Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 1 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
ZADANIA PRZYKA
ADOWE Z ROZWI
ZANIAMI
Zadanie 1
Jakie jest stÄ™\
enie wagowe aniliny, je\
eli jej objętościowe stę\
enie 1-godzinne wynosi
0,02ppm (20ppb)? Czy stÄ™\
enie to przekracza wartość odniesienia?
RozwiÄ…zanie
Dane: Szukane:
S = 0,02ppm
S[µg Å" m-3 ] = ?
WO1h = 50 µg Å" m-3 z rozporzÄ…dzenia
Dz.U. 2010 nr 16 poz. 87
Wzór sumaryczny aniliny: C6H5 NH2 .
Masa molowa aniliny: MC H5NH2 = 6Å"12 + 5Å"1+14 + 2Å"1 = 93 g Å"mol-1
6
StÄ™\
enie wagowe obliczamy ze wzoru:
S[ppm]Å" M Å"103
S[µg / m3] =
22,4
0,02 Å" 93 Å"103
S[µg / m3 ] = = 83 µg Å" m-3
22,4
StÄ™\
enie wagowe porównujemy z wartością odniesienia:
S[µg / m3 ] > WO1h
Odp.: StÄ™\
enie wagowe aniliny wynosi 83 µg Å" m-3 i przekracza wartość odniesienia dla
1-godziny, które wynosi 50 µg Å" m-3 .
Zadanie 2
Opad pyÅ‚u zmierzony pÅ‚ytkami Diema wynosi 3,52 g Å" (m2 Å" tydzieÅ„)-1 . ZakÅ‚adajÄ…c staÅ‚ość
zanieczyszczenia powietrza pyłami sprawdzić, czy nie została przekroczona roczna norma
opadu pyłu.
RozwiÄ…zanie
Dane:
Op = 3,52 g Å" (m2 Å" tydzieÅ„)-1
WO(Op ) = 200 g Å" (m2 Å" rok)-1 z rozporzÄ…dzenia
Dz.U. 2010 nr 16 poz. 87
1
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 2 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
Roczny opad pyłu obliczamy przyjmując, \
e w roku jest 52 tygodnie:
Op = 52 Å" 3,52 =183 g Å" (m2 Å" rok)-1
Wyznaczony roczny opad pyły porównujemy z wartością odniesienia opadu pyłu:
Op =183 g Å" (m2 Å" rok)-1 < WO(Op ) = 200 g Å" (m2 Å" rok)-1
Odp.: Roczna norma (wartość odniesienia) opadu pyłu nie została przekroczona.
Zadanie 3
-1
Unos pyÅ‚u z ciepÅ‚owni wynosi 660 kg Å" h . Jako urzÄ…dzenia odpylajÄ…ce zainstalowano bateriÄ™
cyklonów. Sprawdzić, jaka jest sprawność tego odpylacza, jeśli stę\
enie pyłu w gazach
odlotowych wynosi 1,1 g Å" m-3 . StrumieÅ„ objÄ™toÅ›ciowy gazów odlotowych wynosi
Å"
V = 35 m3 Å" s-1 .
RozwiÄ…zanie
Dane: Szukane:
-1
· = ?
U = 660 kg Å" h
s = 1,1 g Å" m-3
Å"
V = 35 m3 Å" s-1
Sprawność baterii cyklonów mo\
na obliczyć z zale\
ności:
100 - · 100 Å" E
E = U Å" · = 100 -
100 U
Aby jednak mo\
na było skorzystać z tej nale\
ności nale\
y najpierw obliczyć emisję
zanieczyszczeń:
Å"
E = s Å" V
3600
-1
E = 1,1Å" 35 = 38,5 g Å" s-1 = 38,5 Å" = 138,6 kg Å" h
1000
2
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 3 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
MajÄ…c emisjÄ™ mo\
na ju\
obliczyć sprawność odpylacza:
100 Å" E
· = 100 -
U
100 Å"138,6
· = 100 - = 79%
660
Odp.: Sprawność baterii cyklonów wynosi 79%.
