4826

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.А.Лебедева

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМ ТГВ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к практическим и семинарским занятиям по дисциплине «Экологическая безопасность систем ТГВ»

для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство профиль Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий Заочная форма обучения

Нижний Новгород

Н.Новгород

2016

УДК 620.9:502.3 (0,75)

Лебедева Е.А. Экологическая безопасность систем ТГВ [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. /Е.А.Лебедева; Нижегор. гос архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. –31 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Представлена информация о воздействии систем теплогазоснабжения и вентиляции на качество атмосферного воздуха; приведена характеристика вредных веществ, содержащихся в выбросах топливосжигающих установок и вентиляционных выбросах; рассмотрены комплексные мероприятия по снижению загрязнения воздушного бассейна оборудованием систем ТГВ.

Приведены указания по содержанию практических и семинарских занятий по дисциплине «Экологическая безопасность систем ТГВ», даны рекомендации по выполнению индивидуальных заданий и курсовой работы, подготовке к проведению промежуточной аттестации.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной образовательной программе направления 08.04.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий, одобренной решением научно-технического совета (НТС) от «9» июня 2015г. Протокол № 2.

.

© ЕА.Лебедева, 2016

© ННГАСУ, 2016.

ляемых оборудованием систем ТГВ; укрепить практические навыки расчета и обоснования экозащитных технологий и оборудования с использованием современных отечественных и зарубежных достижений.

Таблица 1. Объем дисциплины в зачетных единицах

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

Раздел 1. Экологическая оценка топливосжигающих установок и систем промышленной вентиляции

Характеристика вредных веществ, содержащихся в выбросах топливосжигающих установок и вентиляционных выбросах. Расчет расхода выбросов от теплогенерирующей установки и системы местной вентиляции цеха. Расчет массы загрязняющих веществ в технологических и вентиляционных выбросах. Инструментальные методы анализа вредных веществ. Расчет распределения загрязняющих веществ в атмосфере.

Раздел 2. Разработка схемы очистки выбросов топливосжигающих установок

Расчет нормативов предельно допустимых выбросов токсичных веществ теплогенерирующей установкой. Определение степени очистки выбросов из дымовой трубы. Выбор схемы очистки выбросов теплогенерирующей установки. Расчет платы за загрязнение атмосферного воздуха до и после природоохранных мероприятий

Раздел 3. Разработка схемы очистки вентиляционных выбросов

Расчет нормативов предельно допустимых вентиляционных выбросов. Определение степени очистки вентиляционных выбросов. Выбор схемы очистки выбросов системой местной вентиляции цеха. Расчет платы за загрязнение атмосферного воздуха до и после природоохранных мероприятий

1.3 Порядок освоения материала

Студенты предварительно знакомятся с программой курса; в качестве раздаточного материала выдается «Перечень практических занятий», озвучивается основной и допол-

нительный список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дисциплине.

В течение курса со студентами проводятся практические занятия, семинары - дискуссии, индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения индивидуальных расчетных заданий и выполнению курсовой работы.

Весь часовой объем курса делится на академический (аудиторный) и самостоятельный. Основными формами реализации дисциплины являются практические занятия, включающие семинары-дискуссии, а также формы самостоятельной работы: подготовка к семинарам - дискуссиям, практическим занятиям, подготовка к промежуточной аттестации (экзамену).

2. Методические рекомендации по подготовке к практическим занятиям

2.1.Общие рекомендации по проведению практических занятий

В соответствии с рабочей программой курса предусмотрено 8 часов практических занятий. Практические занятия в аудитории состоят из семинаров-дискуссий, на которых рассматриваются научные основы теории распределения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, способы и схемы очистки выбросов, а также учебных занятий по расчету экологических характеристик систем ТГВ.

Практические занятия направлены на закрепление теоретических знаний и выработку умений и навыков самостоятельного решения технических задач по предлагаемым темам. Выдаваемый студентам «Перечень практических занятий» позволяет сориентировать студентов в направлении поиска информации по конкретной теме семинара-дискуссии, поиску технических решений по индивидуальным заданиям.

Предлагается широкий спектр литературных источников, позволяющий расширить возможности студентов при самостоятельной подготовке к семинару-дискуссии, выполнению индивидуальных заданий, курсовой работы и экзамену. Кроме того, студентам необходимо знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы. Желательно готовить конспекты по изучаемым темам. Это особенно относится к тематике семинарских занятий, на которых производится дискуссия по предложенной тематике. При этом студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при выполнении курсовой работы.

Впроцессе проведения практических занятий используются различные методики

иформы работы: экспресс-опрос, семинар-дискуссия, демонстрация разработанных схем

итехнических решений на доске. Обязательно используются наглядные пособия.

На практических занятиях осуществляется текущий контроль работы обучающихся, включая контроль выполнения индивидуальных заданий.

2.2. Рекомендации по проведению семинаров-дискуссий

Подготовка к семинарским занятиям призвана сформировать у студентов навыки самостоятельного анализа информации по теме, умение дать по тому или иному техническому решению или проблеме аргументированный ответ, умение ориентироваться в литературных источниках, формулировать собственные оценки, выводы, мнения по предложенной тематике.

Важной функцией семинарских занятий является углубление знаний, полученных в процессе подготовки к семинару - дискуссии, их закрепление и применение при подготовке к выполнению индивидуальных заданий.

Семинарские занятия включают в себя такие формы учебной деятельности как устные выступления с докладами и их обсуждения, экспресс-опрос по теме и анализ особенностей решения обсуждаемой технической проблемы.

Особенно высоко оценивается выполнение презентаций по предложенной темати-

ке.

Таким образом, семинарские занятия как активная форма изучения темы, являются оптимальным средством контроля учебной деятельности студентов, а итоговые оценки, полученные на семинарских занятиях, влияют на результаты промежуточной аттестации.

2.3.Содержание практических и семинарских занятий

Втаблице 2 приведен перечень планируемых практических занятий разной формы: семинары-дискуссии по методике рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе и

методам очистки, выбору и обоснованию экозащитного оборудования, а также занятия, связанные с проведением расчетов по экологической оценке технологий ТГВ.

Таблица 2. Перечень практических и семинарских занятий

Ниже приведено содержание практических занятий в соответствии с намеченной программой.

Занятие 1

Экспресс-опрос

Тема: Характеристика вредных веществ, содержащихся в выбросах топливосжигающих установок и вентиляционных выбросах.

На занятии проводится экспресс-опрос по вопросу негативного воздействия систем теплогазоснабжения на состояние воздушного бассейна [2-3, 6-9, 18-25], в объеме знаний, полученных в рамках обучения по программе бакалавриата.

Рассмотрены загрязняющие вещества, содержащиеся в продуктах сгорания органического топлива [2,3,15,16] и вентиляционных выбросах [15, 6-9], выявлены физикохимические и гигиенические характеристики, механизмы образования вредных веществ

истепень воздействия на организм человека.

Впроцессе самостоятельной работы по теме студенты должны ответить на следующие вопросы:

1.Какие токсичные вещества образуются при сжигании газообразного топлива?

2.Назовите их физико-химические свойства и воздействие на организм человека.

3.Назовите физико-химические свойства токсичных веществ, которые образуются при сжигании мазута? Чем отличается воздействие золы мазута от нейтральной золы?

4.Какие токсичные вещества образуются при сжигании твёрдого топлива? При каких условиях образуются твёрдые частицы в виде кокса и золы?

5.Какие условия топочного процесса определяют образование бенз(а)пирена (см. расчётные зависимости)?

6.Как различаются оксиды азота по механизму образования? Изменяется ли соотношение NO/NO2 при движении по газовому тракту и при выбросе в атмосферу?

7.Каковы различия в низкотемпературном и высокотемпературном механизме образования бенз(а)пирена? Приведите примеры образования БП при сжигании природного газа и мазута.

8.Поясните механизм образования продуктов неполного сгорания – оксида углерода и сажи в топочных камерах топливосжигающих установок.

9.По какому механизму образуются оксиды серы и пары серной кислоты в топочных камерах котлов?

10.Назовите класс опасности наиболее распространенных вредных веществ, содержащихся в продуктах сгорания органического топлива и вентиляционных выбросах.

11.Какие вредные вещества выделяются в различных стадиях окрасочного процесса? Назовите физико-химические свойства, воздействие на организм человека. Приведите основы расчета массы выделяющихся загрязняющих веществ.

12.Какие вредные вещества выделяются при различных видах сварки? Назовите физи- ко-химические свойства, их воздействие на организм человека. Как выполнить расчет вентвыброса выброса и массу вредных веществ?

13.Какие вредные вещества выделяются в различных стадиях гальванического процесса? Назовите физико-химические свойства, воздействие на организм человека. Приведите основы расчета массы загрязняющих веществ, выделяющихся в гальваническом процессе.

14.Растворители. В каких вентиляционных выбросах содержатся растворители? Назовите физико-химические свойства, их воздействие на организм человека.

15.Какие вредные вещества выделяются при механической обработке металлов? Приведите их свойства и воздействие на организм человека.

16.В каких вентиляционных выбросах содержатся взвешенные вещества? Какие виды взвешенных веществ Вы знаете? Назовите физико-химические свойства, их воздействие на организм человека.

Расчетная часть занятия 1

Расчет расхода выбросов от теплогенерирующей установки

Выбросы теплогенерирующей установки – продукты сгорания на выходе их дымовой трубы. Расход выбросов от теплогенерирующей установки может быть рассчитан двумя способами:

-по известному составу топлива (компонентному – для газового, элементному – для твердого и жидкого топлив), расходу топлива и температуре уходящих газов [14,16];

-по известным значениям V 0 и Vг0 , расходу топлива и температуре уходящих га-

зов [16,17];

Исходными данными для расчета продуктов сгорания является количество и типоразмер установленных в котельной котлоагрегатов (котлов), расход топлива на котельную, температура дымовых газов на выходе из дымовой трубы.

Расчет массы загрязняющих веществ в выбросах топливосжигающей установки

При проектировании и реконструкции котельных установок с паровыми котлами производительностью менее 30 т/ч и водогрейными котлами мощностью до 35 МВт (30 Гкал/ч) расчет выбросов загрязняющих веществ проводится в соответствии с нормативными документами [3, 4].

Расчет выбросов токсичных веществ (CO, NOх, SO2, твердых частиц, бенз(а)пирена) производится [16] для двух временных промежутков: годовой (валовый) выброс веществ, т/год (необходим для подсчета платы за загрязнение) и секундный выброс загрязняющих веществ, г/c (необходим для расчета рассеивания токсичных веществ в атмосфере).

Результаты расчета массы загрязняющих веществ (г/с, т/год) применительно к основному и резервному топливу сводятся в таблицу.

Тема: Расчет расхода вентиляционных выбросов. Определение массы загрязняющих веществ в вентиляционных выбросах.

Расход вентиляционных выбросов может быть определен по скорости выхода их вытяжной трубы и ее сечению, а также может быть задан руководителем.

Расчет массы загрязняющих веществ в вентиляционных выбросах различных технологических процессов производится по методикам [6-9].

Занятие 2

Семинар-дискуссия

Тема: Основы методики расчета распределения загрязняющих веществ в ат-

мосфере

Для практических расчетов рассеивания вредных веществ в атмосфере используется нормативный метод [11], разработанный геофизической обсерваторией (ОНД–86). Ме-

тод основан на математической модели рассеивания газообразных и аэрозольных примесей в атмосфере воздуха.

Используя нормативный метод (ОНД–86) можно:

–рассчитать концентрации вредных и любых других примесей в составе выбрасываемых газов в двухметровом слое над уровнем земли (“ приземные” концентрации);

–рассчитать концентрации вредных веществ в вертикальном и горизонтальном сечениях факела выбросов.

Нормативный метод позволяет рассчитать поля концентраций токсичных веществ, создаваемые как дымовыми трубами, так и плоскостными и линейными источниками.

При проведении дискуссии обсуждаются, а в рамках самостоятельной работы анализируются следующие вопросы:

1.Каковы основы расчета рассеивания выбросов от одиночного точечного источника загрязнения?

2.Каким образом подсчитывается максимальная приземная концентрация вредных веществ от источника загрязнения?

3.Что такое значение Хм и как рассчитывается эта величина для горячих и холодных источников?

4.Что такое «зона влияния источника» и как она определяется?

5.Что такое предельно допустимый выброс (ПДВ) вредного вещества от источника загрязнения? Как определяется ПДВ?

6.Проанализируйте разницу в распределении концентраций загрязняющих веществ от горячих и холодных источников загрязнения.

7.Проанализируйте разницу в распределении концентраций загрязняющих веществ от точечных, линейных и площадных источников.

8.Каковы изменения в распределении концентраций, если источник загрязнения размещен в зоне аэродинамической тени?

9.Что такое санитарно-защитная зона и как она устанавливается для промышленного предприятия?

10.Как проверяется расчетом ССЗ, принятая по санитарной классификации

предприятия?

Информация по теме

Расчет рассеивания выбросов топливосжигающей установки и вентиляционных выбросов

Для расчета рассеивания вредных веществ, содержащихся в выбросах котельной и вентиляционных выбросов промышленных цехов, в атмосферном воздухе используется нормативный метод [11]. Дымовая труба и вентиляционные шахты относятся к одиночным источникам загрязнения, поэтому их расчет выполняется в соответствии с формулами, приведенными в разделе 2 методики ОНД-86 [11]. Различие между источниками выбросов заключается в том, что выбросы продуктов сгорания являются горячими источниками (параметр f < 100), а вентиляционные выбросы, как правило, холодными (параметр f > 100 или T ≈ 0 ). Следовательно, при использовании формул раздела 2 на этот фактор следует обратить особое внимание.