Идентификация выбросов технических систем

Содержание
Введение
1. Идентификация выбросов техническихсистем
2.Идентификация энергетических воздействий технических систем
3.Идентификация аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации технических систем
Заключение
Списокиспользуемой литературы

Введение
Задачу идентификации негативноговоздействия производства и технических средств на биосферу и техносферу,разработки и применения средств для снижения этого воздействия решаетпромышленная экология. Промышленная экология разрабатывает нормативныепоказатели экологичности предприятий, оборудования и транспорта, определяетпорядок экологической экспертизы при подготовке но­вых: производств и припереходе на новые виды продукции.
Сохранение биосферы, обеспечениебезопасности и здоровья человека — решение этих проблем дол­жно быть цельюспециалиста в любой сфере деятельности при выполнении профессиональныхобязанностей.

1. Идентификация выбросовтехнических систем
Выбросыпромышленных объектов и технических систем при их работе в штатных режимахсостоят:
— изотходящих (отработанных) газов, паров, капель жидкости и твердых частиц,сопровождающих работу технических объектов (на­пример, выбросы цеховпромышленных предприятий, отработанных газов двигателя внутреннего сгорания(ДВС), дымовых газов тепловых электрических станций (ТЭС) и т.п.);
 - извеществ, поступающих в рабочее помещение или в систему вентиляции припроведении технологических операций;
— изутечек рабочих сред из технических систем при нарушении их герметичности как врабочую зону цехов, так и на промышленные площадки.
Массавыбросов М, возникающих при проведении технологических процессов, обычнорассчитывается по формуле
М =mудПk (1 – n ),
где mуд – удельное выделение загрязняющего вещества на единицухарактерного показателя П производственного процесса. Для расчета выбросов изплавильных агрегатов П – производительность плавиль­ного агрегата, т/ч; длярасчета выбросов при электродуговой сварке П – расход электродов, кг/ч; длярасчета выбросов при резке металлов П – произведение длины реза на толщинуразрезаемого металла, м2/ч; при окраске П – расход лакокрасочныхматериалов, кг/ч; k –попра­вочный коэффициент для учета особенностей технологического про­цесса; n –эффективность средств очистки выбросов в долях единицы. При их отсутствии n =0.
Удельныевыделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытыхчугунолитейных вагранках и электродуговых печах производительностью до 7 т/чприведены ниже:

Плавильный агрегат    Пыль     Оксид    Углеводороды   Оксиды   Диоксид
                                              углеводорода         роды           азота         серы
Открытая вагранка       19          200                   2,4             0,014            1,54
Электродуговая             8,1        1,5                    _                  0,29                _
Дляпроцесса ручной дуговой сварки сталей электродами с покрытием mуд на 1 кг электродов составляют: 40 г пыли, 2 гфтороводорода, 1,5 оксидов углерода и азота.
Присжигании топлива (уголь, мазут, природный газ) в котлах ТЭС образуютсянетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Кроме них в атмосферу выбрасываютсяи вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы и азота, летучаязола. Для ТЭС мощностью 1000 МВт характерны выбросы углекислого газа -560;паров воды — 105; диоксида серы -14; оксидов азота — 4 и золы 0,85 т/ч приусловии, что эффективность очистки дымовых газов от летучей золы составляет0,99. Вблизи ТЭС, выбрасывающих такое количество за­грязнителей, образуютсязоны с повышенными над допустимыми концентрациями вредных веществ,протяженностью до 5 км и более.
Рассеиваниеотходящих газов ТЭС в атмосфере обеспечивается их выбросом через высокие трубыи снижением концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы за счеттурбулентной диффузии. Распределение концентраций вредных веществ в приземномслое от организованного высокого источника выбросов.
/>
Распределениеконцентрации вредных веществ в атмосфере у земной поверхности оторганизованного высокого источника выбросов:
А — зона неорганизованного загрязнения; Б — зона перебросафакела; В — зона задымления; Г — зона постепенного снижения уровня загрязнения
Максимальнаяконцентрация примесей в приземном слое прямо про­порциональнапроизводительности источника и обратно пропорцио­нальна квадрату высоты трубы.Повышение температуры и скорости выхода газов из устья трубы приводит кувеличению температурного и инерционного подъема струи, улучшению рассеиваниявредных вы­бросов и снижению их концентраций в приземном слое атмосферы. Врайоне источника выброса образуется несколько характерных зон: зона В –переброска факела, включающая зону неорганизованного загряз­нения А, зона В – задымленияс максимальным содержанием вредных веществ и зона Г, характеризующаясяпостепенным снижением кон­центраций примесей по мере удаления от источника.Зона задымления наиболее опасна и должна исключаться из района жилой застройки.
Основнымдокументом, регламентирующим расчет рассеивания и определения при-земныхконцентраций выбросов ТЭС и промышлен­ных предприятий, является ОНД-86. Всоответствии с этой методикой максимальная приземная концентрация, создаваемаяот одиночного источника, может быть рассчитана по формуле
/>
где А – коэффициент, зависящий от температурногоградиента атмос­феры и определяющий условия вертикального и горизонтальногорассеивания вредных примесей (он зависит от климатической зоны, например дляцентральной части европейской территории России он равен 120); М – массавыброса вредного вещества, г/с; F-коэффи­циент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса ватмосфере (для газов равен 1), для пыли при эффективности очистки газоочистнойустановки более 90 % -2, от 75 до 90 % -2,5, менее 75% — 3); т и п — коэффициенты,учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы (определяются пографическим зависимостям, приведенным в ОНД-86); n — коэффициентучета релье­фа местности (для ровного рельефа — перепад высот не более 50 м на1 км, равен 1); Н — высота трубы, м; Q – расход отходящих газов, м3/с;/> — разность температурвыбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха.
/>/>В приземном слое от источника загрязнений по каждой вредной примесидолжна создаваться такая концентрация, чтобы при сложении с фоновойконцентрацией cф. этой жепримеси, уже имеющей место в атмосфере (за счет других источников), не превы-шаласьпредельно допустимая максимально разовая концентрация, т. е.сmax + cф
Автомобильныйтранспорт при сжигании бензина или дизельного топлива выбрасывает отработавшиегазы, состоящие из нетоксичных паров воды, диоксида углерода, азота, кислородаи водорода, а также из токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота, углеводородов,альдегидов, сажи, бенз(а)пирена и др. Состав отработавших газов ДВС зависит отрежима работы двигателя.
Отработавшиегазы ДВС в городах являются основными загрязни­телями атмосферного воздуха.Поданным обследований концентрации оксида углерода СО, мг/м3, ввоздухе автомагистралей (на краю про­езжей части) можно найти по формуле:
Ссо=1,53N 0,368,
где N –интенсивность движения автомобилей, авт/ч.
Длятранспортных магистралей характерны следующие концентра­ции токсичных веществ,мг/м3, в атмосферном воздухе:
Категорияулицы Оксид Углеводороды Оксиды азота углерода
Магистральные……………………… 16,5...28,2 1,8…3,2 6.8….8,0
Общегородскиенепрерывного движения....54,3...66,0 6,0…7,7 12,6…15,5
Концентрацииоксида углерода и других токсичных компонентов отработавших газов автомобильныхдвигателей достигают наибольших значений на перекрестках. В этом случае:
ссо(пер)= сс о (1 +N2 /N1),
где ссо(пер)– концентрация СО на перекрестке; ссо — то же на главноймагистрали с интенсивностью движения N1; N2 — интенсивность движения навторостепенной магистрали.
Приэксплуатации систем с повышенным давлением возможны утечки газов, паров ижидкостей через уплотнения разъемных соединений, трубопроводов, затворытрубопроводной арматуры (клапаны, вентили) и др.
Утечкигазов Qг (см3/мин)через затворы определяются по формуле
где k — коэффициент, зависящий от класса герметичности, k = 1...10;п — коэффициент, зависящий от вида арматуры, для вентилей n =75 • 10-4, длязатворов п = 2,6 -10-3; р1 — давление среды в трубопроводе,МПа; Dу — диаметр условного прохода, мм.
Объемыутечек газов значительно превышают утечки жидкостей Qж, обычно />
2. Идентификация энергетических воздействийтехнических систем
Приидентификации энергетических воздействий следует исходить из условия, чтонаибольшая интенсивность потока энергии всегда существует непосредственно околоисточника. Интенсивность потока энергии в среде обитания уменьшается обратнопропорционально площади, на которую распределяется энергия, т.е. величине r2, где r — расстояние отисточника излучения до рассматриваемой (расчетной) точки в среде обитания. Еслиисточник, излучающий энергию, находится на земной поверхности, то излучениеидет в полусферическое пространство (S = 2пr2), еслиже источник расположен высоко над земной поверхностью или под ней, тоизлучаемая энергия рассеивается по сферической поверхности (S =4пr2).
Расчетамплитуд вертикальных (горизонтальных) колебаний грунта при вертикальных (горизонтальных)вибрациях фундамента машин с динамическими нагрузками производят по формуле
/>
где Аr — амплитуда колебаний грунта вточках, расположенных на расстоянии г от оси фундамента, являющегося источникомволн в грунте; Ao — амплитуда свободных или вынужденных колебаний при /> - приведенныйрадиус подошвы фундамента (основания). Частоту волн, распространяющихся вгрунте, принимают равной частоте колебаний фундамента машины.
Протяженностьзоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте,которая, как правило, составляет 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах оно нескольковыше). Чаще всего на расстоянии 50...60 м от магистралей рельсового транспортавибрации затухают. Зоны действия вибраций около строительных площадок, кузнечно-прессовыхцехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше имогут иметь радиус до 150… 200 м. Значительно выше вибрации в жилых зданияхмогут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты,трансформаторы и т. п.), а также трассы метрополитена неглубокого залегания. 3Интенсивность звука I (Вт/м2) в расчетной точке окружающей средыпри излучении шума источником со звуковой мощностью Р (Вт) рассчитывают поформуле
/>
где Ф– фактор направленности излучения шума; 5 – площадь, на которую распределяетсязвуковая энергия, м2; k – коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути егораспространения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях; k = 1при отсутствии препятствий и при расстояниях до 50 м.
Значительныеуровни звука и зоны воздействия шума возникают при эксплуатации средствтранспорта:
Шумоваяхарактеристика железнодорожного транспорта оценивается величиной уровня шума Iэкв (дБА), определяемой по формуле
/>
где vr – скорость состава, м/с; vо = 1 м/с.
Расчетныеразмеры санитарно-защитных зон (СЗЗ) (под СЗЗ пони­мается зона, в которойпревышаются установленные нормативами уровни вредного фактора) по фактору шумадля многих промышленных предприятий существенно превышают установленныесанитарными нормами размеры СЗЗ по фактору вредных выбросов, например:
Предприятие, завод Нормативныеразмеры СЗЗ Расчётные размеры СЗЗ по
                   по фактору вредных выбросов,   фактору шума, м
                                     не менее, м
Метизный………………………100                             525
Авторемонтный………………100                             285
Прядильно-ткацкаяфабрика… 50                              475
Обувнаяфабрика……………… 50                               475
Форнитурныйзавод…………. 100                             230
Мясоперерабатывающийзавод 50                                50
Типография……………………50                              355
Домостроительныйзавод……. 100                            300
Фабрика-химчистка……………100                             120
Автобусныйпарк……………… 100                            475
Трамвайноедело……………… 100                           135
Электромагнитноеполе, создаваемое источниками, характеризуется непрерывным распределением впространстве, способностью рас­пространяться со скоростью света, воздействоватьна заряженные частицы и токи, а также на различные тела. Переменноеэлектромагнитное поле является совокупностью двух взаимосвязанных полей –электрического и магнитного, которые характеризуются векторами напряженности,соответственно, Е, В/м и Н, А/м.
Электромагнитноеполе несет энергию, определяемую плотностью потока энергии
I= ЕН, Вт/м2. Приизлучении сферических электромагнитных волн плотность потока энергии взависимости от расстояния от источника определяется по формуле
/>
/>где Рист – мощность, подводимая к источнику, Вт; r –расстояние от источника электромагнитного поля (ЭМП) до расчетной точки, м.Формула справедлива при условии, что, где — длина волны электромагнитногоизлучения, м. Длина волны связана с частотой f, Гц,соотношением где с — скорость распространения электромагнитных волн, м/с.
Опасныезоны источников ЭМП и излучений составляют: — для линий электропередач (ЛЭП) счастотой 0 и 50 Гц в зависимости от напряжения:
Напряжение,кВ… 20 110 330 750 1150
Размерзащитной зоны от крайнего
проводаЛЭП, м ..........……………….10 20 75 250 300
— дляэлектрифицированных железных дорог при напряжении 10...20 кВ защитная зона соответственно10 и 20 м;
/>— для источников радиочастот СВЧ (f = 3х 108: 3 х 1011 Гц) защитная зона составляет 300 м.

3. Идентификация аварийных ситуаций, возникающих приэксплуатации технических систем
Идентификациюопасностей технических систем проводят на основе качественного и количественногоанализа системы «человек – машина – окружающая среда».
Качественныйанализ опасностей начинают с исследования, позволяющего идентифицироватьисточники опасностей. При анализе опасностей всегда принимают во вниманиеиспользуемые материалы, состояние и параметры системы, наличие и состояниеконтрольно-измерительных средств. Качественные методы анализа включают в себяанализ ошибок персонала и ряд других операций.
Источник опасности       Опасность   Вредныеи травмирующие факторы
Сосуд с газом под давлением        Механическийвзрыв.     Летящие осколки. Токсичный газ.
                                                         Утечки из сосуда
Электрическая остановка               Замыканиена корпус      Электрический ток
Подъёмный кран                            Обрыв троса                     Движущийся трос
Нагретый коллектор                      Повреждение тепло-        Теплота
                                                         изоляции
Ядерная установка                         Нарушение герметично-  Радиация
                                                         сти первого контура  
Взрывоопасная смесь                    Химический взрыв            Ударная волна
Количественныйанализ опасностей выполняют для оценки веро­ятности (риска) возник-новениянештатных ситуаций (НшС). Упро­щенно его можно определить соотношением
/>/> где — интенсивность отказов, 1/ч;/> — времяэксплуатации, ч.
Длянекоторых технических систем интенсивность отказов приве­дена ниже:
Типоборудования, соединения, 1/ч
Механическоеоборудование………………………………..10-2 ….10-4
Паровыекотлы………………………………………………. 10-2….10-5
Гидропневмоэлементы……………………………………….10-2….10-4
Трансформаторы……………………………………………...10-3….10-6
Сварныесоединения………………………………………….10-5….10-8
Болтовыесоединения………………………………………..
Вкосмической технике используются следующие нормативные значения интенсивностиотказов в зависимости от типа нештатной ситуации:
/>Тип НшС       Диапазон   , 1/ч        Характеристикачастоты появления
                                                                                                                    НшС
/>НшС, вызывающие усложне-      10-3 >    >10-5                    Умеренно вероятные
 ние программы полета
/>Опасные                                   10-5  >    > 10-7                           Маловероятные
/>Аварийные                           10-7>     >10                     Крайне маловероятные
Катастрофические                

Заключение
 
Внастоящее время разработаны сложные комплексы компьютер­ных программ, способныевычислить вероятность аварии на предпри­ятии, определить величину и характеропасных выбросов, учесть метеорологические условия, рельеф местности,расположение дорог и населенных пунктов и в конечном счете построить карты(изолинии), распределения риска в промышленных и селитебных зонах. Особоевнимание при этом уделяют источникам крупных аварий: АЭС, газопроводам,химическим производствам и др. В качестве веществ с негативными свойствамивыделяют: оксид бериллия, водород, хлор, аммиак, диоксид серы,легковоспламеняющиеся газы и т. п.

Список используемой литературы:
1.        Арустамова Э. А. Безопасностьжизнедеятельности: Учеб. — М., 2003.
2.        Белов С. В. Безопасностьжизнедеятельности: Учеб. — М.: Высшая школа, 2000.
3.        Русак О.Н. Безопасностьжизнедеятельности: Уч. пос.- СПб.: МАНЭ и БЖД, 2000.
4. Экологическое право в России/ Под ред. В.Д. Ермака, О.Я. Сухарева.-М: ИМП, 2003
5. Хван Т.А. Безопасностьжизнедеятельности: Уч. пос. – Ростов- на- Дону: Феникс, 2001