Расчет эффективности мероприятий по защите атмосферы от загрязнения

Задача 1

Расчет  эффективности мероприятий  по защите атмосферы  от загрязнения

1.Исходные  данные

    1.1. В районе действует тепловая  электростанция (ТЭС), работающая на кузнецком угле.

    1.2. В процессе эксплуатации ТЭС  в атмосферный воздух попадают  примеси в виде аэрозолей и газообразных веществ. Массы годового поступления выбросов (mj) по видам составляют:

    а) группа аэрозолей: m₁ – зола угля, m₂ – пыль угля;

    б) группа газообразных веществ: m₃ – сернистый ангидрид, m₄ – серный ангидрит, m₅ – оксиды азота (по NO₂), m₆ – оксид углерода.

    1.3. Характер выбросов по скорости  оседания частиц различен:

    а) примеси из группы аэрозолей имеют  скорость оседания частиц от 1 до 20 см/с;

    б) примеси из группы газообразных веществ  имеют скорость оседания менее 1 м/с.

    1.4. Зона активного загрязнения (ЗАЗ) ТЭС неоднородна и состоит из разных типов территорий (таб. 1).

 Таблица  1

Структура ЗАЗ

 

    S1 – 15%, S2 – 20%, S3 – 20%, S4 – 25%, S5 – 20%.

    1.5. Среднегодовое значение разности  температур в устье источника  выбора (трубы) и в окружающей среде составляет величину 140⁰С (ΔТ). Среднегодовой модуль скорости ветра – у.

    1.6. По всем загрязняющим веществам  (ЗВ) объем выбросов в рассматриваемом  году не превышал установленных  лимитов. При этом 80% массы каждого из ЗВ находилось в пределах установленного допустимого норматива выброса (mпдв) и 20% массы – в пределах установленного лимита (mвсв).

    1.7. В планируемом году на ТЭС  предполагается установка дополнительных  газо- и пылеуловителей. Капитальные  затраты (К) и годовые эксплуатационные затраты данного мероприятия (С), расчетный период окупаемости капитальных затрат (t) – 4 года.

    1.8. В результате проведения природоохранных  мероприятий (в планируемом году) ожидается снижение ущерба от  загрязнения атмосферного воздуха на 75%; при этом величина поступающих в атмосферный воздух всех видов ЗВ не будет превышать пределов установленных допустимых нормативов (ПДВj).

2.Задание

    Определить:

    Зону  активного загрязнения ТЭС.

    Величину  ущерба от загрязнения атмосферы  ТЭС до проведения природоохранного мероприятия.

    Сумму платежей за загрязнения атмосферы  в текущем году.

    Суммарный эффект запланированных природоохранных  мероприятий.

    Решение:

    1. Определим зону активного загрязнения ТЭС

    Известно, что источником загрязнения является труба ТЭС (согласно классификации – организованный источник). Для подобных источников ЗАЗ представляет собой кольцо, заключенное между окружностями с радиусами:

r^внутр=2φh, R^внеш=20φh,

где h – высота источника;

φ – безразмерная поправка, вычисляемая по формуле φ=1+ΔТ/75,

где ΔТ – разность температур в устье трубы и в ОС, град.

φ=1+150/75=3

r^внутр=2*3*240=1440 (м)     R^внеш=20*3*240=14400 (м)

    Вычислив  радиусы, находим площадь ЗАЗ  по формуле:

S=π*(R²_внеш-r²_внутр)*(м²)

S=3,14*(14400²-1440²)=64492,62 га

    2. Определим ущерб от загрязнения атмосферы:

    Ущерб от загрязнения атмосферы определяется по формуле: U=γdfM,

где γ – удельный ущерб, руб./усл.т;

d - показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над всей зоной активного загрязнения;

f – безразмерная величина, определяемая в зависимости от характера рассеивания примесей в атмосфере;

M – приведенная масса годового выброса примесей данным источником, усл.т/год.

    Показатель  удельного ущерба атмосферного воздуха (γ), наносимого выбросом единицы массы 3В, для Уральского экономического района принимается равным 67,4 руб./усл.т .

    Рассчитаем показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над ЗАЗ (d), т.к. ЗАЗ неоднородна и состоит из 5 типов территорий. Каждому типу территории (Si) соответствует табличное значение константы di. Усредненное значение d для всей ЗАЗ определяют по формуле:

d=ΣS*d/S,

где d - показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над всей зоной активного загрязнения;

i – номер части ЗАЗ, относящийся к одному из типов территорий;

Si – площадь одного из типов территорий;

SЗАЗ – общая площадь ЗАЗ, %.

di – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над i-тым типом территории.

d=(25*0,3+10*4+15*0,1+25*0,25+25*8)/(25+10+15+25+25)=2,55

    Приведенная масса годового выброса 3В (М=Мобщ.) рассчитывается как сумма газообразных и аэрозольных примесей:

Мгаз.+Маэр. (усл.т/год)

    а) значение приведенной массы годового выброса газообразных примесей определяется по формуле:

Мгаз.=ΣAj*mj;

где j – вид загрязняющего вещества (по условию задачи вещества j1и j2 – аэрозольные, а j3, j4, j5, j6 – газообразные), Aj – показатель относительной агрессивности примеси j-ого вида (табл.2).

Мгаз.=84*3050+48*105=268800+4896=261240 (усл.т/год)

    б) годовая масса аэрозольных примесей рассчитывается аналогично:

Маэр.=ΣAj*mj;

Маэр.=22*9800+49*1010+41,1*3050+1*402=390847 (усл.т/год)

Мобщ.=261240+390847=652087 (усл.т/год).

Таблица 2

    Значение  показателя относительной агрессивности  вещества (Aj)

    Значение  множителя f – поправки, учитывающей характер рассеивания примесей в атмосфере, определяется следующим образом:

    а) для газообразных примесей с очень  малой скоростью оседания (менее 1 см/с) принимается, что

f1=fгаз.=100(м)/(100(м)+ φh)*4 (м/с)/(1(м/с)+у),

где у  – среднегодовое значение модуля скорости ветра, м/с;

φ – безразмерная поправка;

h – высота трубы, м.

fгаз.=100/(100+3*240)*4/(1+1)=0,244

    б) для частиц, оседающих со скоростью  от 1 до 20 м/с (аэрозольные примеси), принимается, что

f2=fаэр.=√1000(м)/(60(м)+φh)*4(м/с)/(1(м/с)+у),

fаэр.=√1000/(60+720)*4/(1+1)=2,265

    Теперь  определим ущерб от загрязнения атмосферы. Общий ущерб слагается из суммы ущербов от двух видов примесей – газообразных и аэрозольных, с двумя различными параметрами f, поэтому

Uобщ.=Uгаз.+Uаэр.=(γ*d*fгаз.*Мгаз.)+(γ*d*fаэр.*Маэр.)=γ*d(fгаз.*Мгаз.+fаэр.*Маэр.)

    Uобщ.=67,4*2,55*(0,244*261240+2,265*390847)= 163 232 062,01 руб.

    3. Общая сумма платежа за загрязнение атмосферы определяется по формуле: Побщ.=П1+П2+П3;

где П1 – плата за допустимый выброс (в пределах ПДВ);

П2 – плата за выброс 3В сверх ПДВ, но в пределах установленного лимита (ВСВ);

П3 – плата за выброс 3В сверх лимита (сверх ВСВ).

    По  условию задачи объем выбросов по всем загрязняющим веществам не превышает  установленных лимитов, значит Побщ.=П1+П2