1205_АгеевАА_Практика2

ЭКОЛОГИЯ

Расчет максимально разовых концентраций от выбросов одиночного точечного источника

Практическая работа №2

СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2022 г.

Вариант: 1

Цельработы

Рассчитать максимально приземную концентрацию загрязняющих веществ вблизи устья котельной при сжигании углеводородного топлива.

Задание

Основные выбросы, образующиеся при сжигании твердого углеводородного топлива в котельных разных регионов России, приходятся на такие вещества, как пыль, оксид углерода (CO), оксид азота (NO), диоксид азота (NO2), диоксид серы (SO2), бенз(а)пирен.

Котельныеработаютбезаварийвтечениеотопительногосезонаирасположенывжилойзоне. Рассчитайте относительные концентрации загрязняющих веществ (пыль, оксид углерода, оксид азота,диоксид азота,диоксид серы,бенз(а)пирен) вблизи устьятрубы. Сделайте вывод об уровне выбросов загрязняющих веществ, производимых котельной. (Краткие теоретические сведения и методические указания в конце документа)

1. Внести данныесогласноварианту:

Таблица 3.

3.Рассчитатьзначениеотносительной концентрации загрязняющих веществ с учетом фоновой концентрации ватмосферном воздухе:

5,74

= ___________

4. Сделайтевыводы попроделанной работе:

Ðàссчитàны относительные концентрàции зàгрязняющих веществ.

Ñудя по соотношению (11) у àтмосферы городà неудовлетворительнàя экологическàя обстàновкà.

Краткие теоретические сведения о выбросах загрязняющих веществ

Во всем мире при сжигании различных видов органического топлива трубы промышленных предприятий выбрасывают огромное количество продуктов сгорания (дымовых газов).

Наиболее опасными по степени воздействия на организм человека и выбрасываемыми в значительных количествах с продуктами сгорания являются: оксид углерода (CO), оксиды серы (SO2) и оксиды азота NOx. При вдыхании воздуха с содержанием в нем 0,04 % оксида углерода в

крови человека в соединение с ним вступает до 30% гемоглобина крови, а при содержании0,1 % СО в соединение с ним вступает до 50 % гемоглобина, что отрицательно влияет на общий уровень здоровья человека. Поэтому большое значение имеет контроль концентрации выбросов котельной.

Интенсивное развитие энергетики, промышленности и транспорта неизбежно вызывает рост потребления углеводородного топлива, что, в свою очередь, увеличивает количество продуктов его сгорания, выбрасываемых в атмосферу. По данным многолетнего мониторинга, количество выбрасываемых в атмосферу экологически вредных химических соединений, веществ и элементов продуктов сгорания топлива удваивается каждые 12-14 лет, в связи с чем проблема загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива относится к одной из глобальных проблем современности.

72,5% котельных работают на углях, 9,5% на газе, 6,5% на мазуте, остальные на прочих видах котельно-печного топлива. Годовое потребление топлива составляет порядка 5,5 млн. т у. т., а выбросы загрязняющих веществ в атмосферу достигают – 0,375 млн. тонн. При горении топлива в топках котлоагрегатов происходит соединение горючих элементов топлива с кислородом, сопровождающееся выделением теплоты. При заниженных коэффициентах избытка воздуха или локальном недостатке кислорода при смесеобразовании в топке образуются СО и другие продукты неполного сгорания (водород, углеводороды и сажа), при этом количество выделяющейся теплоты меньше, чем при полном сгорании.

Соединения, выбрасываемые котельными, можно классифицировать по критерию агрегатного состояния:

•Газы, являющиеся основным компонентом выбросов. Сюда относятся углекислый и угарный газы, оксиды серы, бензапирен, оксиды азота.

•Жидкие соединения выбрасываются крупными городскими ТЭЦ. Сюда входят стоки дренажных вод и промышленных канализаций.

•К твердым веществам относятся частицы угля, сажа, зольные соединения. Зола в тех количествах, что поступают в воздух из труб, не причиняет вреда окружающей среде, но некоторые виды топлива могут обладать радиоактивностью и содержать ядовитые вещества, уничтожающие растительность.

Среди газов, поступающих в атмосферу, есть много экологически опасных соединений.

При заниженных коэффициентах избытка воздуха или локальном недостатке кислорода при смесеобразовании в топке образуются СО и другие продукты неполного сгорания (водород, углеводороды и сажа), при этом количество выделяющейся теплоты меньше, чем при полном сгорании. Наибольшей степенью негативного влияния на здоровье человека обладает угарный газ (CO). Он часто становится причиной гибели людей во время пожаров. Хотя при работе котельной в атмосферу выбрасываются небольшие объемы этого газа, но даже они негативно воздействуют на окружающую среду. Углекислый газ (CO2) опасен для живых существ тем, что вызывает

понижение содержания кислорода в атмосфере, влекущее за собой глобальный дефицит питания тканей и органов. Также он способствует появлению парникового эффекта.

Суммарный выход оксидов серы (SО2 и SО3) определяется содержанием серы в топливе.

Горючая сера входит в состав высокомолекулярных органических соединений топлива и в виде колчеданной серы - в минеральную его часть. При сжигании сернистых топлив горючая сера окисляется восновномдо сернистого ангидридаSО2, а 1-5%- до серного ангидридаSО3. В процессе

сжигания топлива часть оксидов серы связывается щелочными компонентами золы и шлака.

Двуокись серы вызывает у человека кашель, хрипы, неприятные ощущения в горле, в высоких концентрациях – спазмы. Ангидрид, реагируя с водяными парами, образует токсичную серную кислоту.

Суммарное количество оксидов азота (NOx), образующееся при горении топлив в топочных

камерах,складывается издвух составляющих,полученных врезультатеокислениякислородомазота воздуха («воздушные» оксиды) и азота топлива («топливные» оксиды). Первая составляющая имеет место во всех случаях независимо от состава топлива и определяется температурой процесса горения, концентрацией азота и кислорода и временем их пребывания в высокотемпературной зоне топки. Оксиды азота NOx (на 95% состоящие из NO) образуются даже при нормальном режиме

горения, а при сжигании природного газа могут на 95-98% определять суммарную токсичность выбросов. Окиси азота обладают высокой токсичностью, угнетают дыхательную функцию. 90% оксидов азота, выбрасываемых из труб котельной, приходится на монооксид.

При сжигании твердогои жидкого топливавокружающую средупоступают твердые продукты сгорания, которые представляют собой смесь летучей золы топлива и коксового остатка. Летучая зола – часть золы топлива, уносимая из котла дымовыми газами. При слоевом сжигании топлива доля уноса золы составляет 10-20%. Основная часть зольности топлива удаляется из котла в виде шлака, некоторое количество оседает на поверхностях нагрева. Коксовый остаток (несгоревшие частицы топлива) при сжигании твердого топлива и частицы сажи при сжигании мазута - это продукты механического недожога топлива. В составе золы, кроме основных компонентов содержатся токсичные микропримеси, в основном это оксиды тяжелых металлов.

По степени воздействия на организм человека бенз(а)пирен отнесен к I классу (вещества чрезвычайно опасные). Иногда БП называют бластомогенным веществом, т.е. веществом, способным вызывать всевозможные опухоли и новообразования в живом организме, как злокачественные (рак и саркома), так и другие (аденома, папиллома и т.п.).

БП является среди них наиболее сильным канцерогеном, его 'принято считать своеобразным индикатором и показателем канцерогенной опасности изучаемой среды.

Механизм канцерогенного действия БП, как и других ПАУ (полициклических ароматических углеводородов), в настоящее время недостаточно ясен. Есть предположение, что опухоли вызывает не сам БП, а продукты его расщепления в организме, называемые в медицине метаболитами.

Канцерогенное действие ПАУ проявляется в результате проникновения в организм, накопленияопределенногоихколичестваиприопределеннойдлительностиконтакта.Очевидно,что накопление канцерогенных веществ в организме зависит от вносимой дозы, скорости их разрушения в организме и выделения как самих канцерогенных веществ, так и продуктов их распада.

Методика расчета рассеивания выбросов загрязняющихвеществ

ватмосферныйвоздух

Методика, принятая Государственным комитетом по охране окружающей среды [Методика

определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. М., 1999],

предназначена для определения выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ с дымовыми газами котлоагрегатов паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлов мощностьюдо25МВт(20Гкал/ч)поданнымпериодическихизмеренийихконцентрацийвдымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива [2].

Методика применяется с 1 января 2000 г.:

•для составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух);

•установления предельно допустимых и временно согласованных выбросов;

•планирования работ по снижению выбросов;

•контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

При f ≥100 коэффициент m и n определяются по формулам: