Контрольная работа по "Экологии"

 

Валовый выброс оксидов серы, т/год, определяется только для твердого жидкого топлива по формуле:

 

                                М_SO2 = 0,02 ∙ m ∙ S^r ∙ (1 – η′ _SO2) ∙ (1 – η″ _SO2),              (2.5)

 

где S^r – содержание серы в топливе, % (прил.1);

      η′ _SO2 – доля оксидов серы, связываемых с летучей золой топлива. Для угля Канско-Ачинского бассейна принимается равной 0,2 экибастузских – 0,02, прочих углей – 0,1; мазута – 0,2;

      η″ _SO2 – доля оксидов серы, улавливаемая в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0.

 

 

Расчет выбросов пятиокиси ванадия, поступающей в атмосферу с  дымовыми газами при сжигании жидкого топлива, выполняется по формуле:

 

                                 М_V2O5 = С_V2O5 ∙ B′ ∙ (1 – η_OC) ∙ (1 – η _т) ∙ 10^-3,                    (2.6)

 

где B′ - количество израсходованного мазута за год, т;

      С_V2O5 – содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе, г/т; (при отсутствии результатов анализа топлива для мазута с S^r > 0,4% определяют по формуле (2.7));

      η_OC – коэффициент оседания пятиокиси ванадия на поверхности нагрева котлов;

      0,07 – для котлов  с промежуточными паронагревателями,  очистка поверхностей, нагрев которых производится в остановленном состоянии;

      0,05 – для котлов  без промежуточных паронагревателей  при тех же условиях очистки (принять при расчетах);

      0 – для остальных  случаев;

      η _т – доля твердых частиц в продуктах сгорания жидкого топлива, улавливаемый в устройствах для очистки газов мазутных котлов (оценивается по средним показателям работы улавливающих устройств за год).В практической работе принимается η _т = 0,85.

 

Содержание пятиокиси ванадия  в жидком топливе ориентировочно определяют по формуле:

 

                                            С_V2O5 = 95,4 ∙ S^r – 31,6                                      (2.7)

 

Для каждого источника загрязнения воздушной среды устанавливаются нормативы предельно-допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. ПДВ устанавливаются с учетом ПДК загрязняющих веществ, уровня их геофизических характеристик территорий и природных объектов. Сущность внедрения ПДВ – ограничение разовых выбросов. [17]

Предельно-допустимый выброс (ПДВ) –  масса загрязняющих веществ, выброшенная  в воздушный бассейн в единицу  времени, которая не создает в  приземном пространстве уровень  загрязнения выше, чем ПДК.

Платежи предприятия за нормативный  выброс загрязняющих веществ в атмосферу, тыс. руб. /год, определяются зависимостью [5]:

 

                                                        при M_i ≤ M_ПДВi,      (2.8)

где П_уд.нi – ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб.;

       M_i – фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества, т/год;

       M_ПДВi – масса предельно-допустимого выброса i-го загрязняющего вещества, т/год.

 

Ставка платы, руб./т, за нормативный выброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле:

 

                                              П_уд.н.i = Н_бл.i ∙ K_э.атм ∙ К_н,                                  (2.9)

 

где Н_бл.i – базовый норматив платы за выброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;

       К_э.атм. – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы; для Восточно-Сибирского экономического района К_э.атм. = 1,4;

       К_н – коэффициент индексации (утверждается по каждому году Минприроды России по согласованию с Минфином и Минэкономики России). В практической работе принимается К_н = 90.

При отсутствии нормативов ПДВ для  источника выбросов в атмосферу  плата за загрязнение считается  сверхномативной и взимается  в пятикратном размере.

В практической работе требуется определить массы выбросов загрязняющих веществ в зависимости от вида и количества израсходованного топлива (М_i), годовой ущерб от загрязнения атмосферы каждым из загрязняющих веществ (П_i) и суммарные значения этих величин (М, П). Результаты расчетов сводятся в таблицу по типу табл. 2.1. исходные данные к практической работе приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.1.

Индивидуальная таблица расчетов ущербов от загрязнения атмосферы.

i	Ингредиенты загрязнения	Мi, т/год	Нбл.i, руб./т		Пi, тыс. руб./год
			уголь	мазут
1	Зола	75,8	0,17		1,624
2	Оксид углерода (СО)	91,18	0,005		0,06
3	Оксиды азота (NOx)	25,24	0,42		1,336
4	Оксиды серы (SOх)	54,6	0,33		2,27
5	Пятиокись ванадия (V2O5)
	ИТОГО	Σ246,82			Σ5,29

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2.

Исходные данные

№ вар.	Вид топлива	Расход топлива, т/год
1	Уголь Азейский	10000
2	Мазут высокосернистый	2400
3	Уголь Черемховский	12000
4	Мазут сернистый	2700
5	Уголь Канско-Ачинский	15000
6	Мазут малосернистый	3000
7	Уголь Бурятский	13000
8	Уголь Минусинский	12500
9	Уголь Черемховский	16000
10	Уголь Азейский	20000

 

С целью снижения вредных выбросов в атмосферу, возникающих при  сжигании топлива в топках котельных, а также в других технологических  процессах следует применять  технические средства очистки газов. Эти технические средства реализуют ограниченный набор различных принципов действия (эффектов осаждения) гравитационный, инерционный, поверхностное взаимодействие, сорбционный химический, электроосаждение и рад других. [7, 11] Эффективность технических средств очистки газов определяется по формулам (1.7) и (1.8) аналогично эффективности технических средств очистки сточных вод (см. практ. работу №1), в рамках любого из них созданы разнообразные по конструктивному решению, устройства, отвечающие требованиям конкретного производства, эффективности технической эстетики и т.д. В практической работе рассмотрены схемы трех типов очистных устройств, каждое из которых реализует некоторый принцип осаждения.

 

ЦИКЛОН

 

Получил наибольшее распространение промышленности и на предприятиях транспорта вследствие простоты конструкции. осаждение твердых (пыль, зола, окалина) и жидких (капли) частиц основано на действие инерционных сил, проявляющихся при изменении скорости или направления потока. На рис. 2.1 изображена схема циклона для сухой очистки запыленного потока газа. Здесь инерционный принцип реализован путем закрутки потока 3 при тангенциальном, по касательной к внутренней поверхности цилиндрического (конического корпуса) 1, вводе 2. относительно тяжелые твердые частицы, стремясь сохранить прямолинейное движение, выносятся к поверхности корпуса, за счет действия сил трения теряют свою скорость и стекают по стенкам вниз (гравитационное осаждение) в приемный бункер. 4. Сконцентрированная в бункере пыль периодически удаляется через заслонку (затвор в

днище (поток 7). Конструкция заслонки должна обеспечивать приемлемую герметичность  корпуса, так как из-за подсоса  наружного воздуха возможен вынос  пыли в поток очищенного газа 6 через  выходную трубу 5. вихрь запыленного потока, совершив опускное вращательно-поступательное движение, в нижней части  корпуса вынужден изменить на 180º направление своего перемещения и по приосевому объему устремиться вверх к единственному выходу – трубе 6. В момент крутого поворота происходит дополнительное осаждение твердых частиц непосредственно в бункер.

Циклон относится к устройствам  грубой (предварительной) очистки газового потока: он улавливает относительно крупные  частицы (20 – 300 мкм) с КПД η = 0,6…0,85. Инерционный принцип может быть осуществлен и иным образом: искусственной закруткой потока газа (ротационный и вихревой циклоны и др.) Существует оптимальное по эффективности значение скорости потока в корпусе циклона (около 3,5 м/с). При больших расходах очищаемого газа оно выдерживается путем распараллеливания потока по совокупности одинаковых циклонов конструктивно оформленных в одном корпусе (например, батарейный циклон ЦН – 15х4).

 

СКРУББЕР

Скрубберы (от англ. Scrub - чистить) относятся к аппаратам мокрой очистки отходящих газов от всех видов примесей: твердых частиц и капель жидкости (размером свыше 1 мкм), а также газовых включений, например, окислов серы. Скрубберы работают на принципе осаждения примесей на поверхности жидкости (мелких капель или пленки воды). В разнообразных конструктивных решениях используют те или иные силы для сближения взаимодействующих сред: инерции, турбулентной диффузии, броуновского движения и др. ниже рассматривается с трубой Вентури.

Запыленный поток газа 1 вводится в конфузор трубы Вентури, где  по законам газодинамики разгоняется до скорости 50 – 200 м/с в узком сечении. Сюда же, в горловину, подается поток воды 2, который благодаря распылу в форсунках и ударному воздействию высокоскоростного потока газа дробится

на мельчайшие капельки с огромной суммарной поверхностью. Капли жидкости своей поверхностью взаимодействуют с примесями особенно эффективно в диффузорной части трубы Вентури, где происходит торможение потока газа. Из-за действия сил инерции более тяжелые капли дольше сохраняют свою скорость, обеспечивая тем самым скольжение в несущей среде и связанный с этим дополнительный эффект «промывания».

Последующая сепарация капель, обогащенных  примесями, осуществляется при помощи полого циклона 4. поток шлама 6 направляется на утилизацию, а промытый газ 5 на выброс или дополнительную очистку. Эффективность улавливания (КПД) пленочного скруббера достигает 0,95 для пыли и капель и 0,8 для окислов серы.

Скруббер может быть выполнен и  без трубы Вентури, т.е. в виде простого циклона с тангенциальным вводом загрязненного газа, если по внутренней поверхности организовать сток жидкости в пленке, КПД пленочного скруббера существенно зависит и от смоченной поверхности, развить которую можно, например, за счет размещения в объеме корпуса большого количества вертикальных стержней. Такова конструкция скруббера типа МП-ВТИ.

Электрическая очистка газов от взвешенных в них твердых (пыль, зола) и жидких (капли тумана) части основана на ударной ионизации газа при напряжении между электродами (пластинчатыми или трубчатыми) на уровне 5 – 90кВ. Образующиеся при этом противоположные заряженные частицы газа (ионы) движутся в высоконапряженном электрическом поле зазора соответствующим электродам. Твердые или аэрозольные фракции примесей, проносимые потоком газа между положительно и отрицательно заряженными электродами, адсорбируют своей поверхностью сталкивающиеся с ними ионы, приобретают электрический заряд и вместе с ним способность ускоренного перемещения в поперечном направлении. Под действием как электрических, так

и газодинамических сил загрязнения оседают на большие части длины электродов (преимущественно – положительном, меньше – на отрицательном).

В течение относительно небольшого промежутка времени осадок может заполнить все проходное сечение и тем самым парализовать работу устройства. Удаление сконцентрированных загрязнений осуществляет различными способами встряхиванием при осаждении твердых частиц или стеканием жидкой фракции (облегчается путем разогрева от постороннего источника). Схема мокрот электрофильтра приведена на рис 2.3. В осадительной камере (цилиндрической или в виде параллелепипеда) установлены электроды 3, в зазор которых подводится газ через дырчатый щит (распределительную решетку) 2. Поскольку смолообразующих частиц препятствуют смолоулавливающие зонты 4, а задержанные фракции стекают в бункер и через гидравлический затвор выводятся из аппарата (поток 7). Вспомогательный разогрев для улучшения текучести обеспечивается потоком пара. Выходной поток 5 практически полностью (η = 0,97 – 0,99) избавлен от примесей, что определяет электрофильтр как последнюю ступень каскадной очистки газа. Например, на тепловой электростанции каскад очистки представлен как аз рассмотренными выше элементами (рис 2.1 – 2.3).

особая проблема связана с выведением из выбросов газовых включений типа SO₂, NO₂, H₂S, CO и др.; здесь используют иные принципы улавливания: барботажный (пропускание загрязненного газа через слой жидкости), химический (например, каталитический) и др.