Расчет выбросов загрязняющих веществ
Введение…………………………………………………………
1
Общие положения………………………………………
2 Основные источники загрязнения атмосферного воздуха …….6
3
Причины и факторы…………………………………
4 Расчет выбросов загрязняющих веществ……………………….9
- Снижение вредных выбросов при работе отопительных котельных...13
Заключение……………………………………………………
Список использованных источников…………………………………..21
Курсовая работа позволяет, в дальнейшем, использовав, данные аэрологических наблюдений и некоторые сведения рианализа геоклиматических характеристик, изучить и проанализировать распределение метеоэлементов в свободной атмосфере и у поверхности земли, а также зависимость метеоэлементов от сезонов года над промышленными городами Иркутской области или над конкретно выбранным городом. И рассмотреть вопросы загрязнения атмосферы действующими промышленными предприятиями.
1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Цель курсовой
работы – изучить влияние
2 Основные источники загрязнения атмосферного воздуха.
Интенсивное загрязнение
Но уголь (удельный вес которого, кстати, в топливном балансе некоторых стран вновь увеличивается) не единственный источник загрязнения атмосферы. Сейчас в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество вредных веществ, и, несмотря на значительные усилия, принимаемые в мире с целью уменьшить степень загрязнения атмосферы, находится в развитых капиталистических странах. При этом исследователи отмечают, что если над сельской местностью вредных примесей в атмосфере ныне в 10 раз больше, чем над океаном, то над городом их больше в 150 раз.
Вот уж поистине возникли благоприятные условия для деятельности предсказанных фантастами продавцов воздуха!
Сейчас в США и Англии крупные города получают на 15% меньше солнечных лучей, но зато на 10% больше дождя, града и прочих атмосферных осадков, чем несколько десятилетий назад, огромные материальные потери, которые несут ведущие западные страны.
Только экономический ущерб от загрязнения атмосферы США составлял к началу 70-х годов 16млрд. долларов - почти 80 долларов на каждого жителя (в первой половине 60-х годов он оценивался в 11млрд. долларов). Потери Англии по этой же причине равнялись 275млрд. фунтов стерлингов. Но никакими долларами, фунтами или марками не возместить вред, наносимый здоровью людей.
Крупные капиталистические государства
несут львиную долю ответственности
и за уничтожение запасов
Дело дошло до того, что ныне промышленность США потребляет в два раза больше кислорода, чем вырабатывают его основные "поставщики" - зеленые растения страны!
Получается, что значительная часть так необходимого и для жизни, и для нужд техники кислорода изымается из мирового баланса и "контрабандно" перемещается в Америку. Жизнь "в кредит без отд
3 Причины и факторы
Вещества, загрязняющие атмосферу, причиняли значительный вред окружающей среде в течении многих десятилетий. По-видимому, с их вредным воздействием придётся считаться и в будущем. Дальнейший рост населения и промышленного производства неизбежно приводит к увеличению опасности загрязнения.
Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами, являются: диоксид серы(SO2), оксиды азота(NO и NO2), оксид углерода(CO), газообразные углеводороды(HC), а также сероводород(H2S), сероуглерод(CS2), аммиак(NH3), различные галогеносодержащие газы.
Существуют 3 основных
источника образования
Значительные количества
оксидов серы выбрасываются в
атмосферу при производстве
Оксиды серы также возникают
в процессе производства
Загрязнение атмосферы
Среди химических соединений,
выбрасываемых в атмосферу,
Большое количество
Газообразные загрязнители
возникают в процессе горения,
а дисперсные - механическая пыль,
может выдуваться при
Ещё одним немаловажным
источником загрязнения
Дымовые выбросы состоят
из относительно безвредных
Загрязнение окружающей
среды выбросами двигателей
Увеличение содержания
Содержание водяного пара также может измениться при изменении температуры. Таким образом, конечным результатом изменения концентрации CO2 в атмосфере могут стать сложные климатические процессы, связанные с изменением, как температуры, так и процессов образования осадков.
Ранее предполагалось, что
окислы азота, выбрасываемые
4 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
В АТМОСФЕРУ ПАРОВЫМИ И ВОДОГРЕЙНЫМИ КОТЛАМИ
Выброс бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), рассчитывается по уравнению (6)
где - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха a0 = 1,4 и нормальных условиях, мг/нм3;
- объем сухих дымовых газов,
образующихся при полном
- расчетный расход топлива; 0, 18 кг/с .
- коэффициент пересчета; = 0,278·10-3;
Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топочной камеры определяется по формуле (7):
мг/м
Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны промтеплоэнергетических котлов малой мощности определяется по формуле (8):
мг/м
где - коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута для паромеханических форсунок = 0,75; для остальных случаев = 1;
- коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топ ки;1,05;
- теплонапряжение топочного объема;413 кВт/м3
- коэффициент, учитывающий
- коэффициент, учитывающий
- коэффициент, учитывающий
Объем сухих дымовых газов рассчитывается по формуле (9):
где - теоретический объем газов
- теоретический объем водяных паров
Для твердого и жидкого топлива расчет производится исходя из состава рабочей массы по следующим формулам
теоретический
объем воздуха:
теоретические объемы продуктов сгорания воздуха :
где
При сжигании
природного газа расчет теоретических
объемов воздуха и продуктов
сгорания производится на основании
процентного состава
теоретический объем воздуха:
теоретические объемы продуктов сгорания воздуха:
где
Выброс бенз(а)пирена при сжигании мазута:
Выброс бенз(а)пирена при сжигании природного газа:
Результаты расчета показывают, что концентрация бенз(а)пирена при сжигании природного газа ниже концентрации при сжигании мазута, т.е. природный газ является действительно более экологически чистым топливом. То есть, рабочим топливом в котельной должен являться природный газ, в качестве резервного топлива может использоваться мазут или соляра.
5 СНИЖЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ РАБОТЕ ОТОПИТЕЛЬНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
В последнее время неослабленное внимание уделяется вопросам снижения выбросов загрязнителей при сжигании органических топлив, особое место при этом занимают вопросы оптимальной организации самого процесса сжигания топлива с точки зрения экономичности, а также его экологичности. Обусловлено это тем, что подобный метод борьбы с загрязнителями атмосферы достаточно эффективен и не требует больших капитальных затрат в отличие от методов, предусматривающих очистку топлива или дымовых газов.
Кроме абсолютного снижения выбросов загрязнителей, большое распространение получил способ их рассеивания в окружающем атмосферном воздухе с целью уменьшения удельных концентраций, не достигающих значений ПДК. Это достигается использованием высоких труб.
Таким образом, в настоящее время имеется четыре направления борьбы с загрязнителями приземной атмосферы:
- оптимизация процесса сжигания топлива;
- очистка
топлива от элементов,
щие вещества;
- очистка дымовых газов от загрязняющих веществ;
- рассеивание загрязнителей в атмосферном воздухе.
5.1 Необходимость
оборудования котлов и
Установлено, что автоматизация процесса горения повышает КПД котлов на 8 – 10 % . Однако при сжигании твердого топлива в малых котлах автоматика практически не применяется. Обусловлено это, прежде всего использованием ручных колосниковых решеток. Более того, подчас отсутствуют элементарные приборы для контроля за горением (датчики разряжения в топке и за котлом, датчики температуры уходящих газов). Экспериментами было установлено, что отсутствии указанных приборов КПД котлов снижается на 3 – 5%. Кроме того, при значительном превышении разряжения в топке наблюдается резкое увеличение концентрации твердых частиц в продуктах сгорания. Так, снижение КПД котла при повышенном разряжении только за счет уноса на 0,1 – 0,3 % увеличивает концентрацию твердых частиц на 10 – 15 %. При обследовании котельных было обнаружено, что разряжение в топках в некоторых случаях достигало 130 Па ( 13мм вод. ст.)
Для регулировки
устанавливались противовесы со
специальными фиксаторами, позволяющие
с достаточной точностью
5.2 Оптимизация подачи воздуха для горения
Главным фактором оптимизации подачи воздуха является его качественное смешение с горючим. Для твердого топлива – это сжигании мелкофракционного топлива с размером кусков не более 30 – 50 мм, но не пыли, правильная эксплуатация и исправное оборудование, переход на механизированные топки с дроблением топлива перед сжиганием, т.е. применение механизированных котлоагрегатов, которые позволят добиться отсутствия продуктов неполного горения ( СО, сажи, бенз(а)пирена ) при избытке воздуха в топке не менее 2,2 - 2,5. При сжигании жидкого топлива трудно выделить как самостоятельный способ подавления эмиссии загрязнителей регулированием коэффициента избытка воздуха. Необходимо добиваться прежде всего отсутствия химической неполноты сгорания и поддерживать этот минимальный избыток воздуха. В этом случая будет иметь место более высокая эмиссия . Опыты показывают, что суммарный показатель токсичности продуктов сгорания будет все же более низким, к тому же это дает и экономический эффект. При сжигании природного газа для смешения с ним воздуха используется ступенчатый подвод окислителя, который может осуществляться с помощью инжекционных или многофакельных горелок или дутьевых горелок с каналом предварительного смешения.
5.3 Оптимизация режима работы котла
Регулировкой
режима работы котла можно
снизить выбросы загрязнений
в атмосферу в периоды
5.4 Применение
современных топочно-
До настоящего
времени в небольших котельных
устанавливают подовые
В настоящее время особое внимание уделяется разработке и промышленному внедрению в котлах малой и средней мощности принципиально нового метода сжигания в «кипящем слое» (КС). В КС можно сжигать все основные виды топлив и их отходы. Наиболее эффективно сжигать твердое топливо. Полнота сгорания угля в КС составляет 0,5 – 1,5 м. Для связывания серы слой состоит из известняка и доломита с добавлением шамотной крошки. Температура кипящего слоя должна составлять 750 – 900 градусов. Скорость снижения КС составляет 0,6 – 2,5 м/с и зависит от высоты КС. Фракции инертного наполнителя КС- шамотная крошка или доломит размером 0,6 – 2,5мм. Размеры фракций угля могут быть до 10 мм, го не более 30мм. В КС достаточно высокой эффективностью сжигают топлива с влажностью 50 % и зольностью 60 %. Оксиды азота по сравнению с традиционными методами сжигания каменного угля снижаются более чем в два раза.
5.5 Очистка продуктов сгорания
В настоящее время в котельно-топочной практике уходящие газы очищают от соединений серы и твердых частиц. Все известные способы улавливания из продуктов сгорания можно разделить на два класса: сухие и мокрые. При сухом способе продукты сгорания контактируют с магнезитом,
известняком, активированным углем или окислами марганца. В результате этих реакций получается сульфит кальция или углекислый газ, или вода. При мокром способе предварительно готовят суспензию известняка (т.е. смешивают с водой). Продукты сгорания проходят через мокрый скруббер (очиститель), контактируют с известняком. При мокром способе происходит более глубокая очистка продуктов сгорания.
Сернистость сжигаемого топлива снижают, подвергая его воздействию высоких температур с использованием окислителей (газификации) и без них (пиролиз). Процесс газификации протекает в условиях высоких температур (900 -1300 градусов) при ограниченном доступе кислорода. Для термического разложения мазута можно использовать высокотемпературный пиролиз ( градусов без доступа окислителя) с последующей газификацией твердого продукта (нефтяного кокса).
Все котельные,
работающие на твердом топливе, должны
оборудоваться системой газоочистки.
В действительности же, в котельных
с 2 – 3 котлами золоуловители
в большинстве случаев
В настоящее
время только на крупных ТЭЦ и
ТЭС применяют более
Более дешевым, а следовательно, а следовательно и перспективным можно считать сухие и биологические методы с применением оксида алюминия, марганца, калия, активированного угля, которые в настоящее время широко используются.
5.6 Рассеивание
загрязняющих веществ в
Дымовые трубы – самое старое и относительно надежное средство снижения опасных конструкций различного рода загрязнителей, образующихся в
процессе сжигания топлива.
Трубы обеспечивают ассимиляцию загрязняющих веществ в окружающем воздухе, тем самым, снижая их опасное для здоровья человека и окружающей природы воздействие в приземной зоне. Иначе говоря, дымовые трубы, не снижая количество абсолютных выбросов, позволяют рассеять их на большую площадь.
Необходимо особо подчеркнуть, что высота дымовой трубы котельной должна выбираться после того, как использованы все возможные способы уменьшения выбросов токсогенов. Наиболее эффективно работают дымовые трубы мощных ТЭС и ТЭЦ, которые имеют значительную высоту (до 300 и более метров) и мощный отвод газов. Мелкие отопительные котельные не могут обеспечить такого отвода газов. К тому же строительство высоких труб малого диаметра в жилых районах технически трудно и дорого.
Как правило, уходящие газы при сжигании природного газа состоят из смесей газов и взвешенных частиц. Если частицы имеют размер менее 20 мкм, то скорость их оседания чрезвычайно мала, они движутся вместе с газами. Крупные частицы имеет значительную скорость оседания, что приводит к повышенному загрязнению окружающей среды этими частицами недалеко от трубы. Это обстоятельство учитывается при расчетах дымовых труб.
Для максимального рассеивания продукты сгорания должны покидать трубу, имея достаточную подъемную силу и момент количества движения, что обеспечивает интенсивный подъем факела в верхние слои атмосферы. При отсутствии ветра этот подъем значителен при этом приземные концентрации газовых токсогенов минимальны, а взвешенные частицы опускаются вблизи трубы при относительно высоких концентрациях. Высокие скорости ветра увеличивают и ускоряют диффузию загрязнителей с атмосферным воздухом, приводя к более низким приземным концентрациям по направлению ветра от трубы. При определенных условиях скорость ветра может достичь опасных значений, т.е. она будет близка или выше скорости выхода газа из горловины трубы. В этом случае при определенном состоянии атмосферы наблюдается максималь-
ная концентрация вредных примесей в приземном уровне. Для предотвращения подобного явления необходимо, чтобы скорость выхода дымовых газов была приблизительно в два раза выше скорости ветра.
Таким образом,
на эффективность рассеивания
При проектировании или реконструкции котельных, а также при отсутствии экспериментальных данных количество выбросов загрязняющих веществ может быть определено по « Методике расчетов выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах малой мощности».
В случае если
при проектировании максимальная с
технико-экономической точки
- установить
дополнительное
- заменить котлы с ручным обслуживанием на механизированные, авто-
матизированные котлоагрегаты (при сжигании твердого топлива), чугун-
ные секционные котлы – на стальные, более мощные;
- предусмотреть
использование более
топлив – малосернистые, обогащенные угли, брикеты, гранулированное
топливо), по возможности перейти на сжигание жидкого, а в лучшем
случае на газовое топливо;
- при сжигании
мазута повысить температуру
его подогрева перед форсункой,
- при сжигании природного газа оборудовать котлы горелками полного
предварительного смешения;
- установить
дополнительное количество
- ликвидировать
отопительную котельную,
В настоящее время нет какого–либо одного кардинального способа, позволяющего решить проблему предотвращения загрязнения атмосферы. Однако существует ряд мер, которые в комплексе позволяют существенно снизить степень загрязнения воздуха. Основными мерами, которые необходимо предусматривать при проектировании и строительстве новых, реконструкции и расширении действующих промышленных предприятий, является совершенствование их технологии, обеспечивающей максимальное сокращение выбросов, и оснащение их современным оборудованием и пылеулавливающей аппаратурой по очистке газов, дымовых и вентиляционных выбросов, а также создание безотходных технологических процессов.