Обрезка роз
Введение
Вопросы охраны окружающей среды в последнее
время выдвинулись в число важнейших, которые необходимо решить человечеству.
Результаты специальных исследований, выполненных учеными разных стран,
показали, что бездумное использование природных ресурсов, неограниченный сброс
отходов создали опасность необратимых процессов в биосфере, а именно угрозу
самой жизни человека.
Охрана окружающей среды в нашей стране возведена
в ранг конституционной нормы. Кроме того, принят ряд специальных постановлений
правительства по вопросам охраны природы как в целом, так и по отдельным
регионам: бассейнам реки Волги и озера Байкал, Балтийского, Черного и Азовского
морей, Арктического бассейна. Бесспорно, что каждое судно в отдельности и весь
флот в целом всегда будут являться потенциальными источниками загрязнения
водоемов, а так же атмосферного воздуха.
Большой вред окружающей среде наносят
отработавшие газы дизелей, в которых содержатся сажа и компоненты неполного
сгорания топлива. Все более острой становиться проблема - снижение вредных
выбросов с отработавшими газами энергоустановок. Тенденция использования
тяжелого топлива на водном транспорте привела к тому, что судовые двигатели
внутреннего сгорания стали работать на топливах ухудшенного качества. Кроме
прочих неблагоприятных показателей качества утяжеленных и тяжелых топлив нужно
отметить повышенное содержание в них серы. Это значит, что в составе
отработавших газов существенно повышается содержание серного и сернистого
ангидрида, т. е. потенциальных кислотосодержащих продуктов, влияние которых
резко отрицательно сказывается на окружающей среде [1].
Целью данной курсовой работы является
рассмотрение методов очистки отработавших газов, поступающих при использовании
дизельного топлива с судов, а также рекомендация и разработка природоохранного
мероприятия по защите окружающей среды.
1. Анализ и обобщение
научно-технических и патентных материалов
.1 Двигатель - источник загрязнения
атмосферы. Характеристика токсичности его отработавших газов
.1.1 Общая оценка дизеля как
источника загрязнения воздушной среды
Дизель, вырабатывая механическую энергию за счет
окисления топлива воздухом, в процессе работы осуществляет непрерывный
тепломассообмен с окружающей атмосферой. Он забирает воздух и потребляет
топливо, затем выбрасывает отработавшие газы, состоящие из части воздуха и
продуктов окисления топлива. Таким образом, воздух, поступающий в цилиндр
дизеля, совершает определенный термодинамический цикл, претерпевая при этом
химические изменения, в результате чего превращается в отработавшие газы −
сложную газовую смесь с множеством компонентов. Четыре компонента N2, О2, СО2 и
Н2О составляют свыше 99.. .99,9 % объема газа, остальные 0,1...1,0% объема
отработавших газов составляют примеси, которые не представляют интереса с технической
точки зрения, но являются вредными для окружающей среды, живой природы и
человека.
При выпуске в атмосферу отработавшие газы обычно
рассеиваются и вступают в контакт с человеком уже в сильно разбавленном
состоянии. Концентрация ряда вредных компонентов и температура газов в основном
снижаются до безопасного уровня, но бывают зоны, где это вещество
концентрируется в количествах, оказывающих вредное действие на живой организм и
природу (данные представлены в таблице 1). Это обстоятельство заставляет искать
пути снижения вредных веществ. К наиболее опасным веществам можно отнести СО,
NОХ, SО2, альдегиды (А), углеводороды (УВ), бенз(а)пирен.
При анализе состава отработавших газов
целесообразно использовать два основных понятия: токсичность и дымность. Токсичные
компоненты − это вредные вещества, входящие в состав отработавших газов.
Дымность − это свойство газа, обусловленное наличием в его составе
твердых и жидких аэрозольных частиц. Подавляющую часть их массы (свыше 95.
