­­­­­­­­ВВЕДЕНИЕ

Теплоэнергетика является одной из главных отраслей промышленности, включающей в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, созданных для управления потоками теплоты, преобразования теплоты в электрическую и другие виды энергии.. Одной из важнейших проблем энергетической отрасли промышленности является наличие больших объемов газовых выбросов, содержащих вредные газовые компоненты. Характерными для отрасли тепловой энергетики загрязняющими веществами являются: оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, оксид серы и другие.

В настоящее время существует значительное количество методов и техно-логий, позволяющих производить очистку дымовых газов теплоэнергетики от вредных составляющих. Эффективность этих мероприятий достаточно высока, однако существенным их недостатком является высокая стоимость оборудования и эксплуатации, а также сложность технологических процессов.

К тому же использование любого способа снижения вредных выбросов на действующем теплогенерирующем оборудовании, непосредственно связано с проявлением негативного воздействия подобных технологий на уровень надежности этого оборудования.

Практическое применение в отрасли теплоэнергетики какого-либо способа сопряжено с серьезными трудностями, связанными с отсутствием методик, позволяющих производить технико-экономическое обоснование расхода и вида применяемых реагентов, а также оценку с позиций энергетической эффективности и технологической безопасности с точки зрения надежности.

Таким образом, в условиях постоянно растущего энергопотребления необходимо создание эффективных и в то же время малозатратных техноло-

гий и технических средств, которые позволили бы снизить уровень негативного воздействия теплоэнергетики на окружающую среду, а также разработка универсальной методики, позволяющей производить их оценку, сравнение и обоснование.

Загрязнение атмосферного воздуха от отопительных котельных носит локальный характер и может создавать опасные концентрации вредных веществ над определенными промышленными территориями. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами котельных отрицательно сказывается и на здоровье населения.

Именно поэтому на сегодняшний день актуально оценивать влияние теплоэнергетической отрасли на загрязнение атмосферного воздуха.

Целью курсовой работы является изучение загрязнения атмосферного воздуха города Туймазы выбросами ООО « Туймазинские тепловые сети ».

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Общая характеристика отрасли

Теплоэнергетика - является одной из главных отраслей промышленности, включающей в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, созданных для управления потоками теплоты, преобразования теплоты в электрическую и другие виды энергии. Одной из важнейших проблем энергетической отрасли промышленности является наличие больших объемов газовых выбросов, содержащих вредные газовые компоненты. Характерными для отрасли тепловой энергетики загрязняющими веществами являются: оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, оксид серы и другие.

Теплоэнергетика оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода воздуха (О₂), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ). В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.

[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0]

1.1.1 Развитие теплоэнергетики

Развитие теплоэнергетики после Великой Отечественной войны характеризуется исключительно быстрым ростом единичной производительности парогенераторов, возросшей за это время с 200 - 250 т / ч до 2000 т / ч и выше. При проектировании и эксплуатации таких сверхмощных парогенераторов возникают большие трудности как с размещением под ими обычных топочных устройств с многочисленными пылеугольными или газомазутными горелками, так и с контролем и регулированием разветвленных топливовоздушных потоков. Особые трудности возникают в эксплуатации при необходимости поддержания предельно низкого избытка воздуха в топке, без чего невозможно сжигание высокосернистых мазутов без значительных заносов и коррозии конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов. К сожалению, в настоящее время развитие теплоэнергетики не столь масштабно и к тому же существует ряд проблем, требующих решения.

В частности экспертами выделяется несколько основных проблем, оказывающих влияние на развитие теплоэнергетики:

• Износ фондов, по мнению специалистов, достигает 60%. Устарело не только оборудование, но и технологические процессы, что ведет к низкому КПД, потере тепла и многочисленным авариям и утечкам.

• Долговременное отсутствие стратегических проектов, направленных на развитие теплоэнергетики.

• Явная недостаточность нормативно - правовой базы в отрасли.

