Оценка воздействия проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ на атмосферный воздух

Реферат

Цель работы заключается в оценке воздействия проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ на атмосферный воздух.

Оценка проведена по методике расчетной оценки ветровой эрозии и пыления золоотвала ТЭЦ.

В результате расчетов получены значения годового и текущего выноса пыли с золоотвала для второй секции в юго-западном направлении ветра и приземных концентраций пылевых частиц на разном удалении от золоотвала и на границе СЗЗ без учета и с учетом мероприятия по пылеподавлению.

Введение

Золоотвалы ТЭЦ являются серьезными источниками загрязнения окружающей среды, в первую очередь – атмосферного воздуха.

В сухие периоды года атмосферный воздух подвергается загрязнению в результате ветровой эрозии поверхности золоотвала. Пыление золоотвала является недопустимым и должно быть локализовано в пределах санитарно-защитной зоны. Локализация достигается применением мероприятий по пылеподавлению. Выбор мероприятий или их совокупности определяется исходя из основного условия – непревышения на границе санитарно-защитной зоны золоотвала нормативов качества атмосферного воздуха. Достаточность заложенных в проект на строительство золоотвала мероприятий по пылеподавлению оценивается в рамках процедуры оценки воздействия на окружающую среду.

Оценка воздействия проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ на атмосферный воздух была проведена по методике расчетной оценки ветровой эрозии и пыления золоотвала ТЭЦ. Методика учитывает факторы рельефа, скорости ветра, характеристики золошлаков, продолжительность периодов ограничения пыления и др. Учет конструктивных, планировочных и природно-климатических факторов обеспечивается введением ряда поправочных коэффициентов.

Расчеты были проведены для двух вариантов – без учета и с учетом оперативного мероприятия по пылеподавлению (периодическое орошение поверхности золоотвала поливочными машинами), предусмотренного проектом на строительство золоотвала.

Были получены значения годового и текущего выноса пыли с золоотвала для второй секции в юго-западном направлении ветра и приземных концентраций пылевых частиц на разном удалении от золоотвала и на границе СЗЗ без учета и с учетом мероприятия по пылеподавлению.

Результаты расчетов показали, что применение оперативного мероприятия по пылеподавлению позволит значительно снизить воздействие золоотвала на атмосферный воздух. Выброс пыли уменьшится на 70 %. На границе СЗЗ золоотвала приземная концентрация пылевых частиц не будет превышать ПДК.

1. Современное состояние вопроса

Прогноз дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса России показывает, что производство тепловой и электрической энергии в ближайшее время будет возрастать за счет сжигания все большего количества твердых топлив: угля, торфа, сланца и т.д. Как следствие актуальность проблемы складирования и утилизации увеличивающегося объема золошлаковых отходов (ЗШО) будет постоянно возрастать. Использование ЗШО в народном хозяйстве весьма ограничено и не превышает 8% от общего количества. Низкий уровень использования этих отходов в самых разных областях промышленности и сельского хозяйства объясняется неготовностью предприятий к приемке и переработке золы и шлака, недостаточным внедрением и использованием перспективных научных и конструкторских разработок, малым количеством и низкими эксплуатационными параметрами установок по отбору сухой золы, предварительным состоянием многих золоотвалов. Дефицит свободных площадей для золоотвалов ведет к увеличению их высоты. Высота многих существующих золоотвалов достигает 30 метров и более (5). При дальнейшем наращивании ограждающих дамб соответственно повышается класс сооружения. При дефиците свободных земель многие золоотвалы вынужденно размещают на площадях, расположенных выше отметок территориальной жилой застройки, промышленных предприятий, других объектов, которые при этом попадают в зону возможного подтопления и заполнения. А так же в системе технического золоудаления ТЗУ золоотвал является элементом, оказывающим наибольшее влияние на окружающую среду, поскольку в этом гидротехническом сооружении осуществляется непосредственный контакт золошлаковых отходов с окружающей природной средой.

Одним из существенных путей воздействия золоотвалов на окружающую среду является вынос в атмосферу пылевых частиц с поверхности золошлакоотвалов ТЭС в результате ветровой эрозии и последующее их осаждение на почве и растительности. Ветровая эрозия золошлаковых полей представляет собой разрушение сложившейся в процессе складирования и статического хранения структуры дисперсной слабосвязанной обезвоженной золы ТЭС под воздействием ветровоздушного потока. Она определяется характером и интенсивностью воздействия ветрового потока, свойствами складируемого материала, технологией складирования, а также конструкцией объекта. Пыль поднимается в воздух и может переноситься на значительные расстояния. Взвешенные в воздухе частицы пыли уменьшают видимость, проникают в дыхательные пути человека, оказывают вредное воздействие на его здоровье. Пыль оседает на поверхности земли, придавая ей неприглядный пыльный вид, меняет минеральный состав почв, наблюдается оскудение животного и растительного мира. Частицы пыли могут служить ядрами, на которых конденсируется водяной пар. Продолжительные туманы могут быть вызваны высоким уровнем содержания частиц в воздухе.