..98%) составляет сажа. Сама по себе сажа безвредна, но она может адсорбировать
на своей поверхности токсичные вещества типа бенз(а)пирен и другие. Кроме того,
сажа имеет неприятный запах и является нежелательным компонентом отработавших
газов дизеля.
атмосфера загрязнение
судно газ
Таблица 1 - Приблизительный состав отработавших
газов двигателей внутреннего сгорания и воздействие их на окружающую атмосферу
|
Компонент
|
Содержание
в неразбавленных отработавших газах, г/ м Свойства
загрязненного воздуха
|
|
|
СО2
(наряду с недостатком О2)
|
40
... 240
|
Удушающее
действие
|
|
SО2
|
0,1
. . 0,5
|
Токсичность
|
|
СО
|
0,25
... 2,5
|
Токсичность
|
|
Акролен
|
0,001
. . . 0,04
|
Токсичность
|
|
NОХ
(по NО2)
|
0,5
... 8
|
Токсичность
|
|
УВ
(по С)
|
0,25
... 2,0
|
Токсичность
|
|
Бенз(а)пирен
|
0,2
... 0,5
|
Канцерогенное
действие
|
|
А,
SО2, NОХ, УВ и др.
|
-
|
Раздражение
слизистых носа, горла, глаз
|
|
А,
органические соединения, S, УВ и др.
|
-
|
Неприятный
запах
|
|
Сажа
|
0,05
... 0,5
|
Ухудшение
видимости
|
|
Н2О
|
15
... 100
|
Влажность,
туманообразовапие
|
|
NOx,
УВ
|
-
|
Смогообразование
|
Для одновременного снижения токсичности и
дымности в отработавших газах требуются различные, подчас не совместимые между
собой мероприятия, что существенно затрудняет решение проблемы снижения вредных
продуктов. Например, при снижении токсичности отработавших газов увеличивается
дымность, и наоборот, при снижении дымности повышается токсичность. Поэтому
необходимо найти компромиссное решение. Состав и количество токсичных
компонентов ОГ дизелей определяются химической природой и элементным составом
топлива, соотношением количества топлива и воздуха в цилиндре с особенностями
организации рабочего процесса двигателя. При использовании углеводородных
топлив нефтяного происхождения, сжигаемых в цилиндре с избытком кислорода, примерно
80…95 % общей массы токсичных примесей отработавших газов приходится на долю
пяти основных токсичных компонентов: СО, NОХ, SО2, альдегидов и углеводородов.
Опыт показывает, что изменение концентрации отдельных токсичных компонентов
подчиняется определенной закономерности. Установив эту закономерность, путем
воздействия на рабочий процесс дизеля можно существенно снизить количество
вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
Механизм образования сажи в камере сгорания
дизеля исключительно сложен, но, несмотря на это, известно много способов,
позволяющих эффективно снижать дымность отработавших газов. Одним из основных
показателей, влияющих на дымность, является размер цилиндра дизеля.
Существенно уменьшить количество продуктов
неполного окисления топлива позволит следующее: конструктивное изменение
двигателя, повышение полноты сгорания топлива путем изменения его качества
(ввод присадок, подогрев и т.д.), оптимизация подачи топлива в цилиндр и
смесеобразования, выбор оптимальных регулировочных параметров дизеля при его
работе и так далее.
1.1.2 Влияние сорта топлива на
полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов
Сорт топлива влияет на качество сгорания и
образование продуктов неполного сгорания. Имеется большой опыт по сжиганию
различных топлив в дизелях. Как показала практика последних лет, тяжелые
топлива в современных судовых дизелях сгорают еще недостаточно качественно,
особенно в средне- и высокооборотных дизелях, что сопровождается повышенным
выделением сажи в отработавших газах. В то же время традиционное топливо для
дизелей (дизельное топливо) во многих случаях заменяется на худшие сорта, более
тяжелые остаточные продукты переработки нефти. Например, речной флот уже сейчас
потребляет до 25 % тяжелых топлив, и доля их будет постоянно увеличиваться.
