Идентификация выбросов технических систем

Введение

Задачу идентификации негативного воздействия производства и технических средств на биосферу и техносферу, разработки и применения средств для снижения этого воздействия решает промышленная экология. Промышленная экология разрабатывает нормативные показатели экологичности предприя­тий, оборудования и транспорта, определяет порядок экологической экспертизы при подготовке но­вых: производств и при переходе на новые виды продукции.

Сохранение биосферы, обеспечение безопасности и здоровья человека - решение этих проблем дол­жно быть целью специалиста в любой сфере деятельности при выполнении профессиональных обязан­ностей.

Идентификация выбросов технических систем

Выбросы промышленных объектов и технических систем при их работе в штатных режимах состоят:

- из отходящих (отработанных) газов, паров, капель жидкости и твердых частиц, сопровождающих работу технических объектов (на­пример, выбросы цехов промышленных предприятий, отработанных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), дымовых газов тепловых электрических станций (ТЭС) и т.п.);

- из веществ, поступающих в рабочее помещение или в систему вентиляции при проведении технологических операций;

- из утечек рабочих сред из технических систем при нарушении их герметичности как в рабочую зону цехов, так и на промышленные площадки.

Масса выбросов М, возникающих при проведении технологических процессов, обычно рассчитывается по формуле

М =mуд Пk (1 – n ),

где mуд – удельное выделение загрязняющего вещества на единицу характерного показателя П производственного процесса. Для расчета выбросов из плавильных агрегатов П – производительность плавиль­ного агрегата, т/ч; для расчета выбросов при электродуговой сварке П – расход электродов, кг/ч; для расчета выбросов при резке металлов П – произведение длины реза на толщину разрезаемого металла, м2/ч; при окраске П – расход лакокрасочных материалов, кг/ч; k – попра­вочный коэффициент для учета особенностей технологического про­цесса; n – эффективность средств очистки выбросов в долях единицы. При их отсутствии n = 0.

Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытых чугунолитейных вагранках и электродуговых печах производительностью до 7 т/ч приведены ниже:

Плавильный агрегат Пыль Оксид Углеводороды Оксиды Диоксид

углеводорода роды азота серы

Открытая вагранка 19 200 2,4 0,014 1,54

Электродуговая 8,1 1,5 _ 0,29 _

Для процесса ручной дуговой сварки сталей электродами с покры­тием mуд на 1 кг электродов составляют: 40 г пыли, 2 г фтороводорода, 1,5 оксидов углерода и азота.

При сжигании топлива (уголь, мазут, природный газ) в котлах ТЭС образуются нетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы и азота, летучая зола. Для ТЭС мощностью 1000 МВт характерны выбросы углекислого газа -560; паров воды - 105; диоксида серы -14; оксидов азота - 4 и золы 0,85 т/ч при условии, что эффективность очистки дымовых газов от летучей золы составляет 0,99. Вблизи ТЭС, выбрасывающих такое количество за­грязнителей, образуются зоны с повышенными над допустимыми концентрациями вредных веществ, протяженностью до 5 км и более.

Рассеивание отходящих газов ТЭС в атмосфере обеспечивается их выбросом через высокие трубы и снижением концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы за счет турбулентной диффузии. Распределение концентраций вредных веществ в приземном слое от организованного высокого источника выбросов.

Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере у земной поверхности от организованного высокого источника выбросов:

А - зона неорганизованного загрязнения; Б - зона переброса факела; В - зона задымления; Г - зона постепенного снижения уровня загрязнения

Максимальная концентрация примесей в приземном слое прямо про­порциональна производительности источника и обратно пропорцио­нальна квадрату высоты трубы. Повышение температуры и скорости выхода газов из устья трубы приводит к увеличению температурного и инерционного подъема струи, улучшению рассеивания вредных вы­бросов и снижению их концентраций в приземном слое атмосферы. В районе источника выброса образуется несколько характерных зон: зона В – переброска факела, включающая зону неорганизованного загряз­нения А, зона В – задымления с максимальным содержанием вредных веществ и зона Г, характеризующаяся постепенным снижением кон­центраций примесей по мере удаления от источника. Зона задымления наиболее опасна и должна исключаться из района жилой застройки.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения при-земных концентраций выбросов ТЭС и промышлен­ных предприятий, является ОНД-86. В соответствии с этой методикой максимальная приземная концентрация, создаваемая от одиночного источника, может быть рассчитана по формуле

где А – коэффициент, зависящий от температурного градиента атмос­феры и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных примесей (он зависит от климатической зоны, например для центральной части европейской территории России он равен 120); М – масса выброса вредного вещества, г/с; F-коэффи­циент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1), для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 90 % -2, от 75 до 90 % -2,5, менее 75% - 3); т и п - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы (определяются по графическим зависимостям, приведенным в ОНД-86); n - коэффициент учета релье­фа местности (для ровного рельефа - перепад высот не более 50 м на 1 км, равен 1); Н - высота трубы, м; Q – расход отходящих газов, м3/с; - разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха.

В приземном слое от источника загрязнений по каждой вредной примеси должна создаваться такая концентрация, чтобы при сложении с фоновой концентрацией cф. этой же примеси, уже имеющей место в атмосфере (за счет других источников), не превы-шалась предельно допустимая максимально разовая концентрация, т. е.сmax + cф < ПДКмр.

Автомобильный транспорт при сжигании бензина или дизельного топлива выбрасывает отработавшие газы, состоящие из нетоксичных паров воды, диоксида углерода, азота, кислорода и водорода, а также из токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота, углеводородов, альдегидов, сажи, бенз(а)пирена и др. Состав отработавших газов ДВС зависит от режима работы двигателя.