Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду.

Средние и крупные частицы сажи и золы (более 3 мкм) загрязняют здания, оседают на листьях растений. Мелкие частицы (0,01-3 мкм) витают в воздухе, переносятся на большие растения, выпадают из атмосферы с осадками. Они уменьшают видимость, проникают в дыхательные пути человека и животных. Сажа, обладая рыхлой чешуйчатой структурой с развитой поверхностью, сорбирует токсичные и канцерогенные вещества, в частности бензапирен. Опасны частицы сажи и золы с размером порядка 1 мкм, т.к. они, преодолевая носоглотку, оседают в легких (частицы менее долей микрона не задерживаются легкими). Бензапирен и другие концерагены аккумулируются в клетках, вызывая возникновение злокачественных опухолей и других болезней.

Оксиды серы и азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носоглотки, кожный покров. Присутствие их в воздухе способствует ускорению коррозии металлических конструкций, приводит к закислению почв и вод в результате выпадения кислотных дождей. Диоксид серы в концентрациях более 0,05 мг/нм^3 является ядом для многих представителей флоры, особенно хвойных, причем воздействие резко усиливается при одновременном содержании в воздухе диоксида азота. Оксиды азота к тому же катализируют фотохимические реакции разложения озона, являются исходными продуктами для реакций, приводящих к образованию смогов в больших городах.

Окись углерода - газ без цвета и запаха, практически не растворим в воде. В городах концентрация СО достигает 10 ppm и более. Активно взаимодействует с гемоглобином крови (с образованием карбоксигемоглобина) и даже при низкой концентрации снижает ее способность переносить кислород. При вышеуказанной концентрации вызывает головную боль, снижение умственной деятельности и т.д.

Альдегиды (формальдегид, ацетальдегид, акролеин и др.) при обычных условиях газы или жидкости с резким неприятным запахом, хорошо растворяются в воде. Раздражают дыхательные пути, вызывают кожные заболевания, астматические явления, болезнь крови.

Условия образования и свойства загрязняющих веществ.

Остановимся на условиях образования загрязняющих веществ при сжигании топлива.

Вредные выбросы из топочных устройств котлов содержат в основном летучую золу с недогоревшими частицами топлива (коксовый остаток), окислы серы, азота и углерода, бензапирен.

При сгорании топлива в топках котлоагрегатов происходит соединение горючих элементов топлива с кислородом, сопровождающееся выделением теплоты:

Последняя из трех реакций характеризует неполное сгорание при недостатке кислорода (в случае заниженного коэффициента избытка воздуха или локальном недостатке кислорода при смесеобразовании в топке). В этом случае образуется не только СО и другие продукты неполного сгорания (водород, углероды и сажа), но и уменьшается количество выделяющейся теплоты по сравнению с полным сгоранием. Процесс сажеобразования в топках котлов тесно связан с конструкцией топочно-горелочных устройств и режимом горения топлива.

Различают три метода сжигания топлива: диффузионный (топливо и воздух попадают в топку раздельными потоками), кинетический (Топливо предварительно смешивают с необходимым для полного сгорания количеством воздуха) и диффузионно-кинетический или смешенный. При горении протекают как реакции окисления, так и термического разложения органических соединений топлива, приводящие к появлению в пламени сажистых частиц. Процесс горения сажистых частиц в диффузионной области затягивается, т.к. они перемещаются со скоростью потока газов, а подвод окислителя осуществляется за счет молекулярной диффузии. Выгорание сажистых частиц может прекратиться полностью при омывании пламенем холодных поверхностей. Это явление нередко наблюдается в котельной практике, когда при наличии в дымовых газах кислорода на поверхностях нагрева обнаруживается сажа. При этом в продуктах сгорания могут присутствовать не только сажистые частицы, но и углеводороды. В процессе горения топлив при высоких температурах, углеводороды разлагаются и образуют формальдегид, ацетилен, которые в результате реакций циклизации и дегидратации могут превратиться в канцерогенный бензапирен и другие канцерогены. В условиях недостатка окислителя часть этих канцерогенных углеводородов не сгорает и уходит с дымовыми газами (вместе с сажистыми частицами). При кинетическом методе сжигания топлива следует ожидать минимальное содержание канцерогенов или даже их полное отсутствие в дымовых газах.

Суммарный выброс оксидов серы ( ) определяется содержанием серы в топливе и не может быть исключен за счет каких-либо методов в организации топочного процесса. Сера горючая входит в состав высокомолекулярных органических соединений топлива и виде колчеданной серы – в минеральную его часть. При сжигании сернистых топлив вся присутствующая в нем горючая сера окисляется до сернистого ангидрида .