Поэтому перед современным дизелестроением стоит сложнейшая задача - создать
двигатели, работающие на тяжелых сортах топлива с высокой экономичностью,
надежностью и минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу.
На рабочий процесс дизеля практически оказывают
влияние все физико-химические характеристики топлива и прежде всего состав
углеводородов, входящих в топливо. Углеводородный состав топлива характеризует
его физические и химические свойства, воспламеняемость, вязкость, фракционный
состав и т.д.
Немаловажную роль в полном сгорании топлива
играет химический и физический аспект, связанный с подачей топлива в цилиндр и
его смесеобразованием. Сгорание топлива в дизеле имеет специфическую
особенность. В этих двигателях сгорание протекает в топливном факеле, где
содержатся жидкие и газообразные горючие продукты.
Сгорание топлива в факеле во многом зависит от
оптимизации степени гомогенизации заряда к началу воспламенения. Для различных
топлив эта степень будет различной. Легкое топливо (например, бензин) будет
быстрее испаряться в камере сгорания дизеля, чем тяжелое.
В таблице 2 приведены основные параметры
рабочего процесса, полученные в результате испытаний дизеля на опытных топливах
(ОТ-1 ... ОТ-6) при различных нагрузках.
Таблица 2 - Основные параметры рабочего процесса
опытного дизеля
|
Топливо
|
Нагрузка,
кВт
|
φ,
ºПКВ
|
dP/d
φ, МПа/ ºПКВ
|
Pmax,
МП а
|
тс,
°ПКВ
|
Дымность,
усл. ед.
|
|
Дизельное
ДЛ (ОТ - 1)
|
0,95
|
6,8
|
0,36
|
7,0
|
11,3
|
16
|
|
1,98
|
7,5
|
0,34
|
7,7
|
13,4
|
34
|
|
2,64
|
8,0
|
0,39
|
8,1
|
15,3
|
55
|
|
3,23
|
8,4
|
0,47
|
8,7
|
17,6
|
78
|
|
Облегченное
дизельное ДЗ
|
0,91
|
7,2
|
0,38
|
7,0
|
10,4
|
16
|
|
(ОТ
- 2)
|
1,83
|
7,6
|
0,39
|
7,7
|
12,4
|
30
|
|
2,79
|
8,2
|
0,42
|
8,5
|
14,3
|
56
|
|
3,08
|
8,3
|
0,47
|
8,7
|
16,4
|
68
|
|
Реактивное
ТС-1
|
0,88
|
8,4
|
0,48
|
7,4
|
8,3
|
5
|
|
(ОТ-3)
|
1,83
|
9,0
|
0,53
|
8,2
|
11,2
|
12
|
|
2,49
|
9,6
|
0,60
|
8,6
|
13,1
|
30
|
|
3,49
|
10,0
|
0,76
|
9,6
|
15,9
|
80
|
|
Легкий
каталитический
|
1,10
|
7,5
|
0,44
|
7,2
|
9,5
|
14,3
|
|
газойль
|
1,83
|
8,2
|
0,48
|
7,9
|
11,6
|
31,0
|
|
(ОТ-4)
|
2,60
|
9,0
|
0,56
|
8,6
|
13,4
|
68,1
|
|
3,20
|
9,5
|
0,64
|
9,3
|
15,8
|
83,1
|
|
Смесь
1 : 1 дизельного
|
0,88
|
9,4
|
0,55
|
8,1
|
8,7
|
30,0
|
|
топлива
ДЛ с дистилятом
|
1,83
|
9,5
|
0,57
|
8,6
|
.11,0
|
55,5
|
|
коксования
(ОТ -5)
|
2,57
|
10,0
|
0,70
|
9,1
|
13,1
|
85,0
|
|
3,23
|
10,4
|
0,83
|
9,9
|
15,0
|
96,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакуумный
газойль
|
0,88
|
5,7
|
0,35
|
6,8
|
12,0
|
18,0
|
|
(ОТ-6)
|
1,76
|
6,7
|
0,36
|
7,6
|
14,0
|
44,0
|
|
2,57
|
7,8
|
0,43
|
8,5
|
16,2
|
77,0
|
|
3,01
|
9,0
|
0,55
|
9,0
|
18,5
|
93,0
|
Данные таблицы свидетельствуют о том, что
дымность зависит от группового углеводородного состава. Максимальное значение
дымности (30 ... 96,4 %) имеет топливо ОТ − 5 с наибольшим содержанием
ароматических углеводородов. Минимальную дымность отработавшего газа имеют
топлива ОТ - 1 и ОТ - 2 приблизительно с одинаковым содержанием
алканоциклановых и ароматических углеводородов.
