एक गैसीय प्रवाह का निपटान (आरेख के साथ)
एक गैसीय प्रयास का निपटान!
औद्योगिक इकाई में उत्पन्न एक गैसीय प्रवाह धारा को अंतत: वायुमंडल में छोड़ दिया जाना चाहिए, । इसके निर्वहन से पहले इसे उचित रूप से व्यवहार किया जाना चाहिए ताकि प्रदूषकों की एकाग्रता (कण और गैसीय दोनों) को उनकी अनुमेय सीमा तक लाया जा सके। स्टैक के माध्यम से निर्वहन / निपटान किया जाता है।
एक स्टैक या चिमनी एक ऊर्ध्वाधर बेलनाकार या आयताकार नाली है। जब एक गैसीय धारा को एक ढेर के माध्यम से छुट्टी दी जाती है तो धारा में मौजूद प्रदूषक वायुमंडल में फैल जाते हैं। एक स्टैक मौजूद प्रदूषकों को समाप्त नहीं कर सकता है, लेकिन यह प्रदूषक को एक उपयुक्त ऊंचाई पर छोड़ देता है ताकि प्रदूषक पृथ्वी की सतह पर वापस फैल जाए और मौसम की प्रतिकूल स्थिति के दौरान भी उनकी सांद्रता प्रत्येक प्रदूषक की अनुमेय सीमा से कम हो।
चूंकि एक गैस की धारा एक ढेर से बाहर निकलती है, यह हवा की क्षैतिज दिशा में बहने से पहले अपनी गतिज ऊर्जा और उछाल के कारण कुछ ऊंचाई तक ऊपर की ओर बहती है। गैस स्ट्रीम (स्टैक से निकलने के बाद) में मौजूद प्रदूषक आण्विक और एड़ी प्रसार के कारण क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों दिशाओं में फैल जाते हैं। स्टैक से एक गैस स्ट्रीम का प्रयास और आदर्श स्थिति के तहत परिणामस्वरूप प्लम का प्रोफाइल अंजीर में स्केच किया जाता है। 4.18।
वास्तविक प्लम प्रोफ़ाइल:
वास्तविक प्लम प्रोफाइल डाउनविंड ट्रोपोस्फीयर में तापमान ढाल, पवन वेग और एक स्टैक के तत्काल पड़ोस में स्थलाकृति पर निर्भर करता है। ट्रोपोस्फेरिक तापमान प्रवणता दिन के दौरान आने वाली सौर विकिरण की तीव्रता और रात में क्लाउड कवर की डिग्री पर निर्भर करती है।
एक प्लम में प्रदूषकों का फैलाव ऊर्ध्वाधर वायु गति पर निर्भर करता है जो ट्रोपोस्फेरिक तापमान प्रवणता से उत्पन्न होता है और प्रचलित पवन गति पर भी। उपर्युक्त कारकों के आधार पर वायुमंडलीय स्थिति को विभिन्न स्थिरता वर्गों में वर्गीकृत किया गया है। तालिका 4.15 में पास्किल-गिफर्ड स्थिरता पदनाम सूचीबद्ध हैं।
4.19A के आंकड़े - जी, विभिन्न प्रकार के प्लम प्रोफ़ाइल को वायुमंडलीय स्थिरता स्थितियों के अनुरूप दिखाते हैं।
(ए) सूखे एडियैबेटिक ग्रेडिएंट के सापेक्ष वास्तविक ट्रोपोस्फेरिक तापमान प्रवणता।
एडियाबेटिक तापमान ढाल, - —–
वास्तविक तापमान ढाल, ———————
(b) प्लम प्रोफाइल
टी = तापमान। उ = वायु वेग
Z = ऊंचाई
स्टैक डिजाइन दृष्टिकोण:
धारा 4.8 में यह उल्लेख किया गया है कि जमीन से उपयुक्त ऊंचाई पर अपशिष्ट गैस की धारा के निर्वहन के लिए एक स्टैक का उपयोग किया जाता है। एक बार डिस्चार्ज होने के बाद, अपशिष्ट गैसों के प्रदूषकों (यदि कोई हो, सहित) फैल जाते हैं। उनमें से कुछ अंश पृथ्वी की सतह पर वापस फैल जाते हैं।
