Ứng dụng mô hình BERLIAND mô phỏng sự lan truyền khí thải của Công ty cổ phần xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘIKHOA: MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: Ứng dụng mô hình BERLIAND mô phỏng sự lan truyền khí thải của Công ty cổ phần xi m

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA: MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: Ứng dụng mô hình BERLIAND mô phỏng sự lan truyền khí thải của Công ty cổ phần xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa

Sinh viên thực hiện: 1 Nguyễn Văn Chinh

2 Triệu Anh Hào

3 Phạm Thị Hòa

4 Quang Thị Thương Thương

5 Phan Thị Thu Tiệp

6 Đinh Công Vũ Lớp: DH5QM4

Giảng viên hướng dẫn: Th.s Lê Đắc Trường

HÀ NỘI - 9/2017

Trang 2

MỤC LỤC

1 Đặt vấn đề

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ngày nay dẫn đến sự pháttriển nhanh chóng của sản xuất hàng hoá và quá trình đô thị hoá trên toàn thếgiới Quá trình phát triển kinh tế xã hội một mặt không ngừng cải thiện chấtlượng sống của con người, một mặt tạo ra một loạt các vấn đề suy thoái môitrường trên toàn cầu, đặc biệt là ở những nước đang phát triển Vì vậy việc giữgìn và bảo vệ môi trường đã trở nên vấn đề bức xúc Trong đó, vấn đề bảo vệmôi trường không khí chiếm một vị trí đặc biệt

Trang 3

Hiện nay để đánh giá, dự báo mức độ ô nhiễm môi trường không khí gây

ra thì việc sử dụng các mô hình để dự báo được các diễn biến có thể xảy ra củamôi trường tại các thời điểm, điều kiện khác nhau là rất quan trọng Từ đó giúpcác nhà quản lý lựa chọn các phương án phù hợp để nâng cao chất lượng môitrường

Trong khuân khổ đồ án môn mô hình hóa môi trường, nhóm chúng em xinchọn đề tài: “Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải củacông ty cổ phần xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa”

2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

2.1 Giới thiệu về công ty cổ phần xi măng Bỉm Sơn

Công ty xi măng Bỉm Sơn nằm trong một thung lũng đá vôi và đá sét vớitrữ lượng lớn thuộc phường Ba Đình, thị xã Bỉm Sơn - tỉnh Thanh Hoá Nhàmáy được khởi công xây dựng từ năm 1977 đến năm 1981 do Liên Xô (cũ) thiết

kế, xây dựng và cung cấp toàn bộ thiết bị Ngày 04/03/1980 Chính phủ ra quyếtđịnh số 334/BXD- TCCB thành lập Nhà Máy Xi Măng Bỉm Sơn Ngày22/12/1981 dây chuyền số I đi vào hoạt động, năm 1983 dây chuyền II cũnghoàn thành và đi vào sản xuất với tổng công xuất thiết kế là 1,2 triệu tấn sảnphẩm một năm Ngày 12/08/1993 Bộ trưởng Bộ Xây dựng ra Quyết định số366/BXD – TCLĐ quyết định sát nhập hai đơn vị là Nhà Máy Xi Măng BỉmSơn và Công ty Cung ứng vật tư số 4, đổi tên thành Công ty Xi Măng Bỉm Sơnthuộc Tổng Công ty Xi măng Việt Nam, tổ chức và hoạt động theo điều lệ củaTổng Công ty Xi măng Việt Nam Các sản phẩm của công ty trên thị trường đãthực sự chinh phục được khách hàng, điều này được thể hiện ở các giải thường

và phần thưởng do người tiêu dùng bình chọn và do các cơ quan chức năng traotặng

Với lợi thế nằm gần quốc lộ 1A và đường sắt thống nhất, cách thủ đô HàNội 120 km về phía Nam, cách thành phố Thanh Hoá 35 km về phía Bắc, giaothông khá thuận lợi Nhà máy đặt tại khu vực đông dân cư, có mức tăng trưởng

3

Trang 4

kinh tế khá, là thị trường rộng lớn Bỉm Sơn là vùng có trữ lượng đá vôi rất lớnhàng trăm triệu tấn, chất lượng khá ổn định Với ưu thế của sản phẩm xi măngsản xuất từ phương pháp ướt và chính sách “chất lượng sản phẩm được ưu tiênhàng đầu”, ngay từ những ngày đầu tham gia thị trường, xi măng Bỉm Sơn mangnhãn hiệu “con voi” đã được người tiêu dùng ưa chuộng Sau hơn hai mươi nămhoạt động, Công ty xi măng Bỉm Sơn đã sản xuất và tiêu thụ hơn 20 triệu tấn sảnphẩm các loại góp phần tích cực vào công việc tái thiết đất nước sau chiến tranh

và công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá cũng như thoả mãn nhu cầu tiêudùng của nhân dân trên thị trường rộng lớn từ nam sông Hồng đến cực namTrung Bộ

Những năm gần đây ngành công nghiệp sản xuất xi măng trong nước đã

có những tiến bộ vượt bậc và hiện nay đang từng bước chuẩn bị tham gia hộinhập khu vực AFTA Tuy nhiên xi măng Bỉm Sơn với công nghệ sản xuất theophương pháp ướt đã bộc lộ nhiều nhược điểm: chi phí cho sản xuất cao, tiêu tốnnhiệt năng, tiêu hao điện năng, thiết bị cồng kềnh, mức độ tự động hoá thấp, chiphí nhân công lớn, dẫn đến giá thành sản xuất cao hơn so với các công ty mới rađời có công nghệ sản xuất theo phương pháp khô hiện đại ảnh hưởng đến sứccạnh tranh của xi măng Bỉm Sơn Do vậy công ty đã có dự án cải thiện cải tạonâng cấp dây chuyền số II lên sản xuất theo phương pháp khô hiện đại Công ty

xi măng Bỉm Sơn có diện mạo mới với hai dây chuyền sản xuất xi măng theophương pháp khô hiện đại với tổng công suất 3.8 triệu tấn sản phẩm/ năm

2.2 Một số thông tin cơ bản tại thị xã Bỉm Sơn

a, Về địa hình

Bỉm Sơn là vùng đất thấp dần từ Tây sang Đông Tuy diện tích khôngrộng nhưng Bỉm Sơn vừa có vùng đồng bằng, vùng núi đá, vùng đồi và sôngsuối Vùng đồi núi có diện tích 50,97 km2, chiếm 76,3% Vùng đồng bằng códiện tích 15,19 km2, chiếm 23,7%

Trang 5

b, Về khí hậu

- Chế độ nhiệt : được hình thành theo 02 mùa rõ rệt:

+ Mùa nóng kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm, với nhiệt độ trungbình trên 25°C Tháng 7 là tháng nóng nhất với nhiệt độ trung bình là 28,9°C vàđạt cực đại là trên 40°C

+ Mùa lạnh kéo dài từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau với nhiệt độ trungbình tháng lạnh nhất là 20°C Tháng 1 là tháng rét nhất với nhiệt độ trung bình là16,7°C

- Lượng mưa trong năm: Mùa mưa bắt đầu từ cuối tháng 5 đến tháng 10,mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau Theo báo cáo của Đài khítượng thủy văn tỉnh Thanh Hóa: lượng mưa trong năm tập trung từ tháng 6 đếnhết tháng 10 hằng năm và chiếm khoảng 80% tổng lượng mưa cả năm Lượngmưa cao nhất trong các lần mưa từng ghi nhận được trong khu vực này là 255mm/ngày; Số ngày mưa trung bình là 137 ngày

- Chế độ gió: Trong năm có hai mùa gió chính: Gió mùa Đông Bắc từtháng 11 ÷ tháng 3 năm sau; Gió mùa Đông Nam từ tháng 4 ÷ tháng 11 Mùa hechịu ảnh hưởng của gió Phơn Tây Nam khô nóng

- Vận tốc gió trung bình năm: 2,1m/s

Trang 6

chiếm 7,8%; hộ công nhân chiếm 14,3%; hộ sản xuất nông nghiệp chiếm 0,4%;

hộ lao động tự do chiếm 32%; và hộ hưu trí chiếm 44,1%

- Trên địa bàn phường Ba Đình: Tổng số hộ là 1371 hộ/5093 nhân khẩu;trong đó hộ cán bộ công chức nhà nước chiếm 0,5%; hộ sản xuất kinh doanhchiếm 7,3%; hộ công nhân chiếm 35,2%; hộ sản xuất nông nghiệp chiếm 2,7%;

hộ lao động tự do chiếm 36,2%; hộ hưu trí chiếm 18,2%

Như vậy, qua số liệu thống kê có thể thấy các đối tượng chịu ảnh hưởngnhiều nhất tập trung ở các hộ lao động tự do (34,9%); hộ công nhân (28,9%) và

hộ hưu trí (25,9%)

d, Về kinh tế

Thị xã Bỉm Sơn là một mũi nhọn phát triển công nghiệp của xứ Thanh.Theo thống kê năm 2006, cơ cấu kinh tế của thị xã: Công nghiệp – xây dựng75,2%, Thương mại - Dịch vụ 20,5%, Nông – Lâm nghiệp 4,3%

Trong giai đoạn 2005 - 2010, thị xã đã đạt được những thành tựu kinh tế nhưsau:

− Giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng tăng bình quân hàng năm 13,9%,gấp 1,9 lần so với những năm 2005

− Kinh tế ngoài quốc doanh phát triển nhanh, loại hình phong phú, đa dạng,trên địa bàn thị xã có 233 doanh nghiệp, trong đó có 160 doanh nghiệpsản xuất kinh doanh đạt hiệu quả

− Giá trị dịch vụ tăng bình quân hàng năm 27,6%, gấp 3,4 lần so với năm2005

− Tổng mức bán lẻ hàng hóa năm 2010 ước đạt 678 tỷ đồng, gấp 2,4 lầnnăm 2005

− Giá trị hàng hóa xuất khẩu năm 2010 ước đạt 30 triệu USD

− Mức huy động vốn năm 2010 ước đạt 1.796 tỷ đồng, tăng 2,65 lần năm

2005

Các công ty, xí nghiệp lớn trên địa bàn thị xã:

Trang 7

Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn là doanh nghiệp trọng điểm của tỉnh đóng

trên địa bàn thị xã Công ty với tiền thân là Nhà máy xi măng Bỉm Sơn đượcthành lập vào ngày 4 - 3 – 1980 Ngày 01/05/2006 chuyển đổi thành Công ty cổphần xi măng Bỉm Sơn Là đơn vị anh hùng thời kỳ đổi mới

Nhà máy ô tô VEAM được xây dựng trên địa bàn phường Bắc Sơn, thị xã Bỉm

Sơn Công ty chính thức đi vào hoạt động ngày 28/9/2009 Công suất thiết kế là33.000 xe/năm

Công ty LILAMA5 trên địa bàn phường Ba Đình.

Công ty cổ phần Xây lắp và cơ giới 15 (LICOGI 15) trên địa bàn phường Ba

Đình

2.3 Tổng quan về mô hình Berliand

a, Giới thiệu về phương trình Berliand

Mô hình Berliand còn gọi là lý thuyết nửa thứ nguyên ( hay mô hình K ) Môhình này được Berliand (Nga) hoàn thiện và áp dụng ở Liên Xô

Phương trình xuất phát của mô hình:

+Vx+Vy+Vz=(Kx)+(Ky)+(Kz)

Trong đó:

C - Nồng độ trung bình của chất ô nhiễm (mg/m3)

x,y,z - Các thành phần tọa độ theo 3 trục Ox, Oy, Oz

t - Thời gian

Kx, Ky, Kz - Các thành phần của hệ số khuếch tán rối theo 3 trục Ox, Oy, Oz

7

Trang 8

Vx, Vy, Vz - Các thành phần của tốc độ trung bình theo 3 trục Ox, Oy, Oz

Trang 9

3 Mô phỏng lan truyền ô nhiễm trong môi trường không khí

3.1 Khảo sát thực tế công ty cổ phần xi măng Bỉm Sơn

Qua quá trình tìm hiểu thực tế đã thu thập được các thông số sau:

* Nhóm thông số nguồn thải

Tên ống

khói

Chiềucao (m)

Đườngkính (m)

Nhiệt độ(oC)

Lưulượng ( m3/s)

* Thông số của mô hình

- Hệ số khuếch tán rối ngang là Ko=12m2/s

- Hệ số khuếch tán rối đứng là K1=0.03m2/s

- Số mũ biến thiên tốc độ gió là n=0.14

9

Mô hình Berliand

ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG

+ Hướng, vận tốc(m/s), tần suất gió

+Nhiệt độ không khí xung quanh( o c)

+ Hệ số k1(m 2 /s), k0(m) hay nhiệt

độ tại độ cao 2m, 0,5m ( o C)

+ Tham số n – qui luật biến đổi tốc

độ gió theo độ cao

Trang 10

- Bán kính hạt bụi là rd=20 μm

- Khối lượng riêng hạt bụi là pd=2.3 g/cm3

Trong nội dung báo cáo, chúng ta sẽ tìm hiểu và xây dựng chương trình chạy để tính toán các thông số:Vệt nâng ống khói theo công thức, nồng độ chất

ô nhiễm dọc theo hướng gió , nồng độ chất ô nhiễm tại điểm có tọa độ giá trị cực đại đạt được của nồng độ

3.2 Báo cáo kết quả chạy mô hình

a, Kịch bản với sự phát tán khí SO2

Trường hợp 1 : vận tốc 2m/s, nhiệt độ 27.5 o C

Trang 11

MÔ HÌNH BERLIAND - KỊCH BẢN S02

I Thời gian:

Ngày: 10/08/2010 Giờ: 1

Hệ số n: 0,14

Hệ số K0: 12(m)

Hệ số K1: 0,03(m²/s)

II Chất thải:

Tên chất thải: S02 (Sulfua)

II Điều kiện khí tượng:

Tên trạm khí tượng: Trạm khí tượng

Hướng gió Vận tốc(m/s) Tần suất(%) Nhiệt độ(°C)

Đường kính: 4,5(m) Tải lượng: 127000(mg/s) Vận tốc khí thoát ra khỏi miệng ống khói: 7,86(m/s) Nhiệt độ khí thải: 270(°C)

2 OK2

CSSX:

X: 10000(m) Y: 10000(m) Khoảng cách tới ống khói đầu tiên: 0(m) Chiều cao: 44(m)

3 OK3

CSSX:

IIV Lưới tính:

X: 3000(m) Y: 3000(m) Khoảng cách cột Δx: 100(m) Khoảng cách hàng Δy: 100(m) Chiểu dài: 14000(m)

Trang 12

OK3 31 3,5 127710 6,582389 90 0,3208533556,98

2683 78,013570.5

Phân bố nồng độ ô nhiễm:

Nồng độ tại các điểm nhạy cảm:

Đồ thị nồng độ cực đại

Nồng độ tại nút lưới:

Giá trị lớn nhất: 2,087 tại điểm: (71,71); tọa độ: (10000,10000); so với lưới: (7000,7000)

Ngày 28 tháng 09 năm 2017

Trang 13

Trường hợp 2 : lặng gió, nhiệt độ 18 o C

MÔ HÌNH BERLIAND - KỊCH BẢN S02

I Thời gian:

Ngày: 10/08/2010 Giờ: 1

Hệ số n: 0,14

Hệ số K0: 12(m)

Hệ số K1: 0,03(m²/s)

II Chất thải:

Tên chất thải: S02 (Sulfua)

2 OK2

CSSX:

3 OK3

CSSX:

IIV Lưới tính:

Trang 14

Trang 16

MÔ HÌNH BERLIAND - KỊCH BẢN NO2

I Thời gian:

Ngày: 10/08/2010 Giờ: 1

Hệ số n: 0,14

Hệ số K0: 12(m)

Hệ số K1: 0,03(m²/s)

II Chất thải:

Tên chất thải: NO2 (Nitrit)

2 OK2

CSSX:

3 OK3

CSSX:

IIV Lưới tính:

bình 1 giờ

503 314,1587960.4

Trang 17

17

Trang 18

MÔ HÌNH BERLIAND - KỊCH BẢN NO2

I Thời gian:

Ngày: 10/08/2010 Giờ: 1

Hệ số n: 0,14

Hệ số K0: 12(m)

Hệ số K1: 0,03(m²/s)

II Chất thải:

Tên chất thải: NO2 (Nitrit)

2 OK2

CSSX:

3 OK3

CSSX:

IIV Lưới tính:

Trang 19

Hệ số n: 0,14

Hệ số K0: 12(m)

Hệ số K1: 0,03(m²/s)

II Chất thải:

Tên chất thải: CO (Cacbonic)

2 OK2

CSSX:

3 OK3

CSSX:

IIV Lưới tính:

Cơ sở sản xuất:

19

Trang 20

Trang 21

Ngày 28 tháng 09 năm 2017

21

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	553,23 KB