7213

2

УДК 621.182 (075.8)

Гордеев А.В. / Экологическая оценка топливосжигающих установок [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.В. Гордеев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – __ с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Экологическая оценка топливосжигающих установок» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебнометодического пособия — это помощь в усвоении лекций и в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Экологическая оценка топливосжигающих установок» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (заочная форма обучения с организацией основной части контактной работы обучающихся с преподавателем по выходным дням).

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов, утв. решением учёного совета ННГАСУ от 03.04.2015 г., протокол № 9

© А.В. Гордеев, 2016

© ННГАСУ, 2016

5

Введение

Установки теплогазоснабжения и вентиляции (ТГВ) являются одним из крупных загрязнителей окружающей среды, т.к негативно воздействуют на все компоненты окружающей среды – воздух, почву, недра, водный бассейн,

растительность и животный мир.

Атмосфера, вода, недра и почва образуют единую взаимосвязанную систему биосферы, в которой обитает все живое. Совокупность живых и не-

живых компонентов биосферы составляет экосистему. Биосфера чрезвы-

чайно восприимчива к внешним воздействиям. Несмотря на кажущуюся при-

способленность живого оно может существовать только в очень узком диапа-

зоне параметров (состав атмосферы, воды, почвы; атмосферное давление.

влажность воздуха, температура, и др.).

Вмешательство человека в природные процессы привело к уничтоже-

нию лесов, исчезновению малых рек, загрязнению воды, почвы и атмосфер-

ного воздуха.

Исходными проблемами глобальных экологических проблем стал де-

мографический взрыв и одновременно научно-техническая революция 20 ве-

ка. Если численность населения Земли в вначале 20 века была равной 2,5

млрд. человек, то к 1984г она удвоилась, а в 2000г превысила 6 млрд. чело-

век. Отсюда возрастание антропогенного воздействия на окружающую среду.

До начала 20 века проблемы охраны окружающей среды не существо-

вало, т.к природа сама справлялась с негативным воздействием того времени.

Во 2-ой половине 20 века произошел интенсивный рост промышленно-

го и сельскохозяйственного производства во всех странах мира. Технический прогресс привёл к глобальному расходованию природных ресурсов. Резко возросло негативное воздействие на окружающую среду. Возникла объек-

тивная необходимость в рациональном использовании природных ресурсов и

6

уменьшения воздействия различных технологий на состояние окружающей среды.

Тем не менее, грозящую экологическую опасность представляли лишь ученые некоторых специальностей: медики, метеорологи, биологи. В 1971г в ООН было передано Обращение 2200 ученых всего мира с просьбой обратить безотлагательное внимание на состояние окружающей среды.

Это мнение было услышано всеми государствами, и как результат, рез-

ко возросла организационная работа, усилилось законодательное творчество.

В начале 90х годов в связи с распадом СССР появилось Российское законода-

тельство, которое вобрало в себя все основные положения и разработки в об-

ласти экологии, утвердило новые законы и нормативные акты [1-8].

В настоящее время для всех технологических процессов утверждены нормативы выбросов загрязняющих веществ, в том числе необходимые для экологической оценки технологических и вентиляционных выбросов систем теплогазоснабжения и вентиляции (ТГВ) [3-8 и др.].

Задача данного курса – получить необходимые экологические знания и умения для выполнения экологической оценки технологий ТГВ на уровне проектирования систем ТГВ, а также в процессе строительства, монтажа и эксплуатации этих систем.

7

1. Технологические и вентиляционные выбросы систем ТГВ - источники загрязнения окружающей среды

Различные технологические процессы связаны с образованием загряз-

няющих веществ, которые выбрасываются в окружающую среду и оказыва-

ют на неё негативное воздействие.

Промышленные выбросы можно разделить на технологические и вен-

тиляционные.

Состав как технологических, так и вентиляционных выбросов зависит от специфики технологических процессов, в том числе качества исходного сы-

рья, объема выпускаемой продукции, количества технологических звеньев, в

которых выделяются загрязнения и пр.

Для конкретных областей народного хозяйства характерны различные формы воздействия на компоненты окружающей среды.

Рассмотрим отрасли промышленности, дающие наибольший вклад в за-

грязнение окружающей среды (в порядке убывания).

Воздушный бассейн (вклад в % ):

Энергетика - 27, цветная металлургия - 17,9; черная металлургия -14,

нефтедобывающая отрасль - 8,6; нефтеперерабатывающая -5,1; газовая - 4,4;

промышленность строительных материалов - 4,0; угольная -3.5; химическая и нефтехимическая - 2,8; ….. легкая -0,5

Водный бассейн (вклад в % ):

Деревообрабатывающая и целлюлозная - 19.6; химическая и нефтехи-

мическая - 17,7; энергетика - 14,5; машиностроение - 9,8; черная металлургия

- 8,3; нефтеперерабатывающая - 7,5; цветная металлургия - 6,0; нефтедобы-

вающая - 2,6; промышленность строительных материалов -1, угольная - 0,3;

газовая - 0,1.

Анализ представленных данных показывает, что наибольшее загрязне-

ние воздушного и водного бассейнов создают энергетические процессы,

8

все отрасли топливодобывающей и топливоперерабатывающей промышлен-

ности.

Наибольший выброс загрязняющих веществ в атмосферу имеют топли-

восжигающие установки (печи, котлы) и вентиляционные выбросы промыш-

ленных производств.

Значительный сброс загрязняющих веществ в водный бассейн осу-

ществляет энергетический комплекс, практически все отрасли топливной промышленности, особенно нефтедобывающие предприятия и нефтепере-

рабатывающие заводы.

Для экологической оценки вредных выбросов систем ТГВ необходимо ознакомиться как с нормативными методиками по расчету количества выбро-

сов и сбросов, так и с результатами натурных замеров воздействия суще-

ствующих систем ТГВ и оборудования на различные компоненты окружаю-

щей среды.

Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу и сбросов в водный бассейн производится по отраслевым методикам, утвержденным Госкомпри-

роды России [3-8 и др.].

9

2. Стационарные топливосжигающие установки как источники

загрязнения воздушного и водного бассейнов

Основным загрязнителем атмосферного воздуха являются процессы сжигания органических топлив, в том числе в стационарных топливоисполь-

зующих установках – котлах (производственных, отопительных) и промыш-

ленных печах.

Об увеличении антропогенного воздействия на окружающую среду можно проследить по динамике потребления тепловой и электрической энер-

гии:

В 1970 г. в мире произведено 5 триллионов кВт×ч энергии

Следует отметить, что тепловая и электрическая энергия производится в основном из органического топлива.

Особенно велико воздействие сжигания органических топлив на состо-

яние воздушного бассейна. Токсичные вещества, образующиеся в процессах сжигания топлив, переносятся воздушными потоками на значительные рас-

стояния от источника загрязнения.

Котельные установки, сжигающие органическое топливо, являются не только источником выброса вредных веществ в атмосферный воздух, но и за-

грязняют водный бассейн сточными водами водоподготовительных устано-

вок, топливного хозяйства и др. (см. раздел 2.4.4)

2.1 Токсичные ингредиенты продуктов сгорания органических топлив. Свойства. Гигиеническая характеристика

Воздействие процессов сжигания топлив на качество атмосферного

воздуха зависит от состава используемого топлива и способа его сжигания

процессе горения. Наименьшую экологическую опасность представляет сжи-

гание топлив, состоящих из углерода СР и водорода НР и не содержащих серы

SР, топливного азота NР, минеральной составляющей АР (например, природ-

ного газа).

Продукты полного сгорания углеводородной части топлив – СО2 и Н2О

– не являются токсичными. Тем не менее, процесс даже полного сгорания топлив оказывает негативное воздействие на окружающую среду:

-возрастание содержания СО2 в атмосфере способствует парниковому эф-

фекту;

-увеличивается тепловое загрязнение атмосферы вследствие достаточно высокой температуры уходящих газов;

-процессы горения расходуют большой объём кислорода из зоны дыхания.

Вслучае неполного сгорания воздушный бассейн загрязняется веще-

ствами, большинство из которых токсичны ( СО, сажа, углеводороды, в т.ч

бенз/а/пирен БП и др.)

При сжигании всех видов топлив в условиях высоких температур обра-

зуются оксиды азота – NO X (NO+NO2). Содержание NO составляет – 95-98%,

а NO2 только 2-5%. При движении по газовому тракту соотношение NOx не изменяется, но при выбросе в атмосферу более 70%NO окисляется до NO2.

Содержание NOx в топочной камере увеличивается при наличии азота NP в

рабочей массе топлива.

Содержание серы (SP) в составе топлива приводит к образованию в то-

почной камере и выбросу в атмосферу оксидов SOX (SO2+SO3), причём SO2 –

(98 –99)%SO X, а SO3 –( 1-2)%SO X.