Сжигание топлива в котельных

 

 

Оглавление

Введение………………………………………………………………………3

1 Выбросы в атмосферу  на территории городов ………………………..5

2 Сжигание топлива в котельных…………………………………..…….11

Заключение……………………………………………………………………16

Список литературы…………………………………………………………...17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Степень загрязнения воздуха зависит, как правило, от степени урбанизированности и промышленного развития территории (специфика предприятий, их мощность, размещение, применяемые технологии), а также от климатических условий, которые определяют потенциал загрязнения атмосферы. Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.

 Цель работы: рассчитать выбросы при сжигании топлива в котельных.

 

 

 

 

 

Выбросы в атмосферу на территории городов

Промышленное предприятие или любой другой объект, от которого загрязняющие выбросы попадают в окружающую среду, является источником загрязнения. Так источниками выбросов являются и дымовые трубы заводов и котельных, и технологические установки и дефлекторы, тепловозы и самолеты, и даже улицы, по которым движется транспортный поток. 
Выбросы объектов, являющихся источниками загрязнения окружающей среды, подразделяются на организованные и неорганизованные. К первой группе относятся выбросы, осуществляемые через построенные газоотходы и трубы. А неорганизованными выбросами считаются промышленные отходы, попадающие в атмосферу в виде направленных газовых потоков по причине поломки или разгерметизации оборудования или недостаточному отсосу газа. 
Само по себе деление выбросов на организованные и неорганизованные создано с целью определения подхода к источнику выбросов и установления контроля за ними. 

Выбросы тепловых, атомных электростанций и котельных установок. 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, углеводороды и другие) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т. угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3 , 120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологичное газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях – радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы — отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Выбросы черной и цветной металлургии. При выплавке одной тонны стали, в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, фосфор, мышьяк, и другие. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке медных, сульфидных руд, при производстве алюминия.

Выбросы химического производства. Выбросы этой отрасли, хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах).

Выбросы самолетов и тепловозов. Самолеты выбрасывают в атмосферу огромное количество углекислого газа и водяного пара, оксиды азота и сажу. 10% выбросов парниковых газов приходятся на долю самолетов. Также в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад  в загрязнение  среды.

При работе тепловоза в атмосферу поступают такие загрязняющие вещества как сажа, оксид углерода, оксид и диоксид азота.

«Каждый житель Земли — это и потенциальная жертва стратегических (трансграничных) загрязнений».Под трансграничными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой.

Защиты от атмосферного загрязнения

Загрязнения воздуха в городах и общее ухудшение качества атмосферного воздуха вызывает серьезную проблему. Для оценки уровня загрязнения атмосферы в городах устанавливают три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной или подфакельный. Стационарные посты предназначены для обеспечения непрерывного контроля за содержанием загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего контроля, для этого в различных районах города устанавливаются стационарные павильоны, оснащенные оборудованием для проведения регулярных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы. Регулярные наблюдения проводятся и на маршрутных постах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин. Наблюдения на стационарных и маршрутных постах в различных точках города позволяет следить за уровнем загрязнения атмосферы.

 

В городах с наблюдательными постами проводят определения концентраций основных загрязняющих веществ, то есть тех, которые выбрасываются в атмосферу почти всеми источниками: пыль, оксиды серы, оксиды азота, оксид углерода. Кроме того, измеряются концентрации веществ, наиболее характерных для выбросов предприятий данного города. Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами отдельных промышленных предприятий проводятся измерения концентраций с подветренной стороны под дымовым факелом, выходящим из труб предприятия на разном расстоянии от него. Подфакельные наблюдения проводятся на автомашине или на стационарных постах.

Основными способами предотвращения загрязнения атмосферы являются совершенствование технологических процессов с доведением до минимума содержаний вредных веществ в выбросах и количества выбросов, а также создание безотходных, замкнутых технологических процессов. В тех случаях, когда эти задачи не могут быть решены, необходимо применять высокоэффективные средства очистки выбросов. После достижения максимально возможной илиэкономически целесообразной очистки выбросов дальнейшее снижение концентрации вредных  примесей производят путем их рассеивания в атмосфере.

Однако рассеивание шлейфа , может достигать определенного предела, и при слабом ветре шлейф переносится на большие расстояния. При особых метеорологических условиях (атмосферных инверсиях) в местах с повышенным давлением атмосферы и отсутствии ветра дым может накапливаться и создавать опасные концентрации вредных веществ на больших территориях и в населенных пунктах, как близко расположенных от места выброса дыма, так и отстоящих от них на сотни километров.

Подобные случаи относительно редки, и сооружению высоких дымовых труб следует отдать предпочтение, по крайней мере до тех пор, пока не будут найдены приемлемые и экономичные способы очистки сернистых топлив или дымовых газов от серы. Их следует сооружать и при использовании малосернистых котельных  топлив.

Способы очистки выбросов в атмосферу

Существуют различные способы очистки выбросов, направляемых в атмосферу. Эффективность каждого метода определяется санитарными и техническими требованиями и зависит от физико-химических свойств удаляемых примесей, состава и активности реагентов, применяемых для очистки, а также от конструкции аппаратов. Наиболее распространенные методы очистки выбросов от газов и паров — абсорбционный, адсорбционный и каталитический.

а) Метод абсорбции. Этот метод заключается в разделении газо-воздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси поглотителем (называемых абсорбентом) с образованием раствора. Поглощаемую жидкость (абсорбент) выбирают из условия растворимости в ней поглощаемого газа, температуры и парциального давления газа над жидкостью. Решающим условием при выборе абсорбента является растворимость в нем извлекаемого компонента и ее зависимость от температуры и давления.

Применение абсорбционных методов очистки, как правило, связано с использованием схем, включающих узлы абсорбции и десорбции. Десорбция растворенного газа (или регенерация растворителя) производится либо снижением общего давления (или парциального давления) примеси, либо повышением температуры, либо использованием обоих приемов одновременно. В зависимости от конкретных задач применяются абсорбенты различных конструкций: пленочные, насадочные, трубчатые. Наибольшее распространение получили скрубберы, представляющие собой насадку, размещенную в полости вертикальной колонны. В качестве насадки, обеспечивающей большую поверхность контакта газа с жидкостью, обычно используются кольца Ролинга, кольца с перфорированными стенками и др. материалы.

б) Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием мало летучих или малорастворимых химических соединений.

Методы абсорбции и хемосорбции, применяемые для очистки промышленных выбросов, называются мокрыми методами. Преимущество абсорбционных методов заключается в возможности экономической очистки большого количества газов и осуществления непрерывных технических процессов.

Основной недостаток мокрых методов состоит в том, что перед очисткой и после ее осуществления сильно понижается температура газов, что приводит в конечном итоге к снижению эффективности рассеивания остаточных газов в атмосфере.

в) Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической пористостью селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной конденсацией. Наиболее широко в качестве адсорбента используется активированный уголь. Он применяется для очистки газов от органических паров, удаления неприятных запахов и газообразных примесей, содержащихся в промышленных выбросах, а также летучих растворителей и целого ряда других газов. В качестве адсорбентов применяются также простые и комплексные оксиды (силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако они не могут использоваться для очистки очень влажных газов. Некоторые адсорбенты иногда пропитываются соответствующими реактивами, повышающими эффективность адсорбции, так как на поверхности адсорбента происходит хемосорбция.

Конструктивно адсорбенты выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа.

Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов.

Фильтрация газа происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой адсорбента. Наибольшее распространение получили адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с твердым адсорбентом чередуется с периодом регенерации адсорбента.

Установка периодического действия (с неподвижным слоем адсорбента) отличается конструктивной простотой, но имеет низкие допускаемые скорости газового потока и, следовательно, повышенную металлоемкость и громоздкость. Существенным недостатком таких аппаратов являются большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидравлического сопротивления слоя адсорбента. Движение адсорбента в плотном слое под действием силы тяжести или в восходящем потоке очищаемого воздуха обеспечивает непрерывность работы установки. Такие методы позволяют более полно, чем при проведении процесса с неподвижным слоем адсорбента, использовать адсорбционную способность сорбента, организовать процесс десорбции, а также упростить условия эксплуатации оборудования. В качестве недостатка этих методов следует отметить значительные потери адсорбента за счет ударов частиц друг о друга и стирания о спинки аппарата.

г) Каталитический метод. Этим методом превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами. Каталитические методы основаны на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующих в очищаемом газе, или со специально добавленным в смесь веществом на твердых катализаторах. Действие катализаторов проявляется в промежуточном (поверхностном химическом) взаимодействии катализатора с реагирующими соединениями, в результате которого образуются промежуточные вещества и регенерированный катализатор.

Методы подбора катализаторов отличаются большим разнообразием, но все они базируются в основном на эмпирических или полуэмпирических способах. Об активности катализаторов судят по количеству продукта, получаемого с единицы объема катализатора, или по скорости каталитических процессов, при которых обеспечивается требуемая степень превращения. В большинстве случаев катализаторами могут быть металлы или их соединения. Для осуществления каталитического процесса необходимы незначительные количества катализатора, расположенного таким образом, чтобы обеспечивать максимальную поверхность контакта с газовым потоком. Катализаторы обычно выполняются в виде шаров, колец или проволоки, свитой в спираль.