एक स्टैक को डिजाइन करने के लिए इसकी ऊंचाई एच एस को ढूंढना होगा, जैसे कि प्रदूषकों की एकाग्रता, जो जमीनी स्तर पर वापस फैल गई है, सबसे खराब वायुमंडलीय परिस्थितियों में भी उनकी संबंधित स्वीकार्य सीमाओं से अधिक नहीं होनी चाहिए। एक स्टैक के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र का अनुमान लगाना भी आवश्यक है ताकि स्टैक के आधार पर दबाव ढेर के माध्यम से गैस धारा के प्रवाह के प्रतिरोध को दूर करने के लिए पर्याप्त हो।
स्टैक ऊंचाई अनुमान:
स्टैक ऊंचाई या तो कुछ अनुभवजन्य संबंधों का उपयोग करके या अर्ध-अनुभवजन्य दृष्टिकोण का उपयोग करके अनुमान लगाया जा सकता है। अनुभवजन्य संबंध मौसम की स्थिति को ध्यान में नहीं रखते हैं, जबकि अर्ध-आनुभविक दृष्टिकोण प्लम वृद्धि, हवा के वेग और मौसम की स्थिति को ध्यान में रखते हैं। यह बिना कहे चला जाता है कि दूसरा दृष्टिकोण स्टैक ऊंचाई का बेहतर अनुमान देता है।
अनुभवजन्य दृष्टिकोण:
नीचे सूचीबद्ध अनुभवजन्य समीकरणों का उपयोग स्टैक ऊंचाई के आकलन के लिए किया जा सकता है:
यदि E की गणना करके H की गणना की जाती है। (4.64e) या (4.64f) 30 मीटर से अधिक होना चाहिए, फिर गणना की गई स्टैक ऊंचाई को स्वीकार किया जाना चाहिए।
अर्ध-अनुभवजन्य दृष्टिकोण:
इस दृष्टिकोण में निम्नलिखित चरणों के माध्यम से स्टैक ऊंचाई का अनुमान लगाया गया है:
स्टेप-मैं:
एक खड़ी ऊंचाई, एच एस, मान लिया गया है, मान लिया गया ऊँचाई धारा 4.8.2.2 में उल्लिखित अनुभवजन्य दृष्टिकोण का उपयोग करके गणना की जा सकती है।
स्टेप-द्वितीय:
प्लम वृद्धि, , H, की गणना एक उपयुक्त अर्ध-अनुभवजन्य समीकरण का उपयोग करके की जाती है। साहित्य में रिपोर्ट किए गए कुछ समीकरणों की धारा 4.8.2.5 में गणना की गई है। ये समीकरण अनुमान पर आधारित हैं कि प्लम वृद्धि दो कारकों से प्रभावित होती है,
(i) स्टैक से जारी करने की धारा का मोमेंटम, और
(ii) स्टैक गैस के घनत्व और भौतिक स्टैक ऊंचाई पर परिवेशी वायु के अंतर के कारण धारा की उछाल। विभिन्न लेखकों द्वारा प्रस्तावित सहसंबंध उनके लिए उपलब्ध आंकड़ों पर आधारित हैं। कुछ लेखकों ने अपने सहसंबंधों को विकसित करते हुए मौसम की स्थिरता की कसौटी पर विचार किया है।
कदम दर बीमार:
प्रभावी स्टैक ऊंचाई एच के रूप में लिया जाता है
स्टेप-चतुर्थ:
Eq का उपयोग करना। (4.67) और अनुमानित एच ई, जमीनी स्तर पर अलग-अलग प्रदूषकों में से प्रत्येक (प्रवाह गैस प्रवाह में मौजूद) की अधिकतम सांद्रता का अनुमान विभिन्न वायुमंडलीय स्थिरता पदनामों के अनुरूप है। यदि वे अपनी संबंधित अनुमेय सीमा के भीतर हैं, तो ग्रहण किए गए एच को वास्तविक स्टैक ऊंचाई के रूप में स्वीकार किया जाता है। यदि नहीं, तो स्टेप II, III और IV के आधार पर पहले की तुलना में एच के एक उच्च मूल्य के आधार पर एक स्वीकार्य एच एस पाए जाने तक दोहराया जाता है जो कि स्टेप IV में निर्दिष्ट मानदंड को संतुष्ट करता है।
एक प्लम में प्रदूषक एकाग्रता प्रोफाइल:
स्थिर स्थिति के तहत एक सतत बिंदु स्रोत से उत्पन्न एक बेर में प्रदूषक एकाग्रता प्रोफाइल को व्यक्त करने वाला एक समीकरण निम्नलिखित मान्यताओं के आधार पर विकसित किया गया है।
और (iii) किसी भी डाउनडाउन स्थान (x, y, z) पर संकेंद्रण प्रोफ़ाइल K- और Z- दिशाओं में गाऊसी सामान्यीकृत संभाव्यता वितरण वक्र का अनुसरण करता है।
उपर्युक्त मान्यताओं के आधार पर एकाग्रता प्रोफाइल का प्रतिनिधित्व करने वाला व्युत्पन्न समीकरण है
जहाँ C x, y, z = किसी स्थान पर प्रदूषक का सांद्रण x, y & z, निर्देशांक रखता है;
Q = प्रति यूनिट समय में उत्सर्जित विशिष्ट प्रदूषक का द्रव्यमान,
यू = ऊंचाई पर हवा का वेग H e,
σ y = y- दिशा में फैलाव गुणांक का मानक विचलन,
और σ जेड । = z- दिशा में फैलाव गुणांक के मानक विचलन।
And v और depend z के संख्यात्मक मान, मौसम की स्थिति, हवा के वेग और क्षैतिज डाउनविंड दिशा में स्टैक बेस से एक स्थान की दूरी पर निर्भर करते हैं, अर्थात, एक्स-समन्वय।
Eq में। (4.66) ग्राउंड परावर्तन के कारण बढ़ी हुई प्रदूषण सांद्रता का प्रतिनिधित्व करता है।
किसी भी एक्स पर किसी भी प्रदूषक की सांद्रता 'तटस्थ स्थिति' के तहत, y = 0 और Z = H e के अनुरूप प्लम केंद्र-रेखा पर अधिकतम होगी। प्लम सेंटर-लाइन के तहत किसी भी प्रदूषक के जमीनी स्तर की एकाग्रता के लिए अभिव्यक्ति होगी
उस
है, उनका अनुपात X से स्वतंत्र है, तो किसी भी विशिष्ट प्रदूषक की अधिकतम जमीनी स्तर एकाग्रता के रूप में व्यक्त की जा सकती है
जहां एक्स मैक्स डाउनडाउन दिशा में स्टैक बेस से दूरी है जिस पर प्रदूषक एकाग्रता जमीनी स्तर पर अधिकतम होगी।
यह उस स्थान पर, एक्स अधिकतम पर, अर्थात्
अलग-अलग गुणात्मक स्थिरता पदनामों के अनुरूप to y और to z के समान रूप से अनुमानित मूल्यों के भूखंडों को क्रमशः छवि 4.20 ए और 4.20 बी में दिखाया गया है।
Pasquill-Gifford स्थिरता पदनाम:
उ: अत्यधिक अस्थिर
बी: मध्यम अस्थिर
सी: थोड़ा अस्थिर
डी: तटस्थ
E: थोड़ा स्थिर
एफ: मध्यम रूप से स्थिर।
इस दृष्टिकोण के बाद this z, x अधिकतम Eq का उपयोग करने का अनुमान है। (4.70) H e Eq की पहले से गणना की गई मूल्य के आधार पर। (4.65)। अनुमानित X z X अधिकतम और एक अनुमानित स्थिरता श्रेणी के अनुरूप, X अंजीर से पढ़ा जाता है। अंजीर से अगला। 4.20 ए ए एक्स (एक्स 4.20 बी से पहले पढ़ा गया) और पहले से ग्रहण की गई स्थिरता श्रेणी के अनुरूप है। O और, y, o z, के अनुमानित मानों का उपयोग करना सी एक्स अधिकतम,, 0, 0 ईक का उपयोग करने वाले प्रत्येक प्रदूषक के लिए गणना की जाती है। (4.69)।
प्रत्येक प्रदूषक के लिए गणना C X अधिकतम इसकी अनुमेय सीमा के साथ तुलना की जानी है। यदि प्रदूषकों में से किसी की भी गणना की गई C X अधिकतम उनकी सीमा से अधिक नहीं है, तो ऊपर उल्लिखित प्रक्रिया को अन्य स्थिरता श्रेणियों में से प्रत्येक के लिए दोहराया जाना है। यदि किसी प्रदूषक के लिए गणना की गई सी एक्स अधिकतम किसी भी स्थिरता श्रेणी के लिए अपनी सीमा से अधिक हो जाती है तो चरण II, III और IV पहले सूचीबद्ध किए गए हैं जो कि संतोषजनक समाधान आने तक पहले से ग्रहण किए गए एच के उच्च मूल्य मान रहे हैं।
अंजीर का जिक्र। ४.२० ए और ४.२० बी यह बताया जाना चाहिए कि X y और X के बीच संबंध काफी हद तक संबंध the v = X y X b से दर्शाया जा सकता है, लेकिन ओ के बीच। और X सहसंबंध से मेल नहीं खाता does z = a z X b
बेहतर सहसंबंध का रूप होगा
वायुमंडलीय स्थिरता पदनाम पर निर्भर करने के लिए ' y a' z m और n के संख्यात्मक मान पाए गए हैं। साहित्य में ' y a' z m और n के विभिन्न अनुमान बताए गए हैं। ऐसा ही एक अनुमान तालिका 4.16 में दिया गया है।
एक बेहतर स्टैक ऊंचाई अनुमान प्रक्रिया ईक के साथ संयोजन में धारा 4.8.2.3 के तहत सूचीबद्ध चरणों का पालन करना होगा। (4.73) Eq का उपयोग करने के बजाय। (4.69)।
प्लम वृद्धि सहसंबंध:
अलग-अलग जांचकर्ताओं ने उचित चर के साथ प्लम वृद्धि (एएच) को सहसंबंधित करने का प्रयास किया है। उनमें से कुछ यहाँ सूचीबद्ध हैं।
1. हॉलैंड का समीकरण संभवतः सबसे पहला है और यह एक सरल है।
जहां ∆H = प्लम वृद्धि, (एम)
यू = पवन वेग, (एम / एस)
यू एस = स्टैक से बाहर निकलने पर स्टैक गैस का वेग, (एम / एस)
डी एस = बाहर निकलने पर स्टैक व्यास, (एम)
बाहर निकलने पर पी = स्टैक गैस का दबाव, (केपीए)
T s = बाहर निकलने पर स्टैक गैस तापमान, (K)
T = भौतिक स्टैक ऊंचाई पर परिवेशी वायु तापमान, (K)
जैसा कि यह समीकरण वायुमंडलीय स्थिरता की स्थिति को ध्यान में नहीं रखता है, हॉलैंड ने सुझाव दिया है कि अनुमानित एएच को 1.1 से कारक तक गुणा किया जाना चाहिए। अस्थिर स्थिति के लिए 1.2 और स्थिर स्थिति के लिए 0.8 से 0.9 तक। बाद के अध्ययनों से पता चला है कि हॉलैंड का समीकरण 2 से 3 के कारक द्वारा एएच के बजाय रूढ़िवादी अनुमान देता है।
2. मूसा और कार्सन ने ऐसे समीकरण प्रस्तावित किए हैं जो नीचे दिए गए स्थिरता मानदंडों पर निर्भर हैं:
3. ASME टास्क ग्रुप ने दो समीकरणों की सिफारिश की है। अस्थिर और तटस्थ स्थितियों के लिए अनुशंसित समीकरण है:
स्टैक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र / व्यास और स्टैक दबाव ड्रॉप का अनुमान:
स्टैक गैस वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
कहा पे
डी एस = औसत स्टैक व्यास, मी।
10-15 m / s की सीमा में एक उपयुक्त स्टैक गैस वेग को मानते हुए स्टैक क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र / व्यास कोq का उपयोग करके अनुमान लगाया जा सकता है। (4.77)।
एक बार स्टैक गैस वेलोसिटी (U s ), स्टैक व्यास (D S ) और स्टैक की ऊँचाई ज्ञात हो जाती है, स्टैक प्रेशर ड्रॉप / स्टैक बेस प्रेशर की गणना एक संशोधित बर्नोली (ऊर्जा संतुलन) समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है, जो नीचे दिया गया है:
उदाहरण 4.5:
एक स्टैक को कोयले से चलने वाली भट्टी के लिए डिज़ाइन किया जाना है जिसमें 500 टी के कोयले में 2% सल्फर, 20% राख और बाकी कार्बन को जलाया जाना है।
निम्नलिखित सूचना / डेटा का उपयोग डिजाइन उद्देश्य के लिए किया जा सकता है:
उपाय:
स्टैक ऊंचाई (एच) अनुमान:
(i) स्टैक ऊंचाई का प्रारंभिक अनुमान अनुभवजन्य दृष्टिकोण Eq के आधार पर प्राप्त किया जाता है। (4.64e)
(ii) Eq का उपयोग करके प्रभावी स्टैक ऊंचाई H e का प्रारंभिक अनुमान प्राप्त किया गया है। (4.65)
एच ई = एच एस +। एच
प्लम वृद्धि ()H) की गणना हॉलैंड के समीकरण, Eq के उपयोग से की जाती है। (4.74)।
(iii) एसओ 2 का जमीनी स्तर अधिकतम एकाग्रता Eq का उपयोग करके गणना की जानी है। (4.73)
a'y, a ' z, m और n को पासक्यूिल-गिफर्ड स्थिरता पदनाम के अनुरूप तालिका 4.16 से पढ़ा जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप जमीनी स्तर पर S0 2 सांद्रता का अधिकतम मूल्य हो सकता है। हवा के वेग U = 4 m / s के अनुरूप टेबल्स 4.15 और 4.16 स्कैन करना यह प्रतीत होता है कि Pasquill- Gifford स्थिरता पदनाम D का परिणाम अधिकतम S0 2 सांद्रता होगा। तालिका 4.16 से एक ' z, a' y m और n पढ़ा जाता है
इसलिए, स्टैक की ऊंचाई जिसके परिणामस्वरूप जमीनी स्तर S0 2 एकाग्रता 80 mg / m 3 के करीब होगी
एच एस = एच ई - = एच = 200 - 31 = 169 मीटर।
स्टैक व्यास, डी एस = 3.06 मीटर।
प्लम धूल जमाव:
धूल कण, जो एक ढेर के माध्यम से उत्सर्जित होते हैं, गैसीय प्रदूषकों की तरह फैल जाते हैं। लेकिन ढेर गैस / वायु की तुलना में आकार और सघन होने वाले कण गुरुत्वाकर्षण बल के कारण उत्सर्जन के तुरंत बाद बसना शुरू कर देते हैं। कण अंत में अपने संबंधित टर्मिनल वेगों को प्राप्त करते हैं। व्यास डीपीआई वाले कण का टर्मिनल वेग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
जहां यू टी, डीपीआई = एक व्यास डीपीआई और घनत्व पी, एम / एस वाले कणों के टर्मिनल वेग
जी = गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण, एम / (एस 2 )
डीपीआई = कण व्यास (एम)
पी ए = परिवेशी वायु घनत्व किलो / (एम 3 )
पी पी = कण घनत्व किलो / (एम 3 )
सी डी = सह-कुशल खींचें
धूल के कणों को गोलाकार सी डी मानकर, कण रेनॉल्ड्स संख्या के आधार पर निम्नलिखित में से किसी एक संबंध का उपयोग करके मूल्यांकन किया जा सकता है;
धूल के कण आखिरकार जमीन पर बस जाते हैं। अपेक्षाकृत बड़े कण प्लम अक्ष के साथ जमा हो जाते हैं जबकि महीन कण चारों ओर जमा हो जाते हैं। चूंकि हवा की दिशा और इसकी गति समय-समय पर बदलती है, फलस्वरूप अभिविन्यास में परिवर्तन होता है।
इसलिए समय औसत धूल जमाव दर X के एक कार्य के रूप में विभिन्न स्थानों पर अनुमानित है, स्टैक बेस से डाउनविंड दूरी। Bosanquet एट अल के अनुसार। स्टैक बेस से दूरी X पर एक बिंदु P पर प्रतिक्षेपण दर के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
एफ = यू, डीपीआई / यू और एक्स / एच ई का एक कार्य (जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4.21)
एच ई = बराबर स्टैक ऊंचाई।
प्लक के अक्षीय तल में बिंदु P पर धूल जमाव की दर Eq का उपयोग करके गणना की जा सकती है। (4.82)
अलग-अलग आकार वाले सभी कणों की कुल जमा दर का अनुमान नीचे दिए गए अनुसार अलग-अलग कणों की दरों को जोड़कर लगाया जा सकता है:
