Оценка воздействия проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ на атмосферный воздух (стр. 3 из 13)

Рассматриваемый золоотвал находится на правом берегу реки Енисей, в 6,5 км от реки, на ее четвертой надпойменной террасе. Площадка золоотвала удалена от площадки ТЭЦ на 2,5 км. Рельеф района в целом спокойный с абсолютными отметками от 148 до 170 м. В двух километрах северо-восточнее золоотвала протекает река Тартат [6].

Оценка воздействия проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ на атмосферный воздух была проведена по методике [8]. Методика позволяет рассчитать эродируемость золоотвала, текущий вынос пыли, концентрации пыли при сходе с дамбы и на заданном удалении от нее.

При расчете учитывалось, что:

– золоотвал расположен в низине и с трех сторон закрыт от ветрового воздействия возвышенностями;

– посажены лесополосы по гребню и низовому откосу дамбы, вдоль границ отвала и в СЗЗ;

– в проекте заложено оперативное мероприятие по пылеподавлению (периодическое орошение сухих поверхностей золоотвала поливочными машинами).

Учет вышеуказанных факторов осуществляется использованием коэффициентов.

В методике учтено влияние гранулометрического состава отложений на пылящие свойства слоя. Наибольшая сдуваемость отмечается для слоя с преобладанием частиц 0,05-0,2 мм. Зола, сдуваемая с поверхности золоотвала и выносимая за его пределы, – полидисперсна, включает пылевые частицы от субмикронных до 500 мкм (витающие – размером до 40 мкм и гравитирующие, которые участвуют в сальтирующем движении – размером до 500 мкм). Витающие частицы следуют за ветровым потоком и рассеиваются на значительном удалении от золоотвала, сальтирующие же частицы перемещаются скачкообразно и на малые расстояния. Поэтому основную роль в загрязнении атмосферного воздуха за пределами СЗЗ золоотвала играют витающие частицы. Так как в зоне расположения золоотвала преобладают юго-западные ветра, то расчет приземной концентрации пылевых частиц проводится для северо-восточной дамбы, с которой будет ожидаться наибольший вынос пыли.

Состояние поверхностного слоя в зависимости от содержания оксида кальция в золе учитывалось через соответствующий коэффициент. Золошлаки Ирша – Бородинского угля являются высококальциевыми (содержание оксида кальция 25 %), что обеспечивает самоцементацию золошлаков в монолит, достаточно стойкий к комплексу атмосферных воздействий.

В данной работе приведен расчет пылевых выбросов с поверхности золоотвала для двух вариантов – без учета (1) и с учетом (2) оперативного мероприятия по пылеподавлению (периодическое орошение сухих поверхностей золоотвала поливочными машинами). Расчет проводится для двух вариантов с целью определения:

– вклада оперативного мероприятия в снижение воздействия золоотвала на атмосферный воздух;

– достаточности планируемого оперативного мероприятия для обеспечения нормативного качества атмосферного воздуха.

2. Оценка воздействия проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ на атмосферный воздух

2.1 Основные исходные данные

Основные исходные данные для расчета ветровой эрозии золоотвала приведены в таблице 2.1. Источником исходных данных является [7].

Таблица 2.1 – Основные исходные данные

Наименование параметра	Величина параметра
1 Содержание СаО в золошлаках, %	25
2 Гранулометрический состав золошлаков на поверхности золошлаковой зоны сухого пляжа, %	1-0,5мм – 0,2; 0,5-0,25мм – 8; 0,25-0,125мм – 18; 0,125-0,063мм – 18; 0,063-0,04мм – 30; <0,04мм – 25,8
3 Агрегатная плотность пылевых частиц ρп, кг/м3	2850
4 Характеристика ветрового режима,в том числе:
– повторяемость в течение года скорости ветра различных градаций Рui, %	0-1м/с – 41; 2-3м/с – 31; 4-5м/с – 19; 6-7м/с – 6; 8-9м/с – 2; 10-11м/с – 0,4; 12-13м/с – 0,1; 14-15м/с – 0,04; 16-17м/с – 0,02; 18-20м/с – 0,001
– максимальная скорость ветра с повторяемостью 5 %, м/с	5,5
– повторяемость различных направлений ветра в течение года (по восьмирумбовой розе ветров) Рi, %	С – 3; СВ – 6; В – 5; ЮВ – 2;Ю – 15; ЮЗ – 45; З – 20; СЗ – 4
5 Относительная продолжительность периодов ограничения пыления по состоянию поверхности, % годового фонда времени,в том числе:	67,4
– устойчивый снеговой покров τсн	46,3
– увлажнение талыми водами τт	16,7
– осадки τос	4,4
6 Относительная продолжительность штиля τшт, % годового фонда времени	23
7 Площадь золового поля Sотв, м2	1 секция – 1814742 секция – 179690
8 Площадь пылящих участков (площадь карты) S, м2	12500

2.2 Характеристика эродируемых частиц

Предельный (максимальный) размер эродируемых частиц dmax, мм, определяется по средней скорости ветра в пылеопасный период U'ср, м/с, и по агрегатной плотности пылевых частиц ρп=2,85 г/см3. Принимаем U'ср=5,5 м/с. При U'ср=5,5 м/с и ρп=2,85 г/см3 значение dmax определено по рисунку 4 [8]: dmax=240 мм.

Средневзвешенный размер dпср, мм, эродируемых частиц в пылящем слое (при dп<dmax) определяется по формуле

dпср=Σ(dпа)i/Σаi, (2.1)

где i – количество градаций размера частиц;

а – весовая доля соответствующей градации.

Подставляя данные в формулу (2.1), получим

dпср=[((1+0,5)/2)*0,002+((0,5+0,125)/2)*0,08+((0,25+0,125)/2)*0,18+

+((0,125+0,063)/2)*0,18+((0,063+0,04)/2)*0,3+((0,04*0,258)/(18+18+30+25,8)= 0,10194мм.

Граничный размер эродируемых частиц, разделяющий сальтирующие и витающие частицы, dгр, мм, определяется по агрегатной плотности пылевых частиц ρп, г/см3. При ρп=2,85 г/см3 значение dгр определено по рисунку 3 [8]: dгр=0,0285 мм.

Пороговая динамическая скорость ветрового потока для средневзвешенного размера эродируемых частиц в слое U*t, м/с, определяется по формуле

U*t=0,1(σgdпср)0,5, (2.2)

где g=9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести;

σ=ρп/ρв;

ρп=2850 кг/м3 – агрегатная плотность пылевых частиц;

ρв=1,18 кг/м3 – плотность воздуха;

σ=2850/1,18=2415,25.

Подставляя данные в формулу (2.2), получим

U*t=0,1(2415,25·9,81·0,10194·10-3)0,5=0,49 м/с.

Доля витающих частиц в общей массе эродируемого золового материала (dп<dmax) nвит, доли единицы, определяется по формуле

nвит=Σadгр-0/(1-a>=dmax). (2.3)

Подставляя данные в формулу (2.3), получим nвит=0,258/[1-(0,08+0,002)]=0,28.

Доля сальтирующих частиц в общей массе эродируемого золового материала (dп<dmax) nсал, доли единицы, определяется по формуле

nсал=Σadmax-dгр/(1-a>=dmax). (2.4)

Подставляя данные в формулу (2.4), получим

nсал=(0,18+0,18+0,3)/[1-(0,08+0,002]=0,72.

2.3 Характеристика ветрового режима

Скорость ветра на уровне флюгера Uкр, м/с, соответствующая U*t (началу пыления поверхностного слоя), определяется по формуле

Uкр=U*t[2,5ln(Z/dпср)+8,5], (2.5)

где Z=10 м – высота установки флюгера.

Подставляя данные в формулу (2.5), получим

Uкр=0,49[2,5ln(10/0,10194·10-3)+8,5]=15,42 м/с.

Среднегодовая скорость ветра на уровне флюгера в пылеопасном ветровом режиме (U>Uкр) Uср, м/с, определяется по формуле

Uср=Σ(UP)i/ΣPi, (2.6)

где i – количество градаций скорости в диапазоне от Uкр до Umax;

U – средняя скорость ветра в пределах градации;

Р – доля соответствующей градации.

Подставляя эти данные в формулу (2.6), получим

Uср=(4,5·19+6,5·6+8,5·2+10,5·0,4+12,5·0,1+14,5·0,04+16,5·0,02+19·0,001)/(19+6+2+0,4+0,1+0,04+0,02+0,001)=15,37 м/с.

Так как расхождение между U'ср и Uср не превышает 0,2 м/с, то пересчет не требуется.

Относительная продолжительность ветрового режима (U>Uкр), способствующего выдуванию золовых частиц, τ'Uп, определяется по формуле

τ'Uп=ΣPi/100. (2.7)

Подставляя данные в формулу (2.7), получим

τ'Uп=(19+6+2+0,4+0,1+0,04+0,02+0,001)/100=0,28.

Динамическая скорость потока U*, соответствующая Uср, м/с, определяется по формуле

U*=Uср/[2,5ln(Z/dпср)+8,5]. (2.8)

Подставляя данные в формулу (2.8), получим

U*=5,37/[2,5ln(10/0,10194·10-3)+8,5]=0,168 м/с.

2.4 Характеристика золоотвала

Проектируемый золоотвал насыпной. Укладку золы в насыпной отвал предусматривается вести картами (площадка шириной 100 м и длиной 125 м), заполняемыми поочередно. Переход на следующую оперативную карту сопровождается закреплением поверхности и откосов разгрузочных площадок слоем шлака толщиной 0,2 м. Так как шлак не пылящий, в расчетах оценивается ветровая эрозия рабочей карты складирования площадью Sкарты=100·125=12500 м2. Эффективная площадь пылящей поверхности Sэф=Sкарты=12500 м2.

Продолжительность периода возможного пыления в течение рассматриваемого периода τ по каждому направлению τрпыл, ч, определяется по формуле

τрпыл=τ[1-(τ'сн+τ'ос+τ'т+τшт)]τ'UпР, (2.9)

где τ=8760 ч – рассматриваемый период времени.

Подставляя данные в формулу (2.9), получим

τрпыл=8760[1-(0,463+0,044+0,167+0,23)]·0,28·0,03=7,06 ч.

Результаты аналогичных расчетов для различных направлений ветра сведены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Продолжительность периода возможного пыления по каждому направлению ветра

τрпыл, ч
С – 7,06	Ю – 35,32
СВ – 14,13	ЮЗ – 105,96
В – 11,77	З – 47,09
ЮВ – 4,71	СЗ – 9,42

2.5 Параметры ветровой эрозии

Удельная сдуваемость золовых частиц m0, г/(м2с), соответствующая величине Uср, определяется по формуле

m0=100U*2(U*2-U*t2). (2.10)

Подставляя данные в формулу (2.10), получим

m0=100·0,1422(0,1422-0,1352)=0,0039 г/(м2с).

Эродируемость золоотвала по каждому из направлений ветра Мэрi, т/год, определяется по формуле

Мэрi=m0(nвитS+nсалSэф)К1К2К3К4τрпыл·3,6·10-3, (2.11)