визначенням розмірів СЗЗ слід попередньо встановити величину нормативів ПДВ по кожному виду забруднюючих речовин, які містяться у викидах підприємства.

Межа СЗЗ за умовами охорони атмосферного повітря відраховується від крайніх точкових або неорганізованих джерел виділення шкідливих речовин, а не від границі підприємства або найбільш потужних джерел. Ширина СЗЗ регламентується санітарними нормами в залежності від потужності підприємства. Вона може прийматися мінімальною при узгодженні з органами санітарного нагляду, якщо розрахункова межа зони забруднення опиниться в межах зони підприємства або якщо розрахункова відстань від джерела викиду до місця, на якому досягається рівень допустимих концентрацій, менша розміру, встановленого для відповідного класу шкідливості підприємства за санітарною класифікацією виробництв.

Для корегування межі СЗЗ по розі вітрів виконують перерахунок нормативних значень по 8 напрямам за формулою:

, де

l_н – нормативний розмір СЗЗ, м;

l_р – розрахунковий розмір СЗЗ, м;

Р_і – повторюваність напрямку вітру за 8-румбовою розою вітрів;

Р_ср – середньорічна повторюваність напрямку вітру за 8-румбовою розою вітрів.

Р_ср. = 100/8 = 12,5 %

Табл.8

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

ПАСПОРТ №