Снижение выбросов бенз(а)пирена в атмосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Бенз(а)пирен относится к классу полициклических ароматических углеводородов, молекулярная формула , температура плавления 177,5 °С, температура кипения 312 °С.

Структурная формула бенз(а)пирена

Бенз(а)пирен представляет собой твердое кристаллическое вещество в виде игл бледно-желтого цвета, плохо растворим в воде (0,012 мг/л), образует с водой коллоидные растворы. Хорошо растворяется в концентрированной серной кислоте, эфире, бензоле и толуоле. Бенз(а)пирен разрушается под действием ультрафиолетового излучения, токов высокой частоты, озона и сильных концентрированных кислот.



1. Условия образования бенз(а)пирена

Чистый бенз(а)пирен получают перегонкой каменноугольной смолы в вакууме с последующей кристаллизацией, а также пиролизом керосина с последующим гидрированием в присутствии катализаторов.

Механизм образования полициклических ароматических углеводородов при сжигании топлив к настоящему времени изучен недостаточно. Считается, что при высоких температурах ПАУ синтезируются из алифатических и простых ароматических углеводородов по реакции свободных радикалов. Первичные радикалы образуются при разрыве углеродно-водородных и углеродно-углеродных связей исходных углеводородов (первая фаза процесса). Во второй фазе из первичных радикалов происходит синтез ПАУ путем последовательного соединения цепей и дегидрирования.

По мнению Н. В. Лаврова, БП является простейшим соединением сажи. На примере пиролиза метана он выдвигает два варианта образования БП -- ацетиленовый при высоких температурах и дифенильный -- при пониженных.

Согласно теории ацетиленового механизма начальная стадия процесса описывается формулами:

H + H +

H + + H

H + + H

Химические соединения , , обнаружены при взрывном горении ацетилена масс - спектральным методом.

Аналогично ацетилену триацетилен , легко вступающий в реакцию полимеризации, может, образовать, по мнению Н.В. Лаврова, полирадикал, представляющий собой зародыш сажи.

Согласно теоретической концепции П. А. Теснера молекула сажи образуется в результате дальнейшего роста зародыша сажи. На Одной из стадий сажеобразования возникает БП.

При усложнении и развитии решетки полициклического углеводорода образуется класс соединений, называемых низкотемпературной сажей. Общее стехиометрическое уравнение процесса:

= + 3 + ? · H + ? ·

Практика получения сажи из жидкого топлива и в процессе пиролиза угля подтверждает возможность ее образования при низких температурах. В этом случае основным элементом углеводородов, имеющих циклическую структуру, является дифенил, образующийся по реакции:

2 · + ,

а молекула сажи по уравнению:

? · · + (5? - n /2)

Для построения молекулы БП необходимы одна молекула дифенила и две -- дивинила. Дивинил образуется по радикально-цепной реакции из этилена:

+ + H

И вступает в реакцию с дифенилом:



2 + · + 5

В процессе горения тяжелого жидкого топлива БП может также образовываться в результате деструкции высокомолекулярных соединений непосредственно до БП или в результате синтеза из продуктов деструкции. Кроме того, следует отметить, что в составе жидкого и твердого топлива, используемого на ТЭС, присутствуют ПАУ; таким образом в принципе возможен и прямой переход БП из топлива в продукты сгорания вместе с невыгоревшими сажистыми и коксовыми частицами. В адсорбированном состоянии реакционная способность и без того малореакционных ПАУ еще ниже. Подобные благоприятные условия перехода ПАУ из топлива в продукты сгорания имеют место в топках котлов небольшого объема и с высокой степенью экранирования, что характерно для отопительных котлов.

Таким образом, имеющихся представлений о механизме реакций явно недостаточно для постановки модельных расчетов, однако они объясняют качественные закономерности и позволяют определить основные критерии оценки уровня образования БП и других ПАУ в топках котельных установок.



2. Экологическая характеристика бенз(а)пирена

По степени воздействия на организм человека БП отнесен к I классу (вещества чрезвычайно опасные). Иногда БП называют бластомогенным веществом, т.е. веществом, способным вызывать всевозможные опухоли и новообразования в живом организме, как злокачественные (рак и саркома), так и другие (аденома, папиллома и т.п.).

В результате проведения опытов над животными и изучения случаев профессиональных заболеваний раком определено, что вообще все полициклические ароматические углеводороды обладают бластомогенными свойствами, а многие из них, например БП, канцерогенны.

Известно также, что наличие БП в каждой конкретной среде подразумевает присутствие в ней большинства других ПАУ. Учитывая то, что БП является среди них наиболее сильным канцерогеном, его 'принято считать своеобразным индикатором и показателем канцерогенной опасности изучаемой среды.

Механизм канцерогенного действия БП, как и других ПАУ, в настоящее время недостаточно ясен. Есть предположение, что опухоли вызывает не сам БП, а продукты его расщепления в организме, называемые в медицине метаболитами. При совместном действии различных ПАУ, в зависимости от их сочетания, бластомогенные и канцерогенные свойства могут как усиливаться, так и ослабляться. Изучение механизма канцерогенного воздействия БП, как и других ПАУ, затруднено значительной временной отдаленностью последствий контакта. Опухоли появляются после длительного периода, в течение которого протекает ряд процессов и изменений в организме. Возможно, что ПАУ при этом дают только первоначальный толчок -- начало цепи преобразований. В этом заключается принципиальное отличие действия бластомогенных и канцерогенных веществ от действия токсикогенов. При воздействии канцерогенных веществ опухоли появляются через 1/5--1/7 продолжительности жизни живого организма (для человека -- 10--14 лет).

Канцерогенное действие ПАУ проявляется в результате проникновения в организм, накопления определенного их количества и при определенной длительности контакта. Очевидно, что накопление канцерогенных веществ в организме зависит от вносимой дозы, скорости их разрушения в организме и выделения как самих канцерогенных веществ, так и продуктов их распада. Установлено, что человеческий организм в наибольшей мере накапливает и удерживает БП в детском возрасте и в возрасте старше 50 лет.

Кроме непосредственного воздействия, БП, как и другие ПАУ, попадая в атмосферу и взаимодействуя с оксидами азота, под влиянием солнечной радиации образует фотохимические оксиданты -- компоненты фотохимического смога, что является дополнительным фактором ухудшения экологической обстановки.

На основании результатов исследований онкологов и гигиенистов в нашей стране установлены следующие предельно допустимые концентрации для БП: 1 * мг/м3 (среднесуточная) -- для воздуха населенных мест; 1,5 * мг/м3 -- для воздуха рабочей зоны; 2 * мг/г -- для воздушно-сухой почвы и 5 * мг/л для поверхностных вод.



3. Условия нормирования выбросов бенз(а)пирена с уходящими газами котельных установок

В соответствии с «Инструкцией по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых электростанций и котельных». РД 153-34.0-02.303--98 для котлов паропроизводительностью более 30 т/ч БП не входит в перечень загрязняющих веществ, выбросы которых подлежат обязательному нормированию.

Вместе с тем на основании того же документа в районах с неблагоприятной экологической обстановкой местные органы Минприроды России вправе требовать от ТЭС и котельных предоставления данных по содержанию БП в уходящих газах котлов независимо от их мощности и устанавливать нормативы на выбросы, если при расчетах рассеивания они создают свыше 0,05 в атмосферном воздухе. Что же касается котлов малой мощности, то для них БП включен в перечень веществ, выбросы которых подлежат обязательному учету и нормированию.

Следует иметь в виду, что для БП установлено только среднесуточное значение. В этом случае в соответствии с «Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД--86 при расчетах рассеивания валовых выбросов БП следует принимать = 10.



4. Влияние конструктивных особенностей и режимных параметров котлов на образование бенз(а)пирена при сжигании различных топлив

котел газ выброс топливо

Известно, что БП является одним из продуктов пиролиза любого углеводородного топлива, поэтому он и другие ПАУ образуются в той или иной степени при всех процессах, связанных с термической переработкой топлива. В связи с этим основными источниками поступления ПАУ в атмосферу являются коксохимия, металлургия, автомобильный и авиатранспорт, а также в определенной степени теплоэнергетика.

Вопросы определения вклада объектов энергетики в общее загрязнение окружающей среды БП следует рассматривать в двух аспектах -- это выбросы БП котлами средней и большой мощности (свыше 25 МВт) и выбросы паровыми и водогрейными котлами малой мощности. В первом случае накоплен достаточно большой экспериментальный материал по содержанию БП в продуктах сгорания газомазутных котлов при различных режимах сжигания топлива и в гораздо меньшей степени -- для пылеугольных. Что же касается котлов малой мощности, то имеющиеся данные в этой области крайне ограниченны и противоречивы.

4.1 Газомазутные котлы

Анализ имеющихся экспериментальных данных и представления о механизме образования БП в процессах пиролиза топлива позволяют сделать вывод о том, что применительно к газомазутным котлам уровень выбросов БП с уходящими газами определяется режимами сжигания топлива; конструкция котла играет при этом второстепенную роль. По данным большинства авторов, зависимость содержания БП от режимных параметров такая же, как и для других продуктов неполного горения (сажа, СО).

В связи с этим очевидно, что определяющими режимными факторами для образования БП являются коэффициент избытка воздуха в топке, температурный режим и условия смесеобразования.

Кроме того, выявлено, что применение на газомазутных котлах технологических методов подавления образования оксидов азота, связанных с замедлением процесса смесеобразования, снижением температуры факела и увеличением длительности горения, как правило, приводит к существенному росту образования БП.

Установлено влияние следующих основных факторов на уровень содержания БП в уходящих газах газомазутных котлов:

* теплонапряжения топочного объема;

* коэффициента избытка воздуха в топке;

* нагрузки котла;

* способа организации и степени подачи газов рециркуляции в топку котла;

* способа организации и степени подачи вторичного дутья при ступенчатом сжигании топлива;

* подачи влаги в топку для снижения образования оксидов азота;

* очистки конвективных поверхностей котла.

На рисунке (1) приведена диаграмма, иллюстрирующая степень и направленность влияния основных режимов сжигания топлива на образование БП.

При обобщении экспериментальных данных получен ряд эмпирических зависимостей, позволяющих производить количественную оценку взаимного влияния указанных факторов на уровень выбросов БП в атмосферу для газомазутных котлов. На рисунках (2) - (4) представлены количественные зависимости, характеризующие относительное изменение содержания БП в продуктах сгорания котлов в зависимости от изменения условий сжигания топлива.



1 -- коэффициент избытка воздуха в топке ?, к = 2,1 при снижении ? с 1,04 до 1,01, к = -0,35 при увеличении ? с 1,04 до 1,1; 2 -- рециркуляция дымовых газов в топку: к = 1,3 при вводе в под топки, к = 2,2 при вводе в воздух или отдельный канал горелки, к = 1,6 при вводе в шлицы (сопла) напротив горелок, к =41,8 при вводе в шлицы под горелками; 3 -- нагрузка котла, к= 2,6 (при снижении со 100 до 50 %); 4 -- ступенчатое сжигание, к = -0,8 при отключении половины горелок верхнего яруса (по топливу), к = 2,0 при ступенчатом сжигании по «вертикали», к = -0,6 то же по «горизонтали»; 5 -- подача влаги в зону горения, к - -0,2 при вводе в пристенную зону и при зональном впрыске, к - -0,8 при вводе в дутьевой воздух



Рисунок (3). Влияние нагрузки котла на содержание БП в продуктах сгорания газомазутных котлов

С другой стороны, как уже указывалось, основой технологических методов снижения выбросов оксидов азота, применяемых в настоящее время на котлах, являются процессы, связанные с замедлением процесса горения и приводящие, как правило, к росту образования БП и других продуктов недожога.

Результаты большинства экспериментальных работ, проведенных на котлах, оборудованных различными схемами технологического подавления NO, показывают, что применение рециркуляции дымовых газов и организация многоступенчатого сжигания топлива вызывают существенное возрастание содержания БП в продуктах сгорания. Так, на газомазутных котлах достижение максимальной эффективности снижения образования оксидов азота при одновременном применении указанных мероприятий сопровождается в среднем 5--6-кратным увеличением содержания БП в уходящих газах.

Поскольку данные методы снижения выбросов NO на газомазутных котлах получили широкое распространение и в настоящее время являются для ТЭС практически единственно экономически доступными, их внедрение на котлах должно сопровождаться проведением комплексных работ по оптимизации топочных режимов для обеспечения допустимого уровня выбросов БП в атмосферу.

Результаты проведенных в последнее время ВТИ такого рода исследований на котлах при сжигании мазута показывают, что только наладкой топочных устройств и оптимизацией процесса горения, в частности на котле ТГМ-96Б, при одновременном применении рециркуляции газов в горелки и двухступенчатого сжигания мазута удается достичь проектной эффективности снижения выбросов оксидов азота с увеличением содержания БП в уходящих газах только в 2 раза без ухудшения технико-экономических показателей работы котла. При этом было показано, что косвенным критерием оценки оптимального ведения процесса сжигания топлива для указанных целей может служить незначительное содержание (до 10 мг/м3) или полное отсутствие СО в продуктах сгорания.

Из-за сложности проведения прямых измерений содержания БП наличие оксида углерода в продуктах сгорания котлов, на которых применяются технологические методы снижения N0^ в определенной степени может служить индикатором превышения допустимых концентраций БП в уходящих газах.

Вместе с тем известно, что нормативами допускается ведение топочных процессов с содержанием оксида углерода в продуктах сгорания газомазутных котлов до 300 мг/м3. По мнению авторов, на указанных котлах это недопустимо, и высказанные соображения могут служить основанием для пересмотра действующих нормативов и уточнения границ применения технологических методов подавления N0.

Еще одним фактором, влияющим на уровень выбросов БП от газомазутных котлов, является очистка конвективных поверхностей нагрева котлов (табл. 1). Отметим, что возрастание выбросов БП во время работы устройств очистки конвективных поверхностей нагрева котла при сжигании жидкого топлива объясняется абсорбированием его паров на взвешенных частицах удаляемых отложений.

Таблица 1. Значения коэффициента , учитывающего увеличение выброса БП при очистке поверхностей нагрева котла в рабочем состоянии.

Период между очистками, ч	Значение коэффициента
	при дробевой очистке конвективных поверхностей нагрева	при обдувках регенера-тивных воздухоподогре-вателей
12-24	1.2	1,1
40-48	1,5	1,25
72	2,0	1,5

4.2 Пылеугольные котлы

Содержание БП в уходящих газах котлов при сжигании твердого топлива определяется следующими параметрами:

* калорийностью сжигаемого угля;

* конструкцией нижней части топки (твердое или жидкое шлакоудаление);

* коэффициентом избытка воздуха в топке;

* нагрузкой котла;

* типом золоуловителей и эффективностью их работы.

Исследования показывают, что влияние режимных факторов при пылевидном сжигании твердого топлива выражено в меньшей степени по сравнению с газомазутными котлами. Изменение избытка воздуха в топке существенно увеличивает образование БП только в области предельно низких значений ?, при ? > 1,2 содержание БП в продуктах сгорания в большинстве случаев стабилизируется.

Отмечено влияние вида сжигаемого угля на степень образования БП -- при прочих равных условиях она пропорциональна калорийности топлива. Из конструктивных факторов на образование БП влияет конструкция нижней части топки -- для котлов с жидким шлакоудалением уровень его образования в среднем в 1,5 раза выше.

Применительно к котлам средней и большой мощности содержание БП в уходящих газах определяется видом сжигаемого угля и эффективностью работы золоуловителей, поскольку по мере охлаждения продуктов сгорания по тракту котла и образования гетерогенных поверхностей золы и сажистых частиц происходит активная конденсация на них паров БП. При этом очевидно, что абсорбция БП происходит в основном на мелкодисперсных фракциях летучей золы, имеющих большую удельную поверхность, поэтому повышения степени улавливания БП в золоуловителях можно достичь только увеличением эффективности улавливания в них тонких фракций золы. Ниже приведены ориентировочные данные по степени улавливания БП в золоулавливающих устройствах различных типов

Тип золоуловителя	Эффективность улавливания БП %
Электрофильтры	60-80
Мокрые золоуловители	60-70
Батарейные золоуловители	40-50
Комбинированные золоуловители	70-80



На рисунке (5) приведена диаграмма, показывающая средние уровни содержания БП в дымовых газах котлов при сжигании различных видов топлива. Как видно из рисунка, содержание БП в дымовых газах пылеугольных котлов до золоуловителей в среднем в 4 раза превышает выбросы котлов, сжигающих мазут, однако за счет улавливания БП в золоуловителях его концентрация в уходящих газах снижается до значений, соизмеримых с уровнем аналогичных значений для ТЭС, сжигающих жидкое топливо.

Таким образом, можно считать, что при эффективной работе золоуловителей валовые выбросы БП для мазутных и пылеугольных котлов одинаковой мощности примерно одинаковы, однако в ряде случаев условия рассеивания выбросов БП для пылеугольных ТЭС хуже, поэтому они создают более высокое локальное загрязнение в районе их расположения.

Кроме того, следует принимать во внимание то, что большая часть БП вместе с уловленной летучей золой поступает на золоотвалы. При этом происходит вторичное загрязнение почвы и поверхностных вод. Этой проблеме не уделяется должного внимания, и она требует отдельного изучения.

4.3 Котлы малой мощности

Приведенные выше зависимости образования БП от основных конструктивных особенностей котлов и режимов сжигания топлива характерны также и для котлов малой мощности. К ним отнесены паровые котлы производительностью менее 30 т/ч и водогрейные тепловой мощностью менее 25 МВт. В отличие от котлов средней и большой мощности, которыми оборудованы ТЭС и ТЭЦ, процессы сжигания топлива в малых котлах, используемых в бытовых и производственных котельных, исследованы в значительно меньшей степени.

Установлено, что из-за конструктивных особенностей котлов малой мощности и более низкой эффективности сжигания в них топлива уровень содержания БП в продуктах сгорания значительно выше. Особенно это актуально для котлов, работающих на твердом топливе, так как они или оснащены малоэффективным газоочистным оборудованием, или не имеют его вообще. Сказанное иллюстрируется диаграммой на рисунке (6).



Кроме того, использование в котельных устаревшего оборудования, отсутствие контроля за подготовкой топлива, кислородным балансом, недостаточная оснащенность системами КИПиА и, наконец, низкая квалификация обслуживающего персонала являются дополнительными факторами повышенного вклада данного парка котлов в общую эмиссию БП при сжигании топлива.

Котельные, как правило, располагаются в жилой зоне, имеют низкие дымовые трубы и, соответственно, худшие условия рассеивания выбросов, поэтому они могут создавать в приземном слое воздуха концентрации БП, превышающие предельно допустимое значение. Это подтверждается и данными работ по непосредственному определению содержания БП в атмосферном воздухе. Всеми авторами отмечается наличие локальных превышений уровня БП вблизи отопительных котельных, особенно в зимнее время. По данным измерений, проведенных в Германии, вблизи малоэтажных зданий, отапливаемых местными угольными котельными, концентрация БП и других ПАУ возрастала в 20 раз.

По данным Н.Я. Янышевой, содержание БП в воздухе жилых районов с отопительными котельными достигает 3,5--5,0 нг/м3, что в 2--3 раза выше, чем в районах с централизованным теплоснабжением.

Поэтому вполне очевидно, что в последнее время для котлов малой мощности БП включен в число вредных веществ, выбросы которых подлежат обязательному учету и нормированию.

Описанные выше зависимости образования БП от режимных факторов и конструкции котлов легли в основу разработанной ВТИ «Методики расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций», РД 153-34.1-02.316--99, а также аналогичной расчетной методики для котлов малой мощности. Методики позволяют производить оценку содержания БП в уходящих газах котлов при сжигании различных видов топлива с точностью ±20 % (при работе котлов в пределах режимных карт).



5. Рекомендации по снижению выбросов бенз(а)пирена в атмосферу с уходящими газами котельных установок

Исследования, проведенные на газомазутных котлах, показывают, что при применении на них технологических мероприятий по подавлению образования оксидов азота -- рециркуляции и ступенчатого сжигания -- происходит существенное (в 4--5 раз) увеличение содержания БП в уходящих газах, особенно в области предельно низких избытков воздуха при появлении в дымовых газах продуктов химического недожога топлива.

Оптимизацией топочных режимов удается достичь максимальной эффективности технологических методов подавления N0 при допустимом увеличении (в 1,5--2,3 раза) выбросов БП. Основным условием ведения топочных процессов в этом случае должно быть отсутствие содержания оксида углерода в дымовых газах.

На пылеугольных котлах основным способом снижения выбросов БП в атмосферу может быть повышение эффективности улавливания летучей золы в золоуловителях, особенно ее мелкодисперсных фракций, на которых наиболее активно сорбируется БП по мере охлаждения продуктов сгорания по тракту котла.

Вместе с тем следует отметить, что в большинстве случаев расчеты рассеивания валовых выбросов БП как для газомазутных, так и для пылеугольных котлов показывают, что его содержание в приземном слое воздуха не превышает 0,05 ПДК, поэтому на основании действующих нормативных документов они не подлежат учету и нормированию.

Исключение могут составлять электростанции и ТЭЦ с изношенным и устаревшим котельно-топочным оборудованием, в основном пылеугольные, а также крупные котельные, расположенные в промышленных центрах с высоким фоновым загрязнением БП, где местными природоохранными органами могут предъявляться более жесткие требования к источникам выбросов вредных веществ.

Суммируя сказанное, можно констатировать, что, хотя в настоящее время крупные котельные и тепловые электростанции не являются основными источниками поступления БП в атмосферу, его высокая опасность требует внимания и осторожности при применении мероприятий, изменяющих режимы горения в топках котлов, например для снижения выбросов оксидов азота. Данные мероприятия следует прорабатывать так, чтобы выбросы БП оставались в допустимых пределах.

Авторами рассмотрен довольно большой перечень мероприятий режимного и технологического плана с указанием того, какое воздействие каждое из них может оказать на качество сжигания и размер выбросов вредных веществ, включая БП. Основными из таких мероприятий являются:

1. Повышение КПД котельных установок. По утверждению авторов, реальная производительность таких котлов, как «Тула», «Энергия», «Минск», ниже расчетной (1 МВт) и обычно составляет 55--65 % расчетной при сжигании угля, 65--70 % при сжигании мазута и 70--75 % при сжигании газа. Экономия топлива при повышении КПД котлов означает одновременно и снижение выбросов вредных веществ. Так, при сжигании угля повышение КПД на 1 % дает снижение степени образования ПАУ на 1,5 %. Абсолютное снижение эмиссии в масштабах города или региона в данном случае может оказаться существенным.

Проведение в Ленинградской обл. мероприятий по подъему КПД котлов, работающих на твердом топливе, на 10--13 % снизило выбросы оксида углерода на 67 %, сажи -- на 52 %. Как уже отмечалось, это служит косвенным доказательством снижения образования и БП.

2. Оборудование котельных КИП и автоматикой. Существенный фактор в работе отопительных котельных - устаревшее оборудование и многочисленные нарушения в технологии сжигания топлива. При сжигании угля почти не используется механизация и автоматизация. Часто отсутствуют элементарные приборы для контроля горения топлива (датчики разрежения в топке, температуры и т.п.). Один только факт отсутствия соответствующих приборов приводит, как считается, к снижению КПД котла на 3-- 5 %. При этом повышенное разрежение в топке котла влечет за собой резкое увеличение содержания твердых частиц, которые, как указывалось, активно абсорбируют БП и другие ПАУ. По оценке оборудование котельных системами КИП может дать снижение выбросов БП более чем в 7 раз, а автоматизация и механизация топочных процессов -- в 14 раз, хотя, по нашему мнению, данные утверждения чересчур оптимистичны.

3. Оптимизация подачи воздуха на горение. Вопрос о влиянии избытка воздуха а" на образование БП уже рассматривался ранее. Применительно к котлам малой мощности существенным5 является также время и место подачи окислителя. Например, при сжигании каменного угля на колосниковой решетке в режиме загрузки потребность в воздухе мала так же, как и при догорании топлива. В то же время максимальная подача воздуха должна быть обеспечена в период горения топлива для предотвращения образования сажи, СО и БП. При сжигании жидкого топлива необходимо подать окислитель к корню факела и обеспечить качественное смешение топлива с воздухом при ? = = 1,1--1,15.

При сжигании газа в случае двухступенчатого подвода воздуха исключить образование СО можно при избытке первичного воздуха (а = 0,3) и хорошей гомогенизации. Отсутствие сажи и СО, в горелках полного предварительного смешения достигается при ? = 1,03--1,05. Перевод с подовых диффузионных горелок на инжекционные, снижает эмиссию БП в 10--15 раз. Основной вывод заключается в том, что главным фактором в оптимизации подачи воздуха является качественное смешение его с топливом. Для твердого топлива это сжигание мелкофракционного (< 25--50 мм) угля, но не пыли, правильная эксплуатация и исправное оборудование, дробление топлива перед сжиганием. В целом указанные мероприятия могут дать снижение выбросов БП в 7--10 раз при сжигании угля и в 5--10 раз -- природного газа.

4. Конструкция топочно-горелочных устройств. При эксплуатации котлов малой мощности часто возникают обстоятельства, когда установленные на них горелки не соответствуют ни типу, ни теплопроизводительности котла. При установке более мощных горелок они работают с пониженной нагрузкой, в результате чего ухудшается перемешивание топлива с окислителем, повышается содержание в уходящих газах сажи, СО и БП. При работе на твердом топливе улучшение конструкции означает перевод котла на механизированные топочные устройства непрерывного горения. При этом КПД котла повышается на 16%, достигая 77--81 %, исключается цикличность работы топки, что ликвидирует пик выброса вредных веществ, характерный для периода разогрева.

5. Очистка продуктов сгорания. Очистка дымовых газов, обязательная при эксплуатации мощных котлов, далеко не всегда применяется в отопительных котельных. В соответствии со СНиП блок циклонов конструкции ЦКТИ или НИИОГАЗ устанавливают при объеме газов (6--20)103 м3/ч, что типично для котельных, оборудованных двумя--шестью чугунными котлами. При объеме уходящих газов (15--150)103 м3/ч должны использоваться батарейные циклоны. Данные золоуловители обеспечивают эффективность улавливания золы до 85 %. Вместе с тем они не улавливают частицы размером менее 3 мкм, которые наиболее опасны для здоровья человека. Хотя принципиально высокоэффективные технологии газоочистного оборудования для мелких котельных разработаны, на практике они применяются крайне редко из-за высокой стоимости оборудования. Основное направление в этой области -- создание оборудования, сочетающего высокую эффективность очистки и малые капитальные затраты. Целесообразно также более широкое обследование выбросов БП от малых котлов с менее эффективным сжиганием топлива, чем на ТЭС, и при необходимости проведение работ по совершенствованию топочных режимов для данных котлов.



Заключение

По степени воздействия на организм человека БП отнесен к I классу (вещества чрезвычайно опасные). Иногда БП называют бластомогенным веществом, т.е. веществом, способным вызывать всевозможные опухоли и новообразования в живом организме, как злокачественные (рак и саркома), так и другие (аденома, папиллома и т.п.).

На данный момент существует 5 основных мероприятий по снижению поступления БП в атмосферу:

1. Повышение КПД котельных установок;

2. Оборудование котельных КИП и автоматикой;

3. Оптимизация подачи воздуха на горение;

4. Конструкция топочно-горелочных устройств;

5. Очистка продуктов сгорания.



Список используемой литературы

1. Мазур И.И., Молданов О.И. Курс инженерной экологии, учебник для вузов, 1999, 447с.

2. Калыгин В.Г. Промышленная экология, учебное пособие для вузов.

3. Юсфин Ю. С., Леонтьев Л.И. Промышленность и окружающая среда, учебник для вузов.

Размещено на Allbest.ur