Розділ 5 захист повітряного басейну при спалюванні палива
Для оцінки токсичності різних речовин, які містяться у продуктах згорання палива вводиться поняття гранично припустимої концентрації (ГПК).
Гранично припустимі концентрації (ГПК) – це максимальні концентрації речовин, які не викликають патологічних змін у організмі людини (вимірюється у мг/м3).
ГПК визначається на рівні дихання людини (1,5 м від поверхні Землі).
ГПК бувають:
максимально разові (ГПК м.р.);
середньодобові (ГПК с.д.);
робочої зони (ГПК р.з.).
Гранично припустимі концентрації різних речовин, які втримуються в димових газах, представлені в таблиці 5.1.
Таблиця 5.1 - ГПК різних речовин, які втримуються в димових газах
Речовина |
Хімічна формула |
Гранично припустимі концентрації, мг/м3 |
||
максимально разові |
середньодобові |
робочої зони |
||
Діоксид азоту |
NО2 |
0,085 |
0,04 |
5 |
Сірчастий ангідрид |
SО2 |
0,5 |
0,05 |
10 |
Оксид вуглецю |
СО |
5,0 |
1,0 |
20 |
Бензопірен |
С20Н12 |
- |
10-6 |
0,00015 |
Оскільки в продуктах згорання палива одночасно знаходяться різні токсичні речовини, то проявляється ефект аддетивності (суми), який виражається умовою:
(5.1)
де с1, с2, …, сn – концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі в одній і тій же крапці місцевості; ГПК1, ГПК2, …, ГПКn – гранично припустимі концентрації відповідних шкідливих речовин в атмосферному повітрі.
Якщо у продуктах згорання міститься SО2 і NО2, то
.
У промислових центрах джерелом забруднення повітря є викиди котлів, печей, транспорту і побутові викиди. Для оцінки впливу кожного джерела забруднення на стан повітря було введене поняття гранично припустимі викиди (ГПВ), вимірюються у г/с або т/год. У випадку, коли неможливо забезпечити ГПВ, які вимагаються, уводять поняття тимчасово узгоджені викиди (ТУВ), вимірюються у г/с або т/год. Вони більші, ніж ГПВ.
Основними забруднювачами повітря, які поступають з продуктами горіння палива, є тверді частки (пил і сажа), оксиди азоту, оксиди сірки, оксиди вуглецю та вуглеводні.
Тверді частки в основному викидаються при спалюванні вугілля у вигляді летючої золи. По розмірам на 50 % - це частки, розміром менше 1 мкм. Вони наносять шкоду сільському господарству. При спалюванні мазуту викидаються частки сажі.
Оксиди сірки – це SО2 і SО3. Небезпека є в тому, що поєднуючись з водяною парою, вони дають кислоти Н2SО3 і Н2SО4. Представляють небезпеку для будівельних металевих конструкцій (корозія). Окрім того, оксиди сірки є причинами кислотних дощів. Причиною утворення оксидів сірки є сірка, яка присутня у самому паливі. Тому у США дозволяють спалювати паливо з вмістом сірки не більше 1 %.
Оксиди азоту займають перше місце по токсичності і по збиткам, які вони наносять. У процесі горіння утворюється NО, як з азоту самого палива, так і з азоту повітря. Оксид азоту – це безкольоровий і малотоксичний газ, але вступаючи у реакцію з киснем повітря він доокислюється до NО2:
2 NО + О2 → 2 NО2
Ця реакція протікає при великій концентрації NО, а при малій концентрації NО у приземному шарі атмосфери NО поєднується з азотом:
NО + О3 → NО2 + О2
Оксиди вуглецю (СО і СО2). Небезпека СО полягає у тому, що він вступає у реакцію з гемоглобіном крові, утворюючи карбоксігемоглобін. Джерелами викидів СО є в основному транспорт та аглофабрики металургійних комбінатів. Для зменшення викидів СО на транспорті застосовують каталітичне очищення. СО2 сприяє парниковому ефекту.
Вуглеводні. Найбільш небезпечний бензопірен. Він викликає ракові захворювання. Бензопірен з’являється тоді, коли має місце погана якість спалювання палива.