公害防止管理者大気の過去問の勉強 webテキスト

大規模大気特論 テキスト

大規模大気特論の受験対策用に、過去に出題された内容を中心に、まとめています。
特に、よく出題される重要なポイントを、下線としました。
過去問の解説・補足や、テスト前のおさらい・確認などに、活用できるよう更新していきます。

排煙の拡散


●規模による拡散の違い
規模考慮する距離
数百m
数十km
数百km

●煙突ガスの上昇
上昇度 大上昇度 小
吐出速度が大きい
風速が早い
大気が安定
ガス温度が高い
ガス量が大きい

●煙突ガスの下降
名称説明
ダウンウォッシュ煙突の背後に生じる渦に巻き込まれ、
急激に降下するガスの流れ
ダウンドラフト建物の背後に生じる渦に巻き込まれ、
急激に降下するガスの流れ

●有効煙突高さ
有効煙突高さ=実煙突高さ+運動量上昇高さ+浮力上昇高さ
地上の濃度は有効煙突高さから拡散した場合として算出する。

●最大着地濃度
高い低い
ガス量が大きい
有効煙突が高い
大気が安定
(発生源より距離が遠い)

●モデル
種類モデル名説明
複雑地形の
拡散モデル
VALLEY複雑地形上の最高濃度を予測
CTMD点発生源を対象とし孤立丘の周囲の気流と拡散の予測解析
AERMOD複雑地形状の大気・建屋・対流混合層内の拡散も対応可能
海上および沿岸
拡散モデル
Lyons&Cole沿岸地域で発生するヒュミゲーションの拡散
OCD海上・沿岸モデル、海上での拡散幅の推定法
建屋後流
拡散モデル
ISCEPAの工業発生源を対象としたモデル
PRIMEISCの後継モデル。正規型プルーム拡散式解析
NRC低レベル放射性物質の大気拡散の予測方法
自動車排出ガス
拡散モデル
HIWAYEPAの直線単路部モデル解析
CALINEカリフォルニアの直線単路部モデル
SRI高層ビルに囲まれた道路上の拡散を予測ストリートキャニオンモデル
STREET
CPBM
OSPM
CAR
高密度ガス
拡散モデル
三次元数値解析運動量、質量、エネルギーなどの保存則を利用
スラブ保存則を水平方向および鉛直方向の断面に積分した方程式
正規型プルームパフ
光化学大気汚染
モデル
格子固定した格子点での時間変化を予測数値
流線路空気塊を追跡しながらその時間変化を予測数値

●石油の組成
名称 含有率
(%)
炭素 83~87
水素 11~14
硫黄 5以下
窒素 0.4以下
酸素 0.5以下
金属 0.5以下

●精製工程
名称
ガス
LPG
ナフサ
→ ガソリン
水素化精製:硫黄分などの不純物除去
接触改質:ガソリンのオクタン価の向上
灯油
軽油
残留分 接触分解:重質油を軽質油へ転換
重質油脱硫:重油留分から硫黄分などの不純物除去
      重質油を軽質油留分に分解

●各事業の除去方法
場所 SOx NOx ばいじん
製油所 クラウス法
→スコット法
・低NOxバーナー
・アンモニア触媒還元法
・炭化水素対策
ベーパー吸収設備(ベーパーリターン)
ベーパー凝縮、浮屋根タンク
石炭発電 石灰スラリー吸収法 アンモニア触媒還元法 10~20g/m3
電気集塵装置
石炭は輸入品
微粉炭燃焼(ミルで微粉化)
最もCO2発生が多い
(発電量・発熱量あたり)
重油発電
ガス発電
乾式:アンモニア アンモニア触媒還元法
サーマルNOxのみ
電気集塵装置 白煙防止:90℃再加熱
セメント 不要 無触媒還元法
低NOxバーナー
電気集塵装置
粉塵:バグフィルター
ロータリーキルン:MAX145℃
ごみ焼却 塩化水素と同時除去
アルカリ湿式
消石灰ーバグフィルター
アンモニア触媒還元法
フューエルNOxが多い
3-4/m3 ストーカ炉が主流
ガス化溶融炉が増えている
塩化水素が多量に発生
●排ガスの有害物質
塩化水素:500~1000ppm
NOx:80~200ppm
SOx:50~150ppm
ばいじん:3~4g/m3
水銀:0.1~0.5mg/m3
ダイオキシン:1~10ng-TEQ/m3
鉄鋼 焼結炉:7割発生
石灰スラリー吸収法
アンモニア触媒還元法
低NOxバーナー
コークス炉:強粘炭を1000℃

●計算式
算出値 名称 条件
煙突補正高さ ボサンケの式 大気汚染防止法の
k値規制の有効煙突高さ
(ダウンウォッシュ無し)
 He=Ho+0.65(Hm+Ht)
He:補正煙突高さ Ho:実際の排出口高さ 
Hm:排ガス運動の補正高さ Ht:排ガス温度の補正高さ
ブリッグスの式 ダウンウォッシュ有り時の煙突高さ補正 吐出速度Vg<1.5uなら  He=Ho+2xDx(Vg/u-1.5)
D:煙突の直径
ダウンウォッシュは吐出速度が風速の1.5倍以下で発生、ダウンドラフトは煙突を建屋の2.5倍にする
風速 カルマン 対数分布 u(z)=U*/k・ln(Z/Zo)
u(z):高さZmの風速 U*:摩擦速度 k:カルマン定数 
Zo:地表面粗度長
風速は高さ方向に対数分布である
煙の上昇高さ モーゼスとカーソンの式 ダウンウォッシュ無し  ΔH=(C1VgD+C2QH1/2)/u
ΔH:煙上昇高さ C1、C2:大気安定度定数 
排出速度大、ガス量大で煙は上昇し、風速が大きいと低くなる
Vg:吐出速度 D:煙突出口径 QH:排出熱量(cal/s) 
u:煙突出口の風速
*C1,2の係数は大気不安定な方が大きい(煙は高くなる)
ブリッグスの式 ダウンウォッシュ有り時の煙突高さ補正 a)有風時で安定時
安定時:ΔH=2.6xF1/3x(g/T・dθ/dz)-1/3xu-1/3
不安定、中立:ΔH=1.6xF1/3xu-1/3xL2/3
b)無風時
ΔH=1.4xQH1/4(dθ/dz)-3/8
F:浮力フラックス(=0.0037QH) g:重力加速度 T:温度 
dθ/dz:温位勾配 u:出口の風速 L:排煙の距離
コンカワの式 ダウンウォッシュ無し,有風 ΔH=0.175xQH/u3/4
拡散計算式 パフの式 無風時の瞬間排出の煙の拡散濃度の計算に使用 煙の放出量をQ[m3]、σ[m]を各方向の標準偏差とすると、
 C(濃度)=Q/((2π)3/2・σx・σy・σz)xF(X)F(y)F(z)
*もっと複雑だが覚えられないのでこれで。
ブルームの式 有風時の連続排出煙の拡散濃度を計算 Q[m3/s]、風はx軸方向に風速Uでだけ吹いているとすると
C={Q/(2πuσyσz)}xF(y)xF(z)
拡散幅の推定 パスキルの式 地上風速と日射量、雲量(赤外放射量) 大気安定度を6段階評価し風下距離から拡散幅を対数グラフで求める。
A~Fは順に強、並、弱不安定、中立、弱安定、並安定、強不安定なAで煙源最も近く、
かつ最も高い最大着地濃度、安定度の高いFでは煙源から最も遠く、かつ低い。
不安定なほど(F→A)、拡散幅は大きい
ターナーの式 パスキルとほぼ同等 太陽高度、雲量、地上風速にて7段階(1~7)、日射量を太陽高度にしただけ?
風速はゼロとしているので無風時の式
サットンの式 大気汚染防止法のk値規制になった式 σyとσzが風下距離Xのべき乗に比例する
 σy=Cy・X(1-n/2)/√2 σz=Cz・X(1-n/2)/√2
Cy、Cz、nは大気安定によって決まる係数
最大着地濃度の推定式の元式
最大着地濃度 サットンの式 He:補正煙突高さ
u:煙突出口の風速
Cmax=2Q/eπuHe2・(Cz/Cy) Xmax=(He/Cz)2/(2-n)
最大着地濃度はHe2に反比例し、SO2排出規制(K値)では1本の煙突から排出できる
SO2量はHe2に比例させているのでK値規制は最大着地濃度が一定に保たれる。

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