Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии экологического менеджмента при эксплуатации воздушных судов. Учебное пособие
.pdf
Контроль загрязнения атмосферы от стационарных и передвижных
источников на территории России осуществляется почти в 350 городах.
Система наблюдения включает более 1200 станций и охватывает все города с населением более 100 тыс. жителей и города с крупными промышленными предприятиями. Средства защиты атмосферы должны
ограничивать наличие вредных веществ в воздухе на уровне не выше
предельно допустимых концентраций (ПДК). Чтобы это условие соблюдалось во всех случаях наличия выбросов загрязняющих веществ (ЗВ)
в атмосферный воздух, проводят различные мероприятия:
1) снижение мощности выбросов, т. е. уменьшение количества вы-
брасываемого вещества в единицу времени;
2) защиту атмосферы путем нейтрализации вредных выбросов спе-
циальными системами очистки;
3) нормирование
выбросов как на отдельных предприятиях и устрой-
ствах, так и в регионе в целом.
Например, для снижения мощности выбросов химических загрязнителей либо используют более экологичные виды топлива, либо сжигают
его по новым модернизированным технологиям, либо создают замкнутые производственные циклы.
Для разных топлив (сланцы, бурый уголь, каменный уголь, мазут,
природный
газ и др.) введен суммарный показатель загрязнения атмосферы в баллах, который отражает степень вредного воздействия на человека. Например, для сланцев
= 3,16, подмосковного каменного
K
з.а
угля – 2,02, бурого экибастузского угля – 1,85, природного газа – 0,04.
В настоящее время разработаны и внедрены на многих тепловых
электростанциях методы снижения вредных выбросов на стадиях:
1) подготовки топлива (газификация твердых топлив, десульфуриза-
ция топлива, предварительная термическая обработка угольной пыли,
высокотемпературный подогрев мазута и др.);
2) сжигания топлива (рециркуляция продуктов сгорания, впрыск
влаги в зону горения, снижение температуры горячего воздуха, нестехиометрическое сжигание топлива, двух- и трехступенчатое сжигание
топлива, сжигание в псевдоожиженном слое, сжигание водоугольных
суспензий и топлив, сжигание в шлаковом расплаве, парогазовые установки с кипящим слоем под давлением и др.);
3) охлаждения продуктов сгорания (селективное каталитическое
и некаталитическое восстановление оксидов азота
, озонно-аммиачный
11
метод, радиационно-химический метод, сухие и мокрые методы сероочистки дымовых газов и др.).
Для снижения загрязнения атмосферы эфективны технологии, связанные с локализацией вредных веществ в местах их образования, отводом из помещения или от оборудования и с дальнейшим рассеиванием
через выпускные системы в атмосфере. Если при этом концентрация
вредных
веществ в атмосфере превышает ПДК, то применяют очистку
выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных
в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы. На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха:
вывод токсичных веществ из помещений при помощи общеобмен-
ной вентиляции;
локализация токсичных веществ в зоне их образования местной
вентиляцией;
очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его
возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после
очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;
локализация токсичных веществ в зоне их образования местной
вентиляцией + очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах
+ организация выброса и рассеивание в атмосфере;
очистка технологических газовых выбросов в специальных аппа-
ратах;
очистка отработанных газов энергоустановок, например двигате-
лей внутреннего сгорания, в специальных устройствах и выброс в атмосферу.
Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе
населенных мест устанавливается норматив – предельно допустимый
выброс (ПДВ) вредных веществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических установок. Аппараты
очистки вентиляционных и технологических выбросов
в атмосферу
подразделяются: на пылеуловители (сухие, мокрые, электрические,
фильтры); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные);
аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых
12
примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основные из них – это эффективность
очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность.
Эффективность очистки оценивается по относительной разнице количества вредных веществ в пробах воздуха до и после применения
очистных мероприятий. Широко используются для очистки газов от
частиц пыли сухие пылеуловители – циклоны различных
типов.
Наиболее эффективная очистка газов от мелкодисперсной пыли осуществляется с помощью электрофильтров. Этот процесс основан на
ионизации запыленного газа в зоне коронирующего высоковольтного
разряда, передаче заряда ионов определенного знака частицам примесей и осаждении последних на осадительных электродах, имеющих заряд противоположного знака. Для высокоэффективной очистки выбросов часто
применяют многоступенчатую технологию. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие инженерные решения применяются при решении
задач по высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; очистке от
твердых примесей и
капельной жидкости и др. Многоступенчатую
очистку применяют также в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение. В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на людей проводят специальные
градостроительные мероприятия. Например, делают зональную застройку жилых массивов: близко к дороге располагают полосы зеленых насаждений,
за ними низкие здания, затем – высокие и под их за-
щитой – детские и лечебные учреждения.
Предприятия или их отдельные здания и сооружения, технологические процессы которых служат источником выделения в атмосферный
воздух вредных и неприятно пахнущих веществ, обычно отделяют от
жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ).
Санитарно-защитная зона предприятия – это
буферная зона между
промышленным объектом и нормируемой территорией: жильем, детсадами, школами, спортивными площадками и т. п. Она ограждает жителей близлежащих территорий от негативного воздействия промышленных и других инфраструктурных объектов. Граница СЗЗ устанавливается один раз и бессрочно, при условии, что на предприятии
13
не происходит изменений технологических процессов, не появляются
новые производственные объекты и т. п.
Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть
увеличена при необходимости и надлежащем обосновании не более чем
в три раза в зависимости:
а) от низкой эффективности предусмотренных или возможных для
осуществления методов очистки выбросов в атмосферу;
б
) отсутствия способов очистки выбросов;
в) размещения жилой застройки с подветренной стороны по отношению к предприятию в зоне возможного загрязнения атмосферы;
г) розы ветров и других неблагоприятных местных условий (например, частые штили и туманы);
д) строительства новых, еще недостаточно изученных вредных в санитарном отношении производств.
Размеры санитарно-защитных
зон для отдельных групп или комплексов крупных предприятий химической, нефтеперерабатывающей,
металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности, а также тепловых электрических станций с выбросами, создающими большие концентрации различных вредных веществ в атмосферном воздухе и оказывающими особо неблагоприятное влияние на
здоровье и санитарно-гигиенические условия жизни населения, устанавливают
в каждом конкретном случае по совместному решению Минздрава и Госстроя России. Для повышения эффективности санитарнозащитных зон на их территории высаживают деревья, кустарники
и травы, снижающие концентрацию промышленной пыли и газов. В санитарно-защитных зонах предприятий, интенсивно загрязняющих атмосферный воздух вредными для растительности газами, следует вы-
ращивать
наиболее газоустойчивые деревья, кустарники и травы
с учетом степени агрессивности и концентрации промышленных выбросов. Большое значение для санитарной охраны атмосферного воздуха имеет выявление новых источников загрязнения воздушной среды,
учет проектируемых, строящихся и реконструируемых объектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализацией генеральных планов городов, поселков и промышленных
узлов в части раз-
мещения промышленных предприятий и санитарно-защитных зон.
Наличие эффективной реализуемой на практике нормативной базы
позволяет в полной мере внедрить технологии защиты атмосферного
воздуха от выбросов ЗВ. Федеральный закон «Об охране атмосферного
14
воздуха» всесторонне охватывает эту экологическую проблему, обобщая требования, выработанные в предшествующие годы. Например,
введение правил о запрещении ввода в действие любых производственных объектов (вновь созданных или реконструированных), если они
в процессе эксплуатации станут источниками загрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Получили дальнейшее развитие правила о
нормировании предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Государственным санитарным законодательством только для атмосферного воздуха
были установлены ПДК для 700 химических веществ при изолированном действии и для их комбинаций. Гигиенические нормативы –
это государственное требование к руководителям предприятий. За его
выполнением должны следить органы государственного санитарного
надзора Министерства
здравоохранения и Государственный комитет по
экологии. В ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» предусматриваются
также требования об установлении нормативов предельно допустимых
выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативы
устанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения,
для каждой модели транспортных и других передвижных средств
и установок. Они определяются с таким расчетом, чтобы совокупные
вредные выбросы от всех источников загрязнения в конкретной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществ в воздухе.
Закон предусматривает не только контроль за выполнением его требований, но и ответственность за их нарушение. Специальная статья
определяет роль общественных организаций и граждан в проведении
мероприятий по охране воздушной среды, обязывает
их активно содействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкое участие общественности позволит реализовать положения этого
закона. Так, в нем сказано, что государство придает большое значение
сохранению благоприятного состояния атмосферного воздуха, его восстановлению и улучшению для обеспечения наилучших условий жизни
людей: их труда, быта, отдыха и
охраны здоровья.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 2
1. Определите понятие мониторинга атмосферного воздуха.
2. Опишите структуру системы наблюдения за загрязнением атмо-
сферы на территории России.
15
3. Приведите характеристику основных мероприятий для уменьше-
ния выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
4. Назовите основные типы аппаратов очистки вентиляционных и
технологических выбросов от пыли.
5. Перечислите технологии, внедряемые на угольных тепловых
электростанциях, для снижения вредных выбросов с дымовыми газами.
6. Какие варианты вентиляционных систем реализуются на предпри-
ятиях и в аэропортах
?
7. Сформулируйте принцип работы электрофильтров при очистке
газов.
8. Приведите характеристики аппаратов очистки вентиляционных и
технологических выбросов в атмосферу.
9. Опишите методы улавливания пыли, находящейся в вентиляцион-
ных системах.
10. Назовите различия аппаратов очистки вентиляционных и техно-
логических выбросов в атмосферу.
11. Какие инженерные решения применяются при решении задач по
высокоэффективной очистке газов
?
12. Какие органы государственного управления устанавливают раз-
меры санитарно-защитных зон для отдельных групп или комплексов
крупных предприятий?
13. Какие специальные градостроительные мероприятия применяют
для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на людей?
14. Приведите краткую характеристику санитарно-защитной зоны
предприятия.
15. Какие мероприятия проводятся для повышения эффективности
санитарно-защитных зон?
16. Сформулируйте роль
нормативной базы при внедрении техноло-
гий защиты атмосферного воздуха от выбросов ЗВ.
17. Какие органы государственного санитарного надзора должны сле-
дить за выполнением гигиенических нормативов?
18. Приведите технологии выполнения гигиенических нормативов.
19. Сформулируйте алгоритм оценки экологической опасности сово-
купных вредных выбросов от всех источников загрязнения в данной
местности.
20. Дайте характеристику роли
общественных организаций и граждан
в осуществлении мероприятий по охране воздушной среды в Федеральном законе «Об охране атмосферного воздуха».
16
ГЛАВА 3
ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
КАК ПЕРЕДВИЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
В 2017 году в мире средний расход топлива авиакомпаний на одного
пассажира составил 3,4 л / 100 км (69 миль на галлон ‑US ), что
на 24 % меньше, чем в 2005 г., но по мере роста трафика на 60 %,
до 1,643 млрд пассажиро-километров, выбросы
до 163 млн т при 99,8 г
СО /км
на пассажира. В 2018 г. у авиакомпаний
2
США было потребление топлива в размере 58 миль на галлон ‑US
(4,06 л / 100 км) на одного коммерческого пассажира для внутренних
рейсов, или 32,5 г топлива на километр, при этом генерировалось 102 г
выбросов
на РПК (пассажиропоток на километр, или RPK
СО
2
в международной терминологии). Используется также показатель отношения выполненного пассажирооборота к предельному, т. е.
RPK/ASK). К 2018 г. авиакомпаниями достигнут трафик в объеме
4,3 млрд пассажиров с 37,8 млрд вылетов и 8,26 трлн РПК, среднее
расстояние в 1920 км (1040 морских миль), согласно ICAO. Объем
перевозок увеличивается, удваиваясь каждые 15 лет, несмотря
стоянно внешние потрясения, – в среднем на 4,3 % в год. Рост трафика опережает повышение топливной эффективности, потребление
энергосберегающего топлива и выбросы продолжают расти одновременно.
выросли на 16 %
СО
2
на по-
17
3.1. ХАРАКТЕРИСТИКА АЭРОДРОМНОГО КОМПЛЕКСА
Рассматривается аэродромный комплекс. Основными передвижные источники загрязнения атмосферного воздуха для этого объекта –
летательные аппараты, осуществляющие пассажирские и грузовые перевозки. Современные воздушные суда оснащены силовыми установками – ТРДД (турбореактивный двухконтурный двигатель), которые
практически заменили АПД (авиационные поршневые двигатели). Расход топлива современного среднемагистрального самолета, совершающего перевозки на расстояние
в несколько тысяч километров, составляет не менее 10 т. Процессы прогрева силовых установок, руления на
взлетно-посадочной полосе при взлете и приземлении являются важными этапами полета летательных аппаратов в целом. Примерное соотношение выбросов загрязняющих веществ в аэропорту приведено
в табл. 3.1. Основное количество выбросов загрязняющих веществ приходится на долю
летательных аппаратов. Уровень химического загрязнения атмосферного воздуха в районе размещения аэропорта зависит от
нескольких основных факторов, среди которых экологические характеристики силовых установок летательных аппаратов, интенсивность воздушного движения (количество взлетов и посадок при известной полезной нагрузке), организация перемещения воздушных судов по территории взлетно-посадочной полосы (ВПП)
и мест стоянок. В современных
аэропортах принимаются меры для оптимального перемещения и размещения летательных аппаратов, пассажирских и грузовых потоков.
Таблица 3.1
Соотношение выбросов загрязняющих веществ в аэропорту
Источник
выбросов
загрязняющих
веществ
Летательный
аппарат
Спецмашины 29 13 % 13 % 3,5 %
Системы за-
правки топливом
Окись угле-
рода (СО)
(всего 100 %)
70 79 % 86 % 96 %
1 8 % 1 % 0,5 %
Углеводороды
и их соедине-
ния
(всего 100 %)
18
Соединения
азота
(всего 100 %)
Частицы
(сажа)
(всего 100 %)
Уровень концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе аэропорта определяется природными факторами: розой ветров,
временем года, геологическими особенностями местности и др. Особенности загрязнения атмосферного воздуха в районе аэропорта от воздушных судов обусловлены режимами, временем работы и конструкциями
силовых установок. Выбросы загрязняющих веществ наблюдаются на
этапах запуска, прогрева, остановки, перемещения
летательного аппарата на уровне земной поверхности. Выбросы загрязняющих веществ от
силовых установок воздушных судов во время взлетно-посадочных этапов полета (высоты до 900 м – около 1000 футов) существенно влияют
на параметры атмосферного воздуха в районе аэропорта. По правилам
ИКАО эти высоты относятся к зоне аэропорта. В гражданской авиации
принято термин «
аэропорт» понимать в смысле комплекса, включающего аэродром (взлетно-посадочная полоса (ВПП), места стоянок), инфраструктуру (зоны приема, обработки грузопассажирских потоков,
здание аэровокзала, грузовой терминал, прилегающая территория), пространство совершения взлетов и посадок до высоты 900 м, устройства,
обеспечивающие безопасность полетов (антенны дальнего, ближнего
приводов, системы локаторов), диспетчерскую службу, вспомогательную технику
(заправщики, машины-аккумуляторы, автобусы, автомобили сопровождения и другая техника). Это не полный перечень всех
служб и технических средств, обеспечивающих надлежащую работу
аэропорта. Для унификации анализа работы силовых установок воздушного судна разработан условный взлетно-посадочный цикл (ВПЦ), который принят ИКАО в качестве стандартного в международной практике расчетов
и сравнений в области экологии атмосферного воздуха
аэропортов. Определена Международная стандартная атмосфера
(МСА), определяющая атмосферные условия, по отношению к которым
должны корректироваться эксплуатационные параметры силовых установок воздушных судов. В частности, к исходным данным стандартных
атмосферных условий относятся: высота на уровне моря, стандартная
абсолютная влажность 0,00629 кг воды/кг сухого воздуха (
относительная влажность 60 %), температура 15 ºС (288 К), атмосферное давление
760 мм рт. ст. МСА используется для пересчета экспериментально полученных значений параметров работы двигателей летательных аппаратов (ЛА) для сравнения с нормативными показателями и других аналитических оценок. Выбросы ЗВ зависят от режима работы двигателя летательного аппарата (ЛА). В процессах взлета
используется от 85 до 100 %
19
максимальной мощности (тяги) двигателя ЛА. Двигатель ЛА характеризуется «установленной» тягой, одобренной при сертификационных
испытаниях в рамках Авиационных правил (АП). В настоящее время
действуют правила АП-34, в которых определяют «относительную
тягу» (тяга, развиваемая двигателем на данном режиме работы, по отношению к максимальной тяге). Например, при рулении величина относительной тяги
находится в пределах 0,03…0,09, в момент начала движения с места повышается до 0,7. Этапы руления являются расчетными
случаями при определении концентрации ЗВ от выбросов силовых установок ЛА. Характерная продолжительность этапов руления для разных
аэропортов находится в широком диапазоне значений. Это связано
с длиной и профилем рулежных дорожек конкретного аэропорта и
интенсивностью взлетно-посадочных операций в рассматриваемый момент. Собрана статистика продолжительности этапов руления по ряду
крупнейших аэропортов мира, что позволило нормировать выбросы ЗВ
в атмосферу в окрестности аэропортов при наиболее неблагоприятных
условиях эксплуатации ЛА. Например, общее время руления, равное
26 мин, разбивается на два промежутка: этап руления на взлете равен
19 мин, при посадке – 9 мин. Влиянием переходных процессов между
основными режимами работы двигателей пренебрегают, следуя результатам измерений (рис. 3.1) Выбросы ЗВ зависят от режима работы двигателя ЛА. В процессах взлета используется от 85 до 100 % максимальной мощности (тяги) двигателя ЛА.
Взлет
Здание аэровокзала
Рис. 3.1. Схема стандартного взлетно-посадочного цикла ИКАО
20
Посадка
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]