• Несовершенные технологии по тепло- и энергосбережению, приводящие к росту тарифов.

• На развитие теплоэнергетики влияет и кадровый вопрос. В стране не хватает грамотных специалистов технической квалификации, выпускники ВУЗов имеют лишь теоретические знания, совершенно не обладая практическими навыками.

Важными направлениями научно-технического прогресса в теплоэнергетике являются:

1 создание новых поколений энергооборудования;

2 реконструкция и модернизация действующего оборудования;

3 переход от концепции продления срока службы оборудования к концепции управления ресурсом на базе современных комбинированных методов и критериев с совместным учетом показателей его надежности и эффективности;

4 разработка экологически чистых угольных технологий на основе применения котлов с циркулирующим кипящим слоем, использования водоугольных суспензий, различных схем газификации угля и т. п.;

5 решение научно-технических проблем, связанных с разработкой оборудования на суперкритические параметры пара, технологий получения дешевого оборудования для топливных элементов.

Сегодня наблюдается активное развитие теплоэнергетики во всем мире.

Инновационные программы направлены на более эффективное использование энергетических ресурсов, что способствует развитию экономики, повышению качества жизни населения и укреплению внешнеэкономических позиций.

[http://www.ngpedia.ru/id360827p1.html]

2. Особенности антропогенного загрязнения атмосферного воздуха в городах

1.2.1 Значение атмосферы для человека

Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. В сутки человек в среднем

потребляет около килограмма пищи, до двух с половиной литров воды и кислород из двадцати килограммов воздуха. Но потребляемый воздух должен отвечать определённым санитарным требованиям, иначе он вызовет острые или хронические заболевания. В результате промышленных выбросов воздух многих зарубежных городов загрязнен настолько, что днем почти не видно солнца. Промышленная пыль представляет собой один из основных видов загрязнения атмосферы. Вред, причиняемый пылью и золой, является глобальным. Запыленная атмосфера плохо пропускает ультрафиолетовую радиацию, обладающую бактерицидными свойствами, и препятствующую самоочищению атмосферы. Пыль засоряет слизистые оболочки дыхательных органов и глаз, раздражает кожные покровы человека, является переносчиком бактерий и вирусов, снижает освещенность улиц, заводских зданий, жилищ, вызывая перерасход электроэнергии. Сажа, являющаяся компонентом пыли и представляющая собой практически чистый атмосферный углерод, увеличивает заболеваемость раком легких.

Атмосферный воздух - это источник дыхания человека, животных и растительности, сырьё для процессов горения и синтеза химических веществ; он является материалом, применяемым для охлаждения различных промышленных и транспортных установок, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека, высших и низших животных и растений.

Значение атмосферы в природе и жизни человека огромно:

- защитная - от метеоритов, от чрезмерного нагревания и остывания, от ультрафи­олетовых, рентгеновских и космических лучей;

- распределяет свет;

- придаёт небу голубой цвет;

- распространяет звуки;

- воздух необходим для дыхания и животным, и растениям.

Воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, её животворным источником. Беречь его, сохранять в чистоте - значит сохранять жизнь на Земле. [http://www.km.ru/referats/B34370BA09334E919C7E57BAE08B836F]

1.2.2 Антропогенные загрязнения атмосферы

Главными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые электростан­ции и теплоцентрали, котельные, сжигающие органическое топливо; автотранспорт; черная и цветная металлургия; машиностроение; химическое производство и.т.д.

Источники загрязнения подразделяются на естественные (вулканизм, лес­ные пожары, пыльные бури и др.) и антропогенные (ТЭС, металлургия и др.).

Загрязнения, находящиеся в воздухе, оказывают биологическое воз­действие на организм человека: дыхание затрудняется, осложняется и может при­нять опасный характер.

Экологические последствия загрязнения воздуха:

1.Смог – смесь дыма, тумана и пыли. Образуется всегда при высоком атмосферном давлении (отсутствует ветер).

2. Парниковый эффект. Главная причина – накопление так называемых «парнико­вых газов» - углекислого газа, метана, фреонов, озона, оксида азота и других. При­чины увеличения парниковых газов в атмосфере: сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов. Приводит к повышению средней температуры Земли (глобальное потепление), что в свою очередь приводит к таянию ледников, повышению уровня Мирового океана, заболачиванию территорий и др.

3. Кислотные дожди. Образуются при промышленных выбросах в атмосферу окси­дов серы и азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой,

образуют разбавлен­ные серную и азотную кислоты.

Кислотные дожди приводят к закислению водоемов; снижают устойчивость лесов к засухе, болезням, загрязнениям, что приводит к их деградации; способствуют вымыванию из почвы различных питательных веществ; а также они разрушают памятники архитектуры и другие техногенные объекты.

4. Уменьшение озонового слоя. Озон образуется в стратосфере на высоте 25-30 км под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Благодаря способности за­держивать это излучение озон создаёт экран, защищающий все формы жизни на суше от канцерогенного и мутагенного действия ультрафиолетового излучения.

Загрязнение воздуха хлором и его соединениями, окислами азота ведёт к прогрес­сирующему ослаблению озонового слоя и появлению озоновых дыр. Для охраны озонового слоя необходимо: разрабатывать безвредные хладагенты, способные за­менить фреон в промышленности и быту; разрабатывать экологически безопасные двигатели самолётов и космических ракетных систем; разрабатывать технологии, уменьшающие выбросы окислов азота в промышленности и на транспорте.

Развитие теплоэнергетики также оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода воздуха), на гидросферу (потребление воды, сбросы загрязненных и нагретых вод), на литосферу (потребление ископаемых топлива).

Проблемами загрязнения атмосферного воздуха в теплоэнергетическом комплексе является: низкая эффективность очистки, отсутствие средств и оборудования, улавливания выбросов, отсутствие проведения мониторинга по загрязнению атмосферного воздуха объектами теплоэнергетики.

В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары

воды) и неполного ( оксиды углерода, серы, азота и др.) сгорания. Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Газовое топливо в 3 раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в 5 раз меньше, чем уголь.

Котельные являются крупным источником энергетического загрязнения атмосферы. Они осуществляют выбросов продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

[http://www.km.ru/referats/B34370BA09334E919C7E57BAE08B836F]

1.3 Поведение химических загрязнителей в атмосферном воздухе

 В атмосферный воздух от предприятии теплоэнергетики вы­деляется большой перечень загрязняющих веществ, основными из которых явля­ются: оксид углерода (II), оксид азота (IV), оксид азота (II), оксид серы (IV), пентаксид ванадия, бенз(а)пирен.

Оксид углерода (II) , монооксид углерода , (CO) Бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях) без вкуса и запаха. Горюч.  Молярная масса 28 г/моль.

В атмосфере не рассеивается, так как тяжелее воздуха (p = 1,25 кг/м3). Растворя­ется в воде, однако не реагирует с ней.

Угарный газ – горит:

2CO + O₂ = 2CO₂

Очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Взаимодействует с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин. Признаки отравления: головная боль  и  головокружение; отмечается шум в ушах, одышка, сердцебиение, мерцание перед глазами, покраснение лица, общая сла­бость, тошнота, иногда рвота; в тяжёлых случаях судороги,  потеря сознания, кома.

4 класс опасности

ПДКм.р. = 5 мг/м3

ПДКсс = 3 мг/м3

ПДК р.з = 20 мг/м3

Эффект суммации оксид углерода (II) проявляет с такими веществами как:

азота диоксид, гексан, формальдегид;

азота диоксид, гексен, серы диоксид;

азота диоксид, серы диоксид, фенол.

Оксид азота (IV) ,диоксид азота, (NO₂)

Газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость. Молярная масса = 46 г/моль. В атмосфере не рассеивается, так как тяже­лее воздуха (p = 2,62 кг/м3). Растворяется в воде.

При растворении в воде образуются азотная и азотистая кислоты:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

Окисляет SO₂ в SO₃:

SO₂ + NO₂ = SO₃ + NO

Взаимодействует с осадками и выпадает в виде кислотных дождей, что негативно влияет на растительный и животный мир. Растительность угнетает, а животные, способны к миграции.

Воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемогло­бина.

3 класс опасности

ПДКм.р. = 0,085мг/м3

ПДКсс = 0,4 мг/м3

ПДК р.з = 2 мг/м3

Эффект суммации оксид азота (IV) проявляет с такими веществами как:

диоксид серы;

гексен, серы диоксид, углерода оксид;

серы диоксид, углерода оксид, фенол;

азота оксид (IV), мазутная зола, серы диоксид;

гексан, углерода оксид, формальдегид.

Оксид азота (II) , монооксид азота, (NO)

Бесцветный газ, с характерным сладковатым запахом. Молярная масса 30 г/моль. В атмосфере не рассеивается, так как тяжелее воздуха (p =  1,34 кг/м3). Плохо растворим в воде.

Реагирует с кислородом воздуха:

2NO + O₂ = 2NO₂

В присутствии более сильных восстановителей проявляет окислительные свойства:

2SO₂ + 2NO = 2SO₃ + N₂

При взаимодействии оксидов азота с атмосферной влагой образуются кис­лотные дожди, что губительно для растений и животных. Они угнетают раститель­ность и происходит миграция животных.

Оксид азота (II) токсичен, при вдыхании поражает дыхательные пути. Ока­зывает негативное воздействие на центральную нервную систему. Является кровя­ным ядом, связывается с гемоглобином. При этом образуется нестойкое нитрозосо­единение, которое быстро переходит в метгемоглобин. Симптомы: общая слабость, головокружение, онемение ног. При более сильном отравлении – тошнота, рвота, усиление слабости и головокружения, снижение кровяного давления.

2 класс опасности

ПДКм.р. = 0,4 мг/м3

ПДКсс = 0,06 мг/м3

ПДКр.з =0,3 мг/м3

Эффект суммации оксид азота (II) проявляет с азота диоксидом, мазутной золой, серы диоксидом.

Оксид серы (IV) , диоксид серы, сернистый ангидрид, (SO₂)

В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Молярная масса 64 г/моль. В атмо­сфере не рассеивается, так как тяжелее воздуха (p = 2,63 кг/м3). Растворяется в воде.

При растворении в воде образуется сернистая кислота:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Горит:

2SO₂ + O₂ =(4500C, V₂O₅) = 2SO₃

При взаимодействии диоксида серы с атмосферной влагой образуются кис­лотные дожди, что также губительно для растений и животных.

Очень токсичен. Симптомы при отравлении: насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации — удушье, расстройство речи, затруднение глота­ния, рвота, возможен острый отёк лёгких.

3 класс опасности

ПДКм.р. = 0,5мг/м3

ПДКсс = 0,05 мг/м3

ПДК р.з = 10 мг/м3

Эффект суммации оксид серы (IV) проявляет с такими веществами как:

диоксид азота;

азота оксид, гексен, углерода оксид;

азота диоксид, гексен, углерода оксид;

азота диоксид, углерода оксид, фенол;

вольфрама (IV) оксид;

свинца оксид;

сернокислые медь, кобальт, никель;

триоксид серы, аммиак, оксиды азота.

Пентаксид ванадия (V₂O₅)

Составляет 0,02% от массы земной коры, содержится в минералах. Металл высокой очистки похож на сталь, обладающий высокой термостойкостью и большой прочностью, пластичен.

Ядовитый оранжевый порошок, который может растворятся в воде с образованием различных по составу кислых растворов.

Оказывает общетоксическое (поражение бронхов, изменения во внутренних органах, в органах кровообращения, дыхания, нервной системе, обмене веществ) и раздражающее (глаза, слизистые оболочки) воздействия.