Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ВЫБРОСОВ ТЭС И КОТЕЛЬНЫХ

Влияние энергетики на природную среду и климат

Все процессы, связанные с преобразованием энергии, в частности, производство, транспортировка, переработка и сжигание органического топлива, являются мощным источником антропогенного воздействия на окружающую среду. Источники негативного влияния котельных и тепловых электрических станций (ТЭС) на органическом топливе на природу можно классифицировать:

1. По характеру воздействия:

- ухудшающие качество воздуха (выбросы оксидов азота и серы, монооксида углерода CO, летучих углеводородов, пыли, сажи и ряда других загрязняющих веществ);

- изменяющие радиационно-тепловой баланс атмосферы (эмиссия парниковых газов – CO₂, CH₄, N₂O), а также выбросы, приводящие к образованию озона и сульфатного аэрозоля в нижних слоях атмосферы (выбросы NO_x и SO_x);

- нарушающие естественный тепловой режим (сброс теплоты);

- шумовое воздействие;

- загрязнение водных объектов сточными водами.

2. По территориальному масштабу:

- локальные (ухудшение окружающей среды в непосредственной близости (до 100 км) от источника загрязнения или сброса теплоты);

- региональные (трансграничный (на несколько тысяч километров) перенос загрязняющих веществ);

- глобальные (изменения климата, разрушение озонового слоя).

Ряд веществ, образующихся в процессах, связанных с преобразованием энергии органического топлива и поступающих в атмосферу, способен оставаться в ней длительное время, измеряемое неделями, годами и даже десятилетиями; переноситься на большие расстояния и вызывать изменения окружающей среды в значительных временных и территориальных масштабах.

Наблюдения за составом атмосферы, ведущиеся систематически уже более 40 лет, свидетельствуют о значительном увеличении атмосферных концентраций основных парниковых газов, как за этот период, так и по сравнению с доиндустриальной эпохой. Производимые расчеты показывают, что антропогенная эмиссия (выброс) метана и оксида азота N₂O играет основную роль в увеличении их атмосферных концентраций.

Метеорологические наблюдения показывают, что за последние сто лет среднеглобальная температура увеличилась на 0,6 °C, из которых 0,4 °C пришлись на последние 30 лет, благодаря чему 90-е годы прошлого века были самым теплым десятилетием за всю историю метеорологических наблюдений.

Тем не менее, в последние десятилетия в мировой энергетике наблюдаются процессы, приводящие к значительному снижению ее негативного воздействия на окружающую среду. Таковыми процессами являются: изменения в топливно-энергетическом балансе, внедрение природоохранных технологий и повышение энергоэффективности экономики (повышение КПД установок преобразования энергии, снижение энергоемкости производства). Указанные тенденции уже привели к заметному снижению удельных выбросов основных парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу.

Так, за счет уменьшения доли угля в мировом энергетическом балансе и повышения роли газа, ядерной энергии и возобновляемых источников энергии удельная эмиссия CO₂ снизилась за последние 50 лет примерно на 120 кг C/т у.т. Аналогичное снижение удельной эмиссии оксидов серы и азота в теплоэнергетике индустриально развитых стран связано с повышением эффективности производства электроэнергии, использованием экологически более чистого топлива и внедрением технологий подавления образования оксидов азота и очистки дымовых газов от SO_x и NO_x.

Выбросы тепловых электростанций (ТЭС) и котельных на органическом топливе в атмосферу

Основное загрязнение атмосферного воздуха связано со сжиганием органического топлива. ТЭС и котельные, потребляя большое количество органического топлива, оказывают существенное влияние на загрязнение воздушного бассейна.

Рабочая масса органического топлива состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, серы, влаги и золы. В результате полного сгорания топлива образуются углекислый газ, водяные пары, оксиды серы (сернистый газ, серный ангидрид) и зола. Из перечисленных составляющих к числу токсичных относятся оксиды серы и зола. При высоких температурах в ядре факела топочных камер котлов большой мощности происходит частичное окисление азота воздуха и топлива с образованием оксидов азота (оксид и диоксид азота). При неполном сгорании топлива в топках могут образовываться также монооксид углерода CO, углеводороды, CH₄, C₂H₆ и др., а также канцерогенные вещества. Продукты неполного сгорания весьма вредны, однако при современной технике сжигания их образование можно исключить или свести к минимуму.

Наибольшую зольность имеют горючие сланцы и бурые угли, а также некоторые сорта каменных углей (например, экибастузские). Жидкое топливо имеет небольшую зольность; природный газ является беззольным топливом. Современные золоуловители благодаря высокой степени улавливания золы позволяют значительно снизить выбросы золы и довести их до весьма малых значений.

В последнее время серьезное внимание привлекла проблема изучения канцерогенных веществ, образующихся при неполном сгорании топлива. По своей распространенности и интенсивности воздействия из многих химических веществ этого типа наибольшее значение имеют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и наиболее активный из них – бенз(а)пирен. Максимальное количество бенз(а)пирена образуется при температуре 700 – 800 °C в условиях нехватки воздуха для полного сгорания топлива.

Выбрасываемые в атмосферу из дымовых труб котельных и электростанций токсичные вещества оказывают вредное воздействие на весь комплекс живой природы, называемый биосферой. Биосфера включает в себя прилегающий к поверхности Земли слой атмосферы, верхний слой почвы и верхние слои водных поверхностей.

Минздравом России установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ПДК называется такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека, которая не оказывает на его организм прямого или косвенного воздействия, не снижает его работоспособности, не влияет на его самочувствие. ПДК служит основным критерием санитарно-гигиенической оценки качества атмосферного воздуха. Значения ПДК для основных загрязняющих веществ, выбрасываемых энергетическими предприятиями, приведены в табл. 7.1.

Для каждого выбрасываемого в атмосферу вредного вещества должно соблюдаться условие

или

(7.1)

где C_i, ПДК_i – приземные и предельно допустимые концентрации вредных веществ.

Таблица 7.1

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество	Предельно допустимая концентрация^*, мг/м³		Наличие в дымовых газах котельных, работающих на
Загрязняющее вещество	максимальная разовая	средне-суточная	газе	мазуте	угле
Оксид азота NO	0,4	0,06	+	+	+
Диоксид азота NO₂	0,085	0,04	+	+	+
Сернистый ангидрид SO₂	0,5	0,05	+	+	+
Пыль (зола) нетоксичная	0,5	0,15	–	–	+
Летучая зола (при массовой доле CaO ≥ 35 %)	0,05	0,02	–	–	+
Монооксид углерода CO	5	3	+	+	+
Сажа (копоть)	0,15	0,05	+	+	–
Пентаоксид ванадия V₂O₅	–	0,02	–	+	–
Сероводород H₂S	0,008	–	+	+	+
Аммиак NH₃	0,2	0,04	+	+	+
Бенз(а)пирен C₂₀H₁₂	–	0,1 · 10^-5	+	+	+
^* Максимальная разовая концентрация определяется по пробам, отобранным в течение 20 мин, среднесуточная – за сутки.

Кроме того, Минздравом РФ установлено, что совместное содержание в атмосфере некоторых веществ (веществ однонаправленного действия) может усиливать их токсичность. В энергетике к числу вредных веществ однонаправленного действия относятся диоксиды азота и серы. При одновременном наличии в атмосферном воздухе вредных веществ однонаправленного действия должно соблюдаться условие

(7.2)

Суммарное количество M_j загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами котельной или ТЭС, определяется на основании измерения концентраций вредных веществ в дымовых газах по уравнению, г/с

(7.3)

где C_j – массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха α₀ = 1,4 и нормальных условиях (p = 101,3 кПа, T = 273 К), мг/м³; V_с.г – объемный расход сухих дымовых газов, образующихся при сгорании топлива при α₀ = 1,4 и нормальных условиях, м³/с; K_п– коэффициент пересчета (при определении массового расхода (выброса) загрязняющего вещества в граммах в секунду K_п= 10^-3).

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!