В целях государственного регулирования хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, в том числе и атмосферный воздух, предусматривается нормирование в области охраны окружающей среды, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности (1). Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении нормативов качества окружающей среды, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду, а также государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды. К нормативам качества окружающей среды относятся (1):

- нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями состояния окружающей среды, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, включая радиоактивные вещества;

-нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями состояния окружающей среды, в том числе с показателями уровней радиоактивности и тепла;

-нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями состояния окружающей среды, в том числе видов и групп растений, животных и других организмов, используемых как индикаторы качества окружающей среды, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов;

-иные нормативы качества окружающей среды.

В целях предотвращения негативного воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности для юридических и физических лиц – природопользователей устанавливаются следующие нормативы допустимого воздействия на окружающую среду:

-нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов;

-нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение;

-нормативы допустимых физических воздействий (количество тепла, уровни шума, вибрации, ионизирующего излучения, напряженности электромагнитных полей и иных физических последствий);

-нормативы допустимого изъятия компонентов природной среды;

-нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду;

-нормативы иного допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, устанавливаемые законодательством Российской Федерации и законодательством субъектом Российской Федерации в целях охраны окружающей среды.

Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду должны обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды с учетом природных особенностей территорий и акваторий. Применимо к золоотвалам нормирование означает установление предельно допустимых концентраций пылевых частиц.

Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (1) определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности. Настоящий Федеральный закон (10) обязывает при осуществлении хозяйственной и иной деятельности органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами, оказывающей воздействие на окружающую среду, соблюдение принципов, определенных в рамках закона. Основой для отнесения вида деятельности к опасным или определения критериев отнесения к таковым является презумпция потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности в соответствии (10). Презумпция потенциальной экологической опасности, сформулированная в Законе РФ (1), означает, что экологическая безопасность любой деятельности должна быть доказана, как обязательное условие ее осуществления.

Вторая сторона принципа презумпции потенциальной экологической опасности - “принцип предосторожности”: меры по избежанию или минимизации потенциально неблагоприятного воздействия на биологическое и ландшафтное разнообразие не следует откладывать, если даже существование причинно-следственной связи между намечаемой деятельностью и неблагоприятным воздействием еще не полностью подтверждено научно. В целях определения критериев безопасности и (или) безвредности воздействия химических, физических и биологических факторов на людей, растения и животных, особо охраняемые природные территории и объекты, а также в целях оценки состояния атмосферного воздуха устанавливаются гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха и предельно допустимые уровни физических воздействий на него (2). При установлении нормативов качества окружающей среды учитываются природные особенности территорий и акваторий, назначение природных объектов и природно-антропогенных объектов, особо охраняемых территорий, в том числе особо охраняемых природных территорий, а также природных ландшафтов, имеющих особое природоохранное значение (1).

Предприятия, группы предприятий, их отдельные здания и сооружения с технологическими процессами, являющиеся источниками негативного воздействия на среду обитания и здоровье человека, необходимо отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Санитарно-защитная зона (СЗЗ) отделяет территорию промышленной площадки от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта с обязательным обозначением границ специальными информационными знаками (3).

Санитарно-защитная зона является обязательным элементом любого объекта, который является источником воздействия на среду обитания и здоровье человека. Использование площадей СЗЗ осуществляется с учетом ограничений, установленных действующим законодательством и настоящими правилами и нормативами. Санитарно-защитная зона утверждается в установленном порядке в соответствии с законодательством Российской Федерации при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии санитарным нормам и правилам (3). Ширина санитарно-защитной зоны устанавливается с учетом санитарной классификации, результатов расчетов ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха и уровней физических воздействий, а для действующих предприятий и натурных исследований (3).

Территория санитарно-защитной зоны предназначена для:

• обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;

• создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия (группы предприятий) и территорией жилой застройки;

• организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышение комфортности микроклимата.

В предпроектной, проектной документации на строительство новых, реконструкцию или техническое перевооружение действующих предприятий и сооружений должны быть предусмотрены мероприятия и средства на организацию и благоустройство санитарно-защитных зон, включая переселение жителей, в случае необходимости. Проект организации, благоустройства и озеленения представляется одновременно с проектом на строительство (реконструкцию, техническое перевооружение) предприятия (3).

Для проектируемых золоотвалав, так же как и для любой планируемой деятельности, обязательно проведение ОВОС. ОВОС проводится для выявления, анализа и учета прямых, косвенных и иных последствий воздействия на окружающую среду планируемой хозяйственной и иной деятельности в целях принятия решения о возможности или невозможности ее осуществления. ОВОС применительно к проектируемым золоотвалом в части охраны атмосферного воздуха заключается в расчете концентраций пылевых частиц на различном удалении от золоотвала и сравнении полученной концентрации пылевых частиц на границе СЗЗ с предельно допустимой концентрацией.

ОВОС - процесс, способствующий принятию экологически ориентированного управленческого решения о реализации намечаемой хозяйственной и иной деятельности посредством определения возможных неблагоприятных воздействий, оценки экологических последствий, учета общественного мнения, разработки мер по уменьшению и предотвращению воздействий (4).

Целью проведения оценки воздействия на окружающую среду является предотвращение или смягчение воздействия этой деятельности на окружающую среду и связанных с ней социальных, экономических и иных последствий.

Правовую основу проведения оценки воздействия на окружающую среду составляют ФЗ «Об охране окружающей среды» (1), ФЗ «Об экологической экспертизе» (10).

Окончательный вариант материалов по оценке воздействия на окружающую среду утверждается заказчиком, передается для использования при подготовке обосновывающей документации и в ее составе представляется на государственную экологическую экспертизу, а также на общественную экологическую экспертизу (если таковая проводится).

Оценка пылевых выбросов с поверхности золошлакоотвалов ТЭС может быть дана различными методами: экспериментальными, аналоговыми, расчетными. Наиболее полная и достоверная оценка пылящих свойств конкретных существующих золоотволов устанавливается полевыми исследованиями при методически правильной их организации, которые требуют привлечения высококвалифицированных научных сил, использования специальной аппаратуры. Универсальным способом оценки пылящих свойств золошлакоотвалов может служить расчетный метод, основанный на определенной физической модели процесса ветровой эрозии. Методика расчетной оценки ветровой эрозии и пыления золоотвала ТЭЦ (8) разработана на основе специально организованных теоретических, лабораторных и полевых исследований, обобщения данных выполненных ранее наблюдений, исследований, проектных разработок в отечественной и зарубежной энергетике, смежных отраслях. Методика учитывает факторы рельефа, скорости ветра, характеристики золошлаков, продолжительность периодов ограничения пыления и др. Учет конструктивных, планировочных и природно-климатических факторов обеспечивается введением ряда поправочных коэффициентов.

Цель данной работы заключается в оценке воздействия на атмосферный воздух проектируемого золоотвала Железногорской ТЭЦ.

Оценка воздействия на окружающую среду выполнена, исходя из опыта работы действующих золоотвалов, складирующих золошлаки от сжигания Ирша-Бородинских бурых углей, научных исследований проведенных за последние 10 лет и методических рекомендаций, специально разработанных для действующих и проектируемых золоотвалов с учетом современных норм проектирования.

Данные о золоотвале Железногорской ТЭЦ взяты из (6). Железногорская ТЭЦ строится на базе незавершенного строительства Сосновоборской ТЭЦ. Площадка ТЭЦ расположена в 2 км северо-восточнее г. Сосновоборск Красноярского края. ТЭЦ предназначена для тепло- и энергоснабжения городов Сосновоборск и Железногорск.

В котлах Железногоской ТЭЦ в качестве основного топлива предусматривается сжигать Ирша-Бородинский бурый уголь (Канско-Ачинский угольный бассейн), резервное топливо – Березовский уголь. Проектный годовой выход золошлаков от котлов ТЭЦ после ее ввода на полную проектную мощность – 80,3 тыс.т/год.

Золошлаки Ирша-Бородинского угля, а также Березовского угля являются высококальциевыми. Усредненный химический состав золы (%): SiO2 – 46; Al2O3 – 6,6; Fe2O3 – 8,5; CaOобщ – 25; CaOсв – 5; MgO – 5; TiO2 – 0,3; K2O – 0,3; Na2O – 0,3; SO3. Шлак по сравнению с золой вследствие сепарации минеральной части топлива в топке котлоагрегата несколько обогащен тяжелыми кремний- и железосодержащими фракциями (7).

При термической обработке высококальциевой золы во время ее пребывания в топке котлоагрегата оксид кальция большей частью связывается с оксидами кремния, железа и алюминия в гидравлически активные клинкерные минералы: двух- и трехкальциевые силикаты, алюмоферриты-, ферриты- и алюминаты кальция. Содержание гидравлически активных клинкерных минералов в золе колеблется от 10 до 30 %. Кроме гидравлически активных клинкерных минералов, в золе образуются воздушные вяжущие вещества – свободный оксид кальция, свободный оксид магния, полуводный и безводный гипс. Образование в золе при ее термообработке в котле гидравлических и воздушных веществ определяет наличие у высококальциевой золы вяжущих свойств. Клинкерные минералы и воздушные вяжущие вещества гидратируются при затворении золы водой и образуют искусственный камень.

Проектируемая система золошлакоудаления – раздельная для золы и шлака. Шлакоудаление осуществляется гидравлическим способом, золоудаление – механическим способом. Шлак от шнековых шлакоудалителей котлоагрегатов по каналам смывается водой в приемные бункера багерных насосных. Багерными насосами шлаковая пульпа перекачивается на одну из секций отвала № 1. После ее заполнения производится переключение пульпопроводов для заполнения второй секции. С первой секции отвала спускается вода. Обезвоженный шлак при наличии потребителей экскаватором отгружается в автосамосвалы или железнодорожные вагоны. Избыток шлака самосвалами отправляется на площадку насыпного золошлакоотвала и используется для укрытия поверхности уложенной золы. Осветленная на отвале вода подается в систему гидрошлакоудаления.

Зола от бункеров золоуловителей котлоагрегатов удаляется пневмотранспортом в емкости склада сухой золы, из которых при наличии потребителей отгружается в авто- или железнодорожные цементовозы. Избыток золы смачивается водой до влажности 20-25 % в шнековых смесителях, установленных на складе, и автосамосвалами вывозится в насыпной отвал, где укладывается бульдозером и укатывается гружеными автосамосвалами.

Золоотвал запроектирован на площади 58,9 га. Золоотвал насыпной, косогорного типа, двухсекционный, с бассейном ливневых и талых вод. Высота золоотвала равна 12 м. Отметка конечного заполнения золоотвала 160 м соответствует максимальным отметкам рельефа площадки.

Емкость первой секции золоотвала при планировке поверхности отвала под рекультивацию с отметки конечного заполнения 160 м на отметку 159,5 м составит 1,4 млн.м3, емкость второй секции – 1,07 млн.м3. Суммарная по двум секциям емкость золоотвала достигает 2,47 млн.м3. При вводе ТЭЦ на полную мощность емкость секции 1 обеспечит складирование золошлаков в течение 19,7 лет. Емкость секции 2 обеспечит складирование золошлаков от двух очередей ТЭЦ в течение 15 лет. Полный срок эксплуатации золоотвала оценивается в 34,7 года.

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 – 181474 2 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

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

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

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)

где К1 – коэффициент, отражающий обеспыливание пылевого потока за счет осаждения золовых частиц при обтекании дамбы и в ее аэродинамической тени; принимаем К1=0,5 для случая превышения гребня дамбы на 0,9 и высоте дамбы 11 м (8); К2 – коэффициент, отражающий состояние поверхностного слоя в зависимости от содержания оксида кальция в золе; К2=1 при содержании оксида кальция в золе 25%.

Таблица 2.3 – Значение поправочного коэффициента К2

К2 = 1,0	При СаО < 10 %
К2 = 1-1,6129*10-3*(СаО)2	При СаО = 10-25 %
К2 = 0	При СаО > 25 %

К3 – коэффициент, отражающий защищенность объекта от ветрового воздействия и закрепления поверхности зольного пляжа, К3=0,15·0,5=0,075, где 0,15 – коэффициент, учитывающий закрытие отвала высотными элементами рельефа с трех сторон, 0,5 – коэффициент, учитывающий лесополосы по гребню и низовому откосу дамбы, вдоль границ отвала и в СЗЗ шириной 20-150 м.

Таблица 2.4 - Значения поправочного коэффициента К3

Расчет платежей за потребление природных ресурсов в условиях предприятия по добыче огнеупорной глины открытым способом разработки

Принципы определения типа экологической ситуации и ее оценка

Человеческая деятельность как геологическая сила и фактор экологических проблем

Моніторинг атмосферного повітря

Экологическая экспертиза и аудит

Факторы защищенности отвала от пыления	К3
1 Закрытие отвала высотными элементами рельефа: - с одной стороны - с двух сторон - с трех сторон	0,6 0,3 0,15
2 Сооружение сплошных барьеров по периметру дамбы отвала (решетчатые ограды, прокладка пульпопроводов по гребню дамбы и др.)	0,7
3 Лесополосы по гребню и низовому откосу дамбы, вдоль границ отвала и в СЗЗ шириной 20-150 м	0,5-0,15