Zadanie 4
W kotłowni pracuje kocioł olejowy typu TORUS o wydajności cieplnej 200 kW i sprawności
cieplnej 90%. Kocioł pracuje w okresie jesiennym, zimowym i wiosennym na potrzeby
centralnego ogrzewania (tj max. 4400 godzin). Stosowanym paliwem jest olej opałowy.
Åšrednie zu\
ycie oleju opałowego w ciągu roku wynosi 350 hl. Charakterystykę stosowanego
oleju w kotłowni przedstawia tabela 1 (dane pochodzą ze  Świadectwa jakości uzyskanego
od producenta).
Tabela 1. Charakterystyka oleju opałowego
L.p. Parametry Jednostka Wartość
GÄ™stość w temp. 20 °C
1. 0,83
g / cm3
2. Wartość opałowa MJ/kg 42,9
Olej opałowy lekki RBTERM 0,2
W wyniku spalania oleju w kotłach powstają następujące zanieczyszczenia: tlenek węgla,
dwutlenek siarki, tlenki azotu (w przeliczeniu na dwutlenek azotu) i pył PM10. Obliczyć
emisję średnią i maksymalną tych zanieczyszczeń.
RozwiÄ…zanie
Dane: Szukane:
Q = 200kW = 0,2MW Emax = Ez = ?
· = 90%
Esr = E = ?
z
t=4400h
z = PM10, SO2 , NO2 , CO
V = 350 hl = 35 m3
Á = 0,83 kg / m3
Wd = 42,9 MJ / kg
3
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 4 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
Emisję średnią i maksymalną obliczamy z tych samych wzorów, wstawiając jedynie
odpowiednie strumienie spalanego paliwa (strumień średni, strumień maksymalny):
106 100 - ·z
Ez = Å" B Å" Wz Å" , mg / s
3600 100
gdzie: W - wskaz
nik unosu zanieczyszczenia z, kg / m3
z
106/3600 - współczynnik przeliczeniowy jednostki, -
B - zu\
ycie paliwa, m3/h
·z - sprawność redukcji zanieczyszczeÅ„ z w urzÄ…dzeniach oczyszczajÄ…cych, %
Poniewa\
brak jest urzÄ…dzeÅ„ do redukcji zanieczyszczeÅ„, tj. ·z = 0 dlatego wzór na emisjÄ™
redukuje siÄ™ do postaci:
106
E = Å" B Å" Wz , mg / s ( 1 )
z
3600
Wskaz
niki unosu zanieczyszczeń odczytujemy z tabeli 3  dane uzupełniające (wykład 4):
W = 1,8 kg / m3
PM10
WSO = 19 kg / m3
2
W = 5 kg / m3
NO2
WCO = 0,6 kg / m3
Do obliczenia emisji potrzebna jest ilość zu\
ywanego paliwa (strumień paliwa):
- zu\
ycie średnie:
V
B = , m3 / h
t
35 [m3 ]
B = = 7,95 Å"10-3 , m3 / h
4400 [h]
- zu\
ycie maksymalne:
Q [MW] Å"100 [%]Å" 3600
Bmax = , m3 / h
Wd [MJ / m3 ] Å" ·[%]
4
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 5 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
Poniewa\
wartość opałowa wyra\
ona jest na jednostkÄ™ masy paliwa, przeliczamy jÄ… na
jednostkę objętości:
Wd [MJ / m3 ] = Wd [MJ / kg] Å" Á [kg / m3 ]
Wd = 42,9 [MJ / kg] Å" 830 [kg / m3 ] = 35,6 Å"103[MJ / m3 ]
Teraz mo\
na obliczyć strumień maksymalny:
0,2 [MW] Å"100 [%] Å" 3600
Bmax = = 2,25 Å"10-2 [m3 / h]
35,6 Å"103 [MJ / m3 ] Å" 90 [%]
Obliczamy emisjÄ™ podstawiajÄ…c dane liczbowe do wzoru (1):
- emisja maksymalna pyłu PM10
106
E = Å" 2,25 Å"10-2 Å"1,8 =11,25 [mg / s]
PM10
3600
- emisja średnia pyłu PM10
106
E = Å" 7,95 Å"10-3 Å"1,8 = 3,97 [mg / s]
PM10
3600
Analogicznie obliczamy pozostałe emisje zanieczyszczeń:
ESO = 41,95 [mg / s]
ESO = 118,75[mg / s]
2
2
E = 31,25 [mg / s] E = 11,04 [mg / s]
NO2 NO2
ECO = 3,75 [mg / s]
ECO = 1,32 [mg / s]
5
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 6 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
Zadanie 5
W hali poligrafii pracuje w systemie trzyzmianowym maszyna fleksograficzna typu 6C/CI
Sirio średnio 260 dni rocznie. W maszynie fleksograficznej stosowana jest farba
rozpuszczalnikowa o małej lepkości. Farby takie w swoim składzie zawierają: spoiwa,
pigmenty albo barwniki, środki pomocnicze i rozpuszczalniki. Po nało\
eniu na materiał farby
proces utwardzania jej na podło\
u polega na odparowaniu rozpuszczalnika, w wyniku, czego
na podło\
u pozostaje warstwa spoiwa z dodatkami. Åšrednie (w skali roku) zu\
ycie farb i
rozpuszczalników w maszynie fleksograficznej przedstawia tabela 2. Charakterystykę
poszczególnych typów materiałów stosowanych w maszynie fleksograficznej przedstawia
tabela 3.
Obliczyć średnią emisję powstających zanieczyszczeń w hali poligrafii.
Tabela 2. Zu\
ycie materiałów drukarskich w maszynie fleksograficznej
(w skali roku)
Nazwa wyrobu Zu\
ycie, kg
Farba drukarska: Ethyflex High Tech 10150
Farba drukarska: Ethyflex Raster 12455
Rozcieńczalnik do farb drukarskich firmy
15750
SICPA
Tabela 3. Zawartość składników lotnych w wyrobach fleksograficznych
Farba drukarska: Ethyflex High Tech
Gęstość 1 g/cm3
Etanol 17 %
Octan etylu 10 %
Octan izopropylu 34 %
Farba drukarska: Ethyflex Raster
Gęstość 1 g/cm3
Etanol 45 %
Octan etylu 4 %
Octan izopropylu 8 %
Rozcieńczalnik do farb drukarskich firmy SICPA
Gęstość 0,8 g/cm3
Etanol 90 %
Octan etylu 10 %
6
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 7 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
RozwiÄ…zanie
EmisjÄ™ substancji zanieczyszczajÄ…cych R, tj. etanolu, octanu etylu oraz octanu izopropylu
obliczamy ze wzoru:
106
ER = Å" BÅ" XR , mg / s
3600
gdzie: R  rozpuszczalnik (substancja zanieczyszczajÄ…ca)
B - zu\
ycie surowca (kleju, farby, lakieru & ), kg / h
XR  ułamek masowy substancji R w surowcu (kleju, lakierze, farbie), -
106 , 3600 - współczynniki przeliczeniowe jednostki
Zu\
ycie surowca obliczamy ze wzoru:
m
B = , kg / h
t
gdzie t  czas pracy maszyny fleksograficznej:
t = 260 dni Å" 24 h / dzieÅ„ = 6240 h
Obliczenia zu\
ycia farb i rozcieńczalnika:
Nazwa wyrobu Zu\
ycie, kg Zu\
ycie (strumień), kg/h
10150
Farba drukarska:
10150 B = = 1,63[kg / h]
Ethyflex High Tech
6240
Farba drukarska:
2,00 [kg / h]
12455
Ethyflex Raster
Rozcieńczalnik do
2,52 [kg / h]
farb drukarskich 15750
firmy SICPA
7
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 8 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
Obliczenia emisji substancji zanieczyszczajÄ…cych:
Farba drukarska: Ethyflex High Tech
Udział substancji
Substancja
zanieczyszczajÄ…cej Emisja substancji zanieczyszczajÄ…cej
zanieczyszczajÄ…ca
[%] [-]
106
Etanol 17 % 0,17
E = Å"1,63 Å" 0,17 = 77,0 [mg / s]
3600
45,3[mg / s]
Octan etylu 10 % 0,10
153,9 [mg / s]
Octan izopropylu 34 % 0,34
Farba drukarska: Ethyflex Raster
106
Etanol 45 % 0,45
E = Å" 2,00 Å" 0,45 = 250,0 [mg / s]
3600
22,2 [mg / s]
Octan etylu 4 % 0,04
44,4 [mg / s]
Octan izopropylu 8 % 0,08
Rozcieńczalnik do farb drukarskich firmy SICPA
106
Etanol 90 % 0,90
E = Å" 2,52 Å" 0,90 = 630,0 [mg / s]
3600
70,0 [mg / s]
Octan etylu 10 % 0,10
A
ączna emisja wszystkich rozpuszczalników-substancji zanieczyszczających ze wszystkich
farb i rozcieńczalników:
Etanol 77,0+250+630=957 mg/s
Octan etylu 45,3+22,2+70,0=137,5 mg/s
Octan izopropylu 153,9+44,4=198,3 mg/s
Odp.: Emisja średnia substancji zanieczyszczających z hali poligrafii wynosi:
- etanol: 957,0 mg/s
- octan etylu: 137,5 mg/s
- octan izopropylu: 198,3 mg/s.
8
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 9 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
ZADANIA DO SAMODZIUELNEGO ROZWI
ZANIA
Zadanie 1zs
Ile wynosi wartość odniesienia wyra\
ona w ppm dla 1h i roku:
a) ditlenku siarki,
b) acetylenu,
c) nitrobenzenu?
Zadanie 2zs
Obliczyć unos pyłu z elektrociepłowni, w której jako urządzenia odpylające zainstalowano
baterię cyklonów o sprawności 89%. Stę\
enie pyÅ‚u w gazach odlotowych wynosi 1,8 g Å" m-3 ,
Å"
a strumieÅ„ objÄ™toÅ›ciowy gazów odlotowych V = 25 m3 Å" s-1.
Zadanie 3zs
W domku o powierzchni 150 m2 do ogrzewania stosuje się kocioł na węgiel kamienny
(KW-RET) o mocy 15 kW. Obliczyć emisję średnią i maksymalną powstających
zanieczyszczeń wiedząc, \
e:
- kocioł pracuje w okresie grzewczym tj. około 3800 h,
- średnie zu\
ycie węgla wynosi 4,5 Mg/okres grzewczy,
- parametry węgla przedstawia poni\
sza tabela,
- sprawność cieplna kotła wynosi 80%,
- stosowany jest ciÄ…g naturalny.
Parametry węgla kamiennego
zawartość popiołu 10%
zawartość siarki 1%
wartość opałowa 18 MJ/kg
Zadanie 4zs
W hali poligrafii pracuje maszyna do laminowania typu ECO Conver Junior, która pracuje
okresowo (średnio 260 dni w roku) w zale\
ności od rodzaju zleceń w systemie
trzyzmianowym. Laminowanie jest to proces, w którym dwie lub więcej warstwy miękkiego
opakowania sÄ… Å‚Ä…czone razem przy wykorzystaniu czynnika Å‚Ä…czÄ…cego. W procesie
laminowania czynnik łączący (klej + utwardzacz) jest wprowadzany pomiędzy dwoma
warstwami, które pozostają ciągle mokre; a następnie rozpuszczalnik odparowuje poprzez
jedną za warstw (na wskutek dostarczonego ciepła i cyrkulacji powietrza).
Zu\
ycie materiałów w maszynie do laminowania i zawartość składników lotnych w tych
materiałach przedstawiają poni\
sze tabele.
Obliczyć średnią emisję powstających zanieczyszczeń w hali poligrafii.
9
Ochrona powietrza - ćwiczenia Semestr IV
Ćwiczenia 1 Strona 10 z 10
Temat ćwiczeń: Stę\
enie zanieczyszczeń, emisja zanieczyszczeń.
Zu\
ycie materiałów pomocniczych w maszynie do laminowania
Nazwa wyrobu Zu\
ycie, kg
Klej 2542
Utwardzacz 1740
Zawartość składników lotnych w wyrobach do laminarki
Klej
Gęstość 1,14 g/cm3
Etanol 37 %
Octan etylu 43 %
Utwardzacz
Gęstość 1,11 g/cm3
Etanol 65 %
Octan etylu 25 %
10