Особый интерес представляет полнота сгорания
альтернативных топлив, как возможных в перспективе заменителей нефтяных. Уже
иметься некоторая информация о качестве сгорания ряда топлив из углей и
сланцев, спиртов и другое. Экспериментально установлено, что синтетические
жидкие топлива из углей и сланцев сгорают в дизелях приблизительно по тому же
принципу, что нефтяные топлива. Легкие сорта синтетических топлив сгорают как
дизельное топливо, при этом показатели дымности и токсичности отработавших
газов их мало отличаются от отработавших газов, полученных при сжигании
дизельного топлива.
Работа дизелей на смесях нефтяного топлива со
спиртами существенно изменяет пропорциональное отношение вредных выбросов. При
работе дизеля с большой частотой вращения количество токсичных компонентов
возрастает, кроме окислов азота. Содержание сажи на всех частотах вращения с
добавкой метанола снижается. Добавка к дизельному топливу аммиака снижает
дымность отработавших газов, но повышает содержание NOx.
Таким образом, использование альтернативных
топлив в судовых дизелях речного флота не вызывает опасения с точки зрения
повышенного загрязнения воздушного бассейна [1].
1.2 Классификация методов очистки
отходящих газов двигателей внутреннего сгорания
Подавление отходящих газов двигателей
внутреннего сгорания делится на ряд методов:
Методы внутреннего подавления выбросов, он
характеризуется:
− использованием малотоксичных рабочих
процессов;
− подачей воды в цилиндр (ВТЭ);
− рециркуляцией отходящих газов;
− регулированием топливоподачи.
Методы внешнего подавления выбросов, а именно
использование:
− сажевых фильтров;
− термических реакторов;
− жидкостных нейтрализаторов;
− каталитических нейтрализаторов;
− присадок (антидымных, антисажевых);
− ультразвуковой коагуляции сажи.
Организационные мероприятия:
− ограничение количества маневров главных
двигателей при отходах и подходах судов к пристани;
− сведение к минимуму работы на стоянках;
− перевод судов на малосернистое топливо;
− оптимизация расписания пассажирских
судов.
Использование альтернативных видов топлива, а
именно:
− водород;
− спирт;
− метанол;
− сжатый природный газ;
− сжиженный нефтяной газ.
Конструктивные и технологические мероприятия по
улучшению экологических показателей высокооборотных судовых дизелей заключаются
в следующих мероприятиях:
Снижение образования оксидов азота, а именно:
− снижение общих и локальных температур в
камере сгорания;
− снижение локального и местного
содержания кислорода;
− изменение химического состава заряда;
− снижение содержания азота в топливе.
Снижение образования углеводородов:
− исключение местных переобогащенных зон;
− исключение чрезмерной гомогенизации;
− увеличение коэффициента избытка воздуха;
− повышение скорости сгорания.
Снижение образования СО и дыма:
− оптимизация коэффициента избытка
воздуха;
− оптимизация закона тепловыделения;
− применение инициирующих и антидымных
присадок;
− снижение расхода смазочного материала;
− исключение местных переобогащенных зон.
Снижение образования альдегидов:
− снижение расходов смазочного масла;
− турбулизация заряда;
− разрушение зон гашения [2].
1.3 Патентные материалы в области
очистки атмосферного воздуха от загрязняющих веществ при использовании
дизельного топлива на судах
Пылегазоочистительная установка
Изобретение относится к устройствам для очистки
отходящих газов от пыли и загрязняющих примесей кислотного типа (оксиды серы,
углерода окислы азота, и др.), в частности дымовых газов, а также выхлопных
газов двигателей внутреннего сгорания.
Сущность изобретения заключается в том, что
пылегазоочистительная установка включает сепаратор, содержащий односторонний
поток очищаемой газовой среды, пылесборник, присоединенный снизу к корпусу, при
этом пылесборник представляет собой емкость, заполненную, по крайней мере,
мелкодиспергированным реагентом со щелочными свойствами, сепаратор на входе
сообщен через трубопровод с нижней частью пылесборника, а установка дополнительно
снабжена эжекционным устройством, нагнетающим газовый поток, содержащий по
крайней мере мелкодиспергированный реагент со щелочными свойствами, в корпус
сепаратора через трубопровод и входной патрубок.
В качестве реагента со щелочными свойствами
целесообразно использовать соединения щелочного металла или соединения
щелочноземельного металла.
Пылегазоочистительная установка работает
следующим образом. Дымовые газы, содержащие вредные химические вещества,
загрязняющие атмосферу, в частности окислы азота (NOx), двуокись серы (SO2) и
твердые примеси, попадают в установку через входной патрубок в корпус
центробежного сепаратора, имеющего осадительную часть. В это же время
эжекционным устройством в корпусе сепаратора, сообщенном с трубопроводом через входной
патрубок, создается зона пониженного давления. Газовый поток, прошедший
осадительную часть, поступает в пылесборник, то есть в емкость, заполненную
мелкодиспергированным реагентом со щелочными свойствами, например, гидрооксидом
натрия, калия или карбонатом натрия, калия. Дополнительно емкость может быть
заполнена другими веществами, например, активированным углем. Захватив щелочной
реагент, газовый поток по трубопроводу эжекционным устройством нагнетается в
корпус сепаратора через входной патрубок и смешивается с новым газовым потоком,
поступающим на очистку в центробежный сепаратор. Благодаря контакту с реагентом
со щелочными свойствами ядовитые вещества, содержащиеся в газовом потоке,
нейтрализуются, и очищенный от пыли и ядовитых химических веществ газовый поток
выходит в атмосферу через выходной патрубок. Часть газового потока, содержащая
щелочной реагент, вновь проходит через осадительную часть сепаратора и
поступает в пылесборник.
Цикл повторяется. Происходит оседание пыли, а
также нейтрализация загрязняющих вредных химических веществ.
Эффективность очистки газового потока от пыли
достигает 92-95% при нейтрализации вредных химических веществ [3].
Способ очистки отходящих газов от диоксида серы
Устройство относится к способам очистки
отходящих газов от диоксида серы путем контактирования с пульпой, содержащей
соединения марганца, и может быть использовано в химической, металлургической и
других отраслях промышленности, имеющих отходящие запыленные газы. В способе
очистки отходящих газов от диоксида серы путем их промывки пульпой руды,
содержащей соединения марганца, промывку осуществляют противотоком в три
ступени, при этом на первой по ходу газа ступени промывку ведут перенасыщенной
по диоксиду серы подкисленной пульпой диоксида марганца, на второй ступени -
ненасыщенной по диоксиду серы пульпой диоксида марганца, а на третьей стадии -
неподкисленной пульпой оксидов и карбонатов марганца. Температуру пульпы на
первой стадии поддерживают 70−90oC, а содержание серной кислоты в пульпе
5−8 мас. Температуру пульпы на второй стадии поддерживают 40−60oС,
а содержание серной кислоты в пульпе 5−8 мас.
Температуру пульпы на третьей стадии
поддерживают 25−40oC, a рН пульпы 5−8,5 мас.
Пульпа с третьей стадии передается на вторую, со
второй стадии на первую, а с первой стадии пульпа передается на получение
целевого продукта.
Мольное отношение диоксида марганца в пульпе к
диоксиду серы в газе поддерживают равным 1:1. Данным способом достигается
степень очистки с эффективностью 90 - 95% [4].
Способ очистки отработавших газов дизельных
двигателей от газообразных вредных веществ и твердых частиц
Способ очистки отработавших газов дизельных
двигателей от газообразных вредных веществ и твердых частиц путем пропускания
потока отработавших газов вначале через входной окислительный нейтрализатор
каталитического типа, а затем через фильтрующий элемент, отличающийся тем, что
перед входным окислительным нейтрализатором устанавливают камеру сгорания,
содержащую форсунку, стабилизатор пламени и свечу для воспламенения горючей смеси,
за фильтрующим элементом устанавливают выходной окислительный нейтрализатор
каталитического типа и отработавшие газы очищают путем пропускания потока
последовательно через камеру сгорания, входной окислительный нейтрализатор,
фильтрующий элемент и выходной окислительный нейтрализатор, непрерывно измеряют
температуру потока до камеры сгорания, температуры тела входного и выходного
окислительных нейтрализаторов и фильтрующего элемента, объемную концентрацию
кислорода в отработавших газах до камеры сгорания и перепад давления на
фильтрующем элементе, непрерывно сравнивают измеренную температуру потока до
камеры сгорания и измеренные температуры входного и выходного окислительных
нейтрализаторов с заданной рабочей температурой катализатора, измеренную концентрацию
кислорода - с заданной минимально допустимой концентрацией кислорода,
измеренный перепад давлений - с заданными максимально и минимально допустимыми
перепадами давления, измеренную температуру фильтрующего элемента - с его
заданной минимально допустимой температурой, если окажется после сравнения, что
одновременно измеренный перепад давления на фильтрующем элементе меньше или
равен максимально допустимому перепаду давления, измеренная температура потока
меньше или равна заданной рабочей температуре катализатора и измеренная
температура входного либо выходного окислительного нейтрализатора меньше той же
заданной рабочей температуры катализатора, то поток подогревают за счет подачи
дополнительного топлива в камеру сгорания и сжигания его в кислороде отработавших
газов, причем температуры входного и выходного окислительных нейтрализаторов
поддерживают равными заданной рабочей температуре катализатора с заданной
точностью за счет регулирования расхода дополнительного топлива, если окажется
после сравнения, что измеренная температура потока больше заданной рабочей
температуры катализатора при соблюдении остальных двух условий, то подачу
дополнительного топлива прекращают, если окажется после сравнения, что
одновременно измеренный перепад давления на фильтрующем элементе больше
заданного максимально допустимого перепада давления, измеренная температура
фильтрующего элемента меньше его заданной минимально допустимой температуры и
измеренная концентрация кислорода больше или равна заданной минимально допустимой
концентрации кислорода, то поток подогревают за счет подачи дополнительного
топлива в камеру сгорания и сжигания его влива в камеру сгорания и сжигания в
кислороде отработавших газов, причем температуру фильтрующего элемента
поддерживают равной заданной минимально допустимой температуре с заданной
точностью за счет регулирования расхода дополнительного топлива до тех пор,
пока измеренный перепад давления на фильтрующем элементе остается больше или
равен заданному минимально допустимому перепаду давления, если окажется после
сравнения, что измеренный перепад давления на фильтрующем элементе меньше
заданного минимально допустимого перепада, то снова поддерживают температуры
входного и выходного окислительных нейтрализаторов равными заданной рабочей
температуре катализатора с заданной точностью так, как описано выше. Если
измеренная объемная концентрация в отработавших газах меньше минимально
допустимой концентрации кислорода, то подают вторичный газ, содержащей
кислород, в зону горения камеры сгорания. В качестве вторичного газа,
содержащего кислород, используют воздух. В зоне горения камеры сгорания
поддерживают с заданной точностью коэффициент избытка окислителя равным единице
с учетом измеренной концентрации кислорода в отработавших газах за счет
регулирования расходов дополнительного топлива и вторичного газа, содержащего
кислород. Дополнительное топливо и вторичный газ предварительно смешивают до
подачи их в зону горения камеры сгорания. Эту смесь подогревают до подачи ее в
зону горения камеры сгорания, за счет энергии потока отработавшего газа,
который прошел систему очистки. Дополнительно измеряют температуру потока за
фильтрующим элементом, в качестве максимально допустимого перепада давления на
фильтрующем элементе используют заданную функцию измеренных оборотов ротора и
вязкости, вычисленной по измеренной температуре потока отработавших газов до
камеры сгорания, в качестве минимально допустимого перепада давления на
фильтрующем элементе используют заданную функцию измеренных оборотов ротора и
вязкости, вычисленной по измеренной температуре потока за фильтрующим элементом
[5].
1.4 Основные методы очистки
отработанных газов
Способ очистки отработанных газов
Изобретение относится к способам очистки
отработанных газов двигателей внутреннего сгорания от токсичных примесей и
может найти применение во многих отраслях народного хозяйства.
Известен способ очистки отработанных газов
двигателей внутреннего сгорания от токсичных примесей путём впрыскивания воды в
топливо или в воздух. Основным недостатком данного способа является сложное
конструктивное оформление процесса, а также необходимость в специальном
резервуаре для воды.
Наиболее близким к изобретению по технической
сущности и достигаемому результату является способ очистки отработанных газов
дизельных двигателей от токсичных примесей путём последовательного пропускания
их через каталитический и жидкостной нейтрализаторы с образованием в последнем
парогазовой смеси, смешения очищаемых газов с воздухом и подачи их в двигатель.
Однако в таком способе низкая степень очистки
отработанных газов.
Целью изобретения является повышение степени
очистки отработанных газов.
Это достигается способом очистки отработанных
газов дизельных двигателей от токсичных примесей, включающим последовательное
пропускание их через каталитический и жидкостной нейтрализаторы с образованием
в последнем парогазовой смеси, смешение очищаемых газов с воздухом и подачу их
в двигатель, в котором на смешение с воздухом подают парогазовую смесь в
количестве 3 - 35%.
Данный способ даёт возможность повысить степень
очистки отработанных газов от N2 O5 с 360 до 190 г/ч и СО с 180 до 90 г/ч.
П р и м е р. Смесь отработанных газов дизельного
двигателя, содержащая примеси NOx и СО и сажи, пропускают через каталитический
нейтрализатор, после которого содержание СО в газе снижается с 180 до 90 г/ч, а
концентрация сажи с 0,8 до 0,7 усл.ед. при нагрузке двигателя Ре=3 кгс/см2 .
Затем газ подают в жидкостной нейтрализатор, где
происходит окончательное отделение сажи и частичное отделение окислов азота и
образуется парогазовая смесь, которую далее в количестве 35% направляют через
сепаратор в перепускную заслонку в смесительный патрубок, установленный под
воздушным фильтром и смешивают с воздухом, поступающим во впускной коллектор
дизеля ФМЗ−238. Сепаратор служит для отделения капельной влаги и сажи из
перепускаемых газов. Отделяемую в сепараторе влагу возвращают обратно в
жидкостной нейтрализатор. С помощью рециркуляции увлажнённых газов снижают
содержание N2 O5 в газе с 360 до 190 г/ч при нагрузке двигателя Ре=4 кгс/см2
[6].
Способ очистки отходящих газов
Использование: химическая очистка дымовых и
выхлопных газов химических производств ТЭЦ, котельных и ДВС. Сущность
изобретения: примесь оксидов азота восстанавливают монооксидом углерода и
углеводородами на гранулированном металлофталоцианиновом катализаторе, на
гранулированