Министерство образования Российской Федерации новосибирский государственный технический университет

В.К. Макаренко, А.П. Быков, Г.И. Дьяченко

ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ И ЭКОЗАЩИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Часть 2

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Новосибирск 2004

Глава 1. Охрана атмосферного воздуха от загрязнений

1.1. Краткая характеристика атмосферного воздуха

Атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей природной среды, представляющий природную смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Атмосфера по своим физическим свойствам неоднородная как по вертикали, так и по горизонтали.

В атмосфере изменяются такие физические параметры, как температура, давление, плотность, состав и влажность воздуха, содержание твердых и жидких примесей, скорость ветра. Наиболее резко они изменяются по вертикали. Так, температура при подъеме на каждый километр высоты убывает в среднем на 6 - 7°С (в тропосфере). В то же время в горизонтальном направлении на такую же величину температура изменяется на расстоянии в 500 - 600 км. Таким образом, по вертикали температура изменяется примерно в 500 раз быстрее, чем по горизонтали. Вследствие этого при классификации атмосферы на первое место выступает неоднородность ее свойств по вертикали.

В настоящее время по меньшей мере выделяют три признака (принципа), на основе которых атмосферу делят на слои в вертикальном направлении. Это термический режим атмосферы (распределение температуры с высотой), состав атмосферного воздуха и взаимодействие атмосферы с земной поверхностью.

Наиболее отчетливо различие в свойствах слоев атмосферы проявляется в характере изменения температуры воздуха с высотой и величине вертикального градиента температуры. По этому признаку атмосфера делится на пять основных слоев: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. В табл. 1 указаны средние высоты границ этих слоев и наименование переходных слоев. От этих средних высот могут наблюдаться значительные отклонения в зависимости от широты, времени года, метеорологической обстановки и др.

Рис. 1. Зависимость температуры от расстояния до поверхности Земли

По составу воздуха атмосфера делится на гомосферу и гетеросферу. В первом из этих слоев, заключенном между земной поверхностью и уровнем 90 - 95 км, относительный состав основных газов (азота, кислорода, аргона) и молекулярный вес воздуха практически не изменяются с высотой. В гетеросфере (слой выше 90 - 95 км) наряду с молекулярным азотом N2 и кислородом Ог появляются атомарный азот N и кислород О. Вследствие этого молекулярный вес воздуха в гетеросфере уменьшается с высотой. По этому же признаку в атмосфере выделяют озоносферу (20 - 25 км) и ионосферу. Последняя включает в себя несколько слоев (Д - на высоте около 60 км, Е -110 - 140 км, F - выше 220 км) с повышенной концентрацией ионов.

По признаку взаимодействия атмосферы с земной поверхностью атмосферу делят на пограничный слой (все реже называемый также слоем трения) и свободную атмосферу. В пограничном слое (высотой до 1 - 1,5 км) на характер движения большое влияние оказывает земная поверхность и силы турбулентного трения. В этом слое хорошо выражены суточные изменения метеорологических элементов. Скорость ветра, как правило, возрастает вверх по величине и поворачивается вправо по направлению.

Внутри пограничного слоя выделяется приземный слой атмосферы (высотой 50- 100 м), в пределах которого турбулентные потоки тепла, водяного пара и напряжение турбулентного трения можно с достаточной степенью точности считать постоянными (не зависящими от высоты). В свободной атмосфере (выше 1- 1,5 км) в первом (достаточно грубом) приближении силами турбулентного трения можно пренебречь и считать ветер близким к градиентному.

Толщина оболочки воздушного океана, которая окружает земной шар, не меньше тысячи километров - почти в четверть земного радиуса.

Суммарная масса земной атмосферы составляет 5,3-10¹⁸ кг. Нагрузка воздуха на каждый квадратный сантиметр поверхности на уровне моря составляет около 1 кг. Примерно 90 % массы воздуха находится на высоте до15 км, 99 % - до 30 км и 99,99 % - до 48 км от поверхности Земли

Атмосфера регулирует тепловой режим Земли, способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Солнца -практически единственный источник тепла для поверхности Земли. Она определяет и световой режим Земли. Лучистая энергия Солнца частично поглощается атмосферой. Достигшая поверхности Земли энергия частично поглощается почвой и водоемами, морями и океанами, частично отражается в атмосферу.

Газовая оболочка предохраняет планету от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря ей на Земле не бывает резких перепадов от морозов к жаре и обратно. Если бы Земля не была окружена воздушной оболочкой, то в течение только одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200°С: днем стояла бы сильная жара (более 100°С), а ночью мороз (-100°С). Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Именно благодаря атмосфере средняя температура на Земле составляет приблизительно 15°С.

Газовая оболочка спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают эти лучи. Атмосфера защищает нас от «звездных осколков». Метеориты, в подавляющем большинстве не превышающие по величине горошину, под влиянием земного притяжения с огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются в ней в результате трения о воздух и на высоте около 60 -70 км по большей части сгорают (только над Москвой ежесуточно сгорает около двухсот метеоритов). Атмосфера защищает Землю и от крупных космических осколков.

Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, то есть фиолетовые, синие и голубые. По мере удаленности от Земли, а, следовательно, уменьшения плотности и засоренности воздуха цвет неба становится темнее, воздушная оболочка приобретает густо-синюю, а в стратосфере - черно-фиолетовую окраску.

Атмосфера является средой, в которой распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.

Основной потребитель воздуха в природе- флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходим через земные живые организмы, включая человека, примерно за десять лет. Воздух необходим всему живому на Земле. Без пищи человек может прожить пять недель, без воды - пять дней, без воздуха - пять минут.

Потребность человека в воздухе составляет: в состоянии покоя - 5 -10 л/мин; при усилиях - около 30 л/мин; при больших усилиях - до 100 л/мин; в среднем за сутки — около 15 кг. Удельная поверхность легких колеблется от 55 до 90 м². В легких воздух нагревается и увлажняется, из него удаляются посторонние частицы и кислород, а содержание диоксида углерода в нем возрастает.

Нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и определенной его чистоты. От качества воздуха зависят, здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод суши, морей, почв.

Чистый воздух, лишенный пылевидных и газообразных загрязнений, является идеалом, не встречающимся в природе из-за постоянного динамического обмена между атмосферой и земной поверхностью, гидросферой и т. д. Следовательно, даже природный состав воздуха непостоянен. В табл. 2 приведен средний природный химический состав воздуха.

Таблица 2.

Средний газовый состав природной атмосферы

Основные	В сухом воздухе			Во влажном воздухе
газовые	%, по	г/м3	%, по	%, по	г/м7	%, по
компоненты	объему		массе	объему		массе
Азот	78,09	895	75,54	75,65	867	74,08
Кислород	20,94	274	23,13	20,29	265	22,64
Вода	-	-	-	3,12	23	1,97
Аргон	0,93	15,2	1,28	0,9	14Л	1,26
Итого	99,96		99,95	99,96	99,95
основные
компоненты
Прочие	0,04		(),()S	0,04		0,05

В целом за последние 100 лет параметры атмосферы ежегодно изменялись: повышались температура, содержание углекислого газа, метана, закиси азота и т. д.

Последствиями глобальных изменений атмосферы оказываются повышение интенсивности ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, увеличение площади пустынь, повышение уровня Мирового океана, гибель животного мира, рост заболеваемости населения.

1.2. Загрязнение атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферного воздуха понимают изменение его состава при поступлении в него вредных загрязняющих веществ естественного или антропогенного происхождения.

Природные источники загрязнения - пыль космического происхождения, извержение вулканов, пыльные бури, лесные пожары, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения мало изменяется со временем.

Антропогенные источники загрязнения - промышленные предприятия различных министерств, ведомств, транспортные средства, производственные и бытовые отходы, отходы животноводческих комплексов, а также химические вещества, вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуктов от вредителей, болезней, сорняков и т. д.

Вредные вещества естественного и антропогенного происхождения, поступая в атмосферный воздух, вызывают изменение естественного состояния экотопа (атмосферы, воды, почвы). При этом объектами загрязнения являются составляющие биоценозов - растения, животные микроорганизмы.

Вредные вещества вызывают следующие загрязнения экотопа: физическое, тепловое, световое, радиоактивное, химическое, биологическое и наносят эстетический вред.

Выбросы вредных веществ в атмосферный воздух промышленных предприятий различных министерств и ведомств, энергетических систем и транспорта на современном этапе достигли таких размеров, что в ряде городов уровни загрязнения атмосферного воздуха, воды и почвы превышают гигиенические и экологические критерии качества воздуха, почвы и воды.

Каждое промышленное предприятие и транспортное средства имеют свой характерный выброс. Спектр выбрасываемых вредных веществ очень широк. Так, например, автомобиль выделяет 1000- 1200 вредных веществ. Среди них - оксиды азота и углерода, альдегиды, бензапирен и т. д. Спектр органических соединений в отработанных газах автомобилей содержит более 500 вредных веществ.

Таким образом, загрязнение атмосферного воздуха в городах происходит не одним веществом, а множеством загрязняющих веществ. Эти вещества воздействуют не только на окружающую среду, но в ряде случаев значительно влияют на процесс эксплуатации технических средств. Поэтому информация о вредных веществах (и их массе), выбрасываемых в атмосферу имеет большое значение. Данную информацию дает инвентаризация выбросов вредных веществ в атмосферный воздух.

1.3. Основы инвентаризации выбросов вредных веществ в атмосферный воздух

В настоящее время инвентаризация выбросов вредных веществ в

атмосферный воздух осуществляется в соответствии со статьей 22 Федерального закона Российской Федерации «Об охране атмосферного воздуха» и «Положением о государственном учете вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников», утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации 21 апреля 2000 г. № 373.

Инвентаризация выбросов - систематизация сведений о распределении источников выделения и выбросов на территории предприятия, количестве и составе выбросов.

Основной целью инвентаризации выбросов вредных веществ является получение исходных данных, необходимых для:

• установления нормативов предельно допустимых (ПДВ) и временно-согласованных (ВСВ) выбросов вредных веществ в атмосферный воздух;

• оценки степени влияния выбросов вредных веществ на окружающую среду;

• ведения производственного контроля за выбросами и соблюдением установленных нормативов выбросов;

• оценки состояния пылегазоочистного оборудования предприятия;

• ведения форм статистической отчетности;

• планирования работ по охране атмосферного воздуха;

-других специальных случаев установленных законодательством и общеотраслевыми нормативно-техническими документами.

Инвентаризацию проводят все промышленные предприятия, учреждения и организации, в ведении которых находятся производственные подразделения, имеющие выбросы.

1.3.1. Классификация источников загрязнения атмосферного воздуха.

Источники загрязнения воздушного бассейна состоят из источников выделения и источников выбросов вредных веществ в атмосферу.

Источником выделения вредных веществ называется технологический агрегат (установка, устройство, аппарат и т. п.), выделяющий в процессе эксплуатации вредные вещества, а также другие объекты (резервуары и т. д.).

Источники выделения в зависимости от оснащенности специальными газоотводными сооружениями (устройствами) подразделяются на организованные и неорганизованные.

К организованным источникам выделения относят те источники, вредные вещества от которых поступают в систему газоходов или воздуховодов (труба, вентиляционная шахта и т. п.), а сама система позволяет применять для их улавливания соответствующие газоочистные и пылеулавливающие установки.

К неорганизованным источникам выделения относят источники, вредные вещества от которых поступают непосредственно в атмосферу вследствие негерметичности технологического оборудования, транспортных устройств, резервуаров. Сюда же относятся горящие терриконики, пылящие отвалы и т. п.

Источником выбросов вредных веществ называется специальные устройства: труба, аэрационный фонарь, вентиляционная шахта и т. п., посредством которого осуществляется выброс вредных веществ в атмосферу.

Источники выбросов вредных веществ в атмосферный воздух подразделяются на организованные и неорганизованные.

Организованный выброс - промышленный выброс, поступающий в атмосферный воздух через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

Неорганизованный выброс - промышленный выброс, поступающий в атмосферный воздух в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта, отвалов, открытых складов угля и т. д.

Максимально-разовый выброс - максимальное количество вредного вещества, выбрасываемого источником выбросов в единицу времени (г/с).

Суммарный выброс - выброс вредных веществ за год (т/год).

1.3.2. Порядок проведения инвентаризации.

При проведении инвентаризации учитывают все поступающие в атмосферу вредные вещества от всех стационарных источников загрязнения (организованных и неорганизованных), от передвижных источников (автотранспорт, железнодорожный транспорт и т. д.) имеющихся на предприятии.

Работа по проведению инвентаризации включает следующие основные три этапа.

Первый этап - подготовительный. На этом этапе составляется краткая характеристика предприятия, как источника загрязнения атмосферного воздуха. При этом составляются технологические схемы производств так, чтобы наглядно была видна последовательность технологических процессов образования конечной продукции и определяются источники выделения, источники выбросов вредных веществ и точки замеров. Каждое отдельное производство иллюстрируется балансовой схемой материальных потоков с указанием сырья и материалов, используемых в данном производстве, образующихся вредных веществ и их выделения в виде газообразных выбросов, сбросов в водные объекты, твердых отходов и т. д. Составляется карта-схема предприятия и карта-схема района размещения предприятия. На карте-схеме предприятия наносятся: координатная сетка в городской системе координат, основные производства и все источники выбросов вредных веществ в атмосферный воздух. На карте-схеме района размещения предприятия наносятся координатная сетка в городской системе координат, границы территории предприятия, санитарно-защитная зона, жилая зона и основные ориентиры (река, железная дорога и т. д.). Обе карты-схемы ориентированы по сторонам света.

Второй этап - основной. На этом этапе проводится обследование источников выделения и выбросов вредных веществ. Определяются конкретные характеристики:

• параметры источников выброса (высота, диаметр или сечение устья источника);

• параметры газовоздушной смеси на выходе из источника (скорость, объемный расход, температура);

• количество и состав загрязняющих веществ по каждому источнику загрязнения и в целом по предприятию;

- показатели работы газоочистного оборудования.

Третий этап - заключительный. На этом этапе проводится систематизация полученных данных и подготавливается отчет, который включает пояснительную записку с расчетами выбросов по каждому источнику загрязнения атмосферного воздуха и бланки инвентаризации по форме 1-воздух. На основании полученных данных рассчитывается категория опасности предприятия по воздействию на атмосферу по формуле:

М;- масса конкретного вредного вещества выбрасываемого в атмосферный воздух, т/год;

ПДК, - среднесуточная предельно допустимая концентрация конкретного вещества, мг/м³;

п - количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух на предприятии;

a_t - коэффициент, учитывающий класс опасности вещества; для веществ 1-го класса опасности равный а, = 1,7; для 2-го-1,3; для 3-го- 1,0; для четвертого — 0,9.

По величине КОП предприятия делятся на 4 категории опасности по воздействию на атмосферу: первая категория при КОП>10⁶, вторая категория - при значениях 10⁶ > КОП > 10⁴, третья категория - при значениях 10⁴ > КОП > 10³, четвертая категория - при значениях КОП < 10³.

По своей сути категория опасности предприятия является суммой коэффициентов опасности вредных веществ (КОВ).

По величине КОВ вредные вещества делятся на три категории опасности: первая категория - при значении КОВ > 10⁴, вторая категория - при значениях 10³ < КОВ < 10⁴, третья категория - при значениях КОВ < 10³.

1.4. Особенности разработки нормативов выбросов вредных веществ в атмосферный воздух

Основным средством для соблюдения гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха в приземном слое атмосферы и государственного регулирования выбросов вредных веществ в атмосферный воздух является установление нормативов предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферный воздух (далее предельно допустимый выброс).

Нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) для проектируемых и действующих предприятий разрабатываются в соответствии с Законом Российской Федерации «Об охране окружающей среды», ГОСТ 17.2.3.-02-78 «Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями» и другими научно-методическими документами. С вступлением в силу Федерального закона Российской Федерации «Об охране атмосферного' воздуха» от 4 мая 1999 г. устанавливаются следующие нормативы выбросов:

• технические нормативы выбросов;

• предельно допустимые выбросы.

Порядок разработки и утверждения нормативов выбросов вредных веществ в атмосферный воздух определен в постановлении правительства Российской Федерации от 2 марта 2000 г. № 183.

Технический норматив выброса - норматив выброса вредного вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов, оборудования, и отражает максимально допустимую массу вредного вещества в атмосферный воздух в расчете на единицу продукции, мощности, пробега транспортных или иных передвижных средств и другие показатели.

Технические нормативы для оборудования и для всех видов передвижных источников устанавливаются государственными стандартами Российской Федерации.

Технические нормативы выбросов для стационарных источников выбросов вредных веществ в атмосферный воздух и технологических процессов устанавливают специально уполномоченные федеральные органы исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха.

Предельно допустимый выброс - норматив предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии непревышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на ЭКОЛОГИЧССКИС системы, других экологических нормативов.

Временно согласованный выброс - временный ЛИМИ1 выброса вредного вещества в атмосферный воздух, который устанавливаемся Для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого выброса.

Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха - критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допустимое максимальное содержание вредных веществ в атмосферном воздухе и при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.

Экологический норматив качества атмосферного воздуха - критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допустимое максимальное содержание вредных веществ в атмосферном воздухе и при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду.

Качество атмосферного воздуха - совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.

Предельно допустимая (критическая) нагрузка - показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может привести к вредному воздействию на нее.

Нормативы ПДВ для проектируемых и действующих предприятий устанавливаются для каждого источника загрязнения атмосферы по каждому вредному веществу в г/с и т/год.

Основными критериями качества атмосферного воздуха при установлении ПДВ для источников загрязнения атмосферы являются предельно допустимая концентрация вредного вещества для селитебной территории.

При этом требуется выполнение соотношения

С, - расчетная концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха с учетом фоновой концентрации. В дальнейшем в формуле вместо С, принимают С, = С_мр j + С_фь где С_мр , - максимальная расчетная концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферного воздуха. С,|,, сю фоновая концентрация.

Если в воздухе городов или других населенных пунктом концентрации вредных веществ превышают предельно допустимые, а значения ПДВ по причинам объективного характера в настоящее время не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выбросов вредных веществ от действующих предприятий до значений, обеспечивающих соблюдение предельно допустимых концентраций вредных веществ, или до полного предотвращения выбросов.

На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ устанавливают временно согласованные выбросы вредных веществ (ВСВ).

Установление значений ВСВ для действующих предприятий производят по тем же методам, что и ПДВ.

1.5. Защита атмосферного воздуха от загрязнения

Защита атмосферного воздуха от загрязнения включает комплекс технических, технологических и административных мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или, по крайней мере, уменьшение загрязнения атмосферы, являющегося следствием антропогенного воздействия.

Для защиты атмосферного воздуха используют различные способы очистки технологических и вентиляционных газов от взвешенных веществ и газов. Способы и системы очистки пылегазовых потоков характеризуются следующими факторами:

1. Физико-химическими свойствами газового потока: температура, влажность, объем и т. д.; концентрациями загрязняющих веществ: взвешенные вещества (пыль, зола, аэрозоли), оксиды углерода, сернистый газ, углеводороды, оксиды азота и т. д. - соответственно на входе и выходе из пылегазоулавливающего аппарата.

2. Составом используемого пылегазоочистного оборудования: для удаления твердых частиц из газового потока применяют: пылевые камеры, циклоны, фильтры, электрофильтры и т. д.; а для удаления газообразных вредных веществ - абсорберы, камеры дожигания, мокрые скрубберы, турбулентные промыватели и т. д.

3. Привлечением используемых ресурсов: энергии, топлива, воды, реагентов, трудовых ресурсов, дополнительного оборудования.

4. Влиянием процессов очистки на основной технологический процесс: изменяется ли производительность технологического оборудования, вовлекаются ли дополнительные ресурсы, изменяется ли качество продукции, возможно ли использовать в производстве уловленные вещества и отходящие газы.

5. Экономическими характеристиками метода очистки пылегазового потока - это степень очистки газов, производительность, экономичность. При разработке технологических систем очистки пылегазовых потоков любых производств используют вышеперечисленные факторы и технологический регламент эксплуатации пыле- газоочистного оборудования.

Способы очистки пылегазовых потоков можно классифицировать по методам удаления твердых и жидких частиц, по методам удаления газообразных веществ. Классификация систем очистки газовых выбросов по методам удаления загрязняющих веществ из пылегазовых потоков приведена в табл. 3.

1	2
Адсорбция	По видам очищаемых газов (газы с сильным запахом: пары растворителей, пары эфира, пары ацетона, выхлопные газы, сероводород и т. д.); по видам адсорбентов (активированный уголь, адсорбенты оксидные и кремнийсодержащие, импрегнированные сорбенты (с пропиткой); по видам оборудования (сменные контейнеры с адсорбентом, адсорберы с тонкими и высокими слоями адсорбента, с движущимся слоем и с ожиженным слоем).
Конденсация	По видам очищаемых газов (пары вещества с температурой, близкой к точке росы, органические соединения, углеводороды); по конструкции оборудования (с охлаждением при непосредственном контакте и косвенном).
Дожигание	По видам очищаемых газов (углеводороды, органические соединения); по типам горелок (с регулируемой подачей топлива, многоструйные, с предварительным смешиванием, форсунки); по видам топлива (нефть, газ).
Химические методы очистки	По видам улавливаемых веществ (оксид азота, оксид серы); по характеру процесса (некаталитическое восстановление добавками аммиака, селективное каталитическое восстановление, неселективное каталитическое восстановление и т. д.).

При реализации процессов очистки газов от твердых частиц с использованием поглотительных растворов необходимо учитывать, то что с улавливанием твердых частиц одновременно можно улавливать парообразные и газообразные компоненты, что в целом уменьшает затраты на очистку газов от твердых частиц.

Стоимость очистки газов складывается из стоимости установки фильтров и стоимости очистки газов.

Стоимость установки фильтров. Затраты на установку фильтров к капитальным вложениям на очистку 1000 м³ газов в год, которые включают стоимость соответственно фильтра, аппаратов для подготовки газов, газопроводов, постаментов, зданий, шатров (в ряде случаев систем транспорта уловленного продукта и тягодутьевых устройств), а также стоимость контрольно-измерительных приборов, средств автоматики и затраты на монтажные работы.

Стоимость очистки газов. Этот показатель (из расчета очистки 1000 м³/ч газов) слагается из затрат на зарплату, электроэнергию, пар, воду, масло, сжатый воздух и материалы, а также на текущий ремонт, амортизацию оборудования и зданий. При расчете стоимости очистки газов учитываются также затраты на капитальное оборудование, включая вспомогательные (насосы, двигатели, вентиляторы и т. д.).

Ориентировочная стоимость очистки газов в некоторых пылеулавливающих аппаратах приведена в таблице 4.

Таблица 4.

Сравнительная характеристика ориентировочной стоимости очистки и

Пылеулавливающие аппараты	Показатели
	Ориентировочная относительная стоимость (по отношению к циклонам с низким сопротивлением), ед.	Ориентировочный максимальный размер частиц, мкм, улавливающихся с хорошей эффективностью
Инерционные и центробеж­ные пылеуловители: с малым сопротивлением со средним сопротивлением	1 - 1,5 2-3	от 40 до 30 от 25 до 8
Скрубберы: со средним сопротивлением высокоэнергетичные	2,5-4 7-15	от 5 до 2 от 1 до 0,1
Тканевые фильтры	3-7,5	од
Электрофильтры	5-15	от 1,0 до 0,25

Окончательное суждение о преимуществах того или иного аппарата или установки выявляется после длительных опытно-промышленных сравнительных испытаний.

Кроме перечисленных способов очистки газов, возможны и технологические другие методы и способы снижения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух.

Так, например, снижение выбросов оксида серы может осуществляться несколькими путями: использованием топлива с меньшим содержанием серы; предварительным извлечением серы из топлива, связыванием серы в сульфаты и сульфиты в процессе сжигания топлива.

Извлечение серы из жидкого топлива может быть осуществлено на нефтеперерабатывающих заводах с получением малосернистого котельного топлива. В твердом топливе сера содержится в основном в колчедане и органических соединениях. Относительно простому обогащению поддаются угли с большим содержанием колчеданной серы. Так, из подмосковного угля удается извлечь 25 - 30 % серы в виде включений колчедана. Извлечение серы из топлива приводит к его удорожанию.

Наиболее перспективным способом связывания серы в процессе сжигания топлива является его сжигание во взвешенном слое известняка. Для жидкого топлива создается кипящий слой из частиц известняка, в который впрыскивается мазутное топливо. В процессе горения происходит разложение СаСОз на СОг и СаО. Оксид кальция, вступая в реакцию с серой, образует сульфид кальция, который в дальнейшем превращается в сульфат. В случае твердого топлива известняк добавляется к топливу перед его размолом, а затем сероочистка происходит в котле при горении угольной пыли и движении газа по газоходам. Сульфат кальция вместе с золой и непрореагировавшей окисью кальция отделяется в золоуловителях.

При очистке дымовых газов от оксидов азота учитывают, что их образование происходит при высоких температурах. Поэтому для снижения концентрации оксидов азота в дымовых газах необходимо снизить уровень максимальных температур в топке, уменьшить концентрацию кислорода в зоне реагирования и сократить время пребывания газов в зоне высоких температур. Эти мероприятия могут быть осуществлены конструктивным оформлением котлоагрегата и выбором технологического режима. На современных тепловых станциях указанные мероприятия могут быть осуществлены несколькими способами.

За счет снижения избытка воздуха в котлоагрегатах может быть достигнуто снижение образования оксидов азота. Ограничением является неполное сгорание топлива.

За счет возврата 15-30 % дымовых газов в зону горения выбросы оксидов азота можно уменьшить в 2 - 3 раза. Такая частичная рециркуляция газов осуществляется при подаче горячих дымовых газов в систему приготовления пылевидного топлива. На 30 - 50 % можно снизить выброс оксидов азота при двухступенчатом сжигании топлива. В этом случае через горелки подается лишь часть необходимого для горения воздуха. Остальной воздух на дожигание подается дальше по ходу движения газов.

Уменьшить содержание оксидов азота в дымовых газах можно за счет рассредоточения зоны горения по всему объему топки и снижения локальных температур, за счет подачи в топку подогретого воздуха, путем рациональной организации факельного процесса горения, а также за счет уменьшения нагрузки котлоагрегата. При снижении нагрузки на 25 % происходит снижение выбросов оксидов азота при работе на газе на 50 %, а при работе на мазуте и твердом топливе в высокотемпературных топках с температурой более 1600°С-на 20^60%.

Рекомендуемая литература

1. Федеральный закон Российской Федерации «Об охране атмосферного воздуха». - М: Кремль 4 мая 1999 г. № 96-фЗ. - 45 с.

2. Протасов В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Учебное и справочное пособие. - М: Финансы и статистика. 1999.-672 с.

3. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов / Д. А. Кривошеий, Л. А. Муравей, Н. Н. Роева и др.; Под ред. Л. А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

4. Карташев А. Г. Введение в экологию. Учебное пособие. - Томск: Издательство «Водолей», 1998. - 382 с.

5. Иванов О. И., Коган Б. И., Быков А. П. Инженерная экология. Учебное пособие / Под ред. Б. И. Коган. - Новосибирск, НГТУ, Кн. 2. - 143 с, 1995.

6. Иссидоров В. А. Органическая химия атмосферы. - СПб.: «Химия», 1992.-288 с.

7. Глухов В. В. и др. Экологические основы экологии. - СпБ.: «Специальная литература», 1995. - 280 с.

8. В. Н. Ужов, Б. И. Мягков. Очистка промышленных газов фильтрами. -М.: Химия, 1970.-319 с.

9. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ.изд.: В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с анг./Под ред. КилвертаС, Инглунда Г. М. М.: Металлургия, 1988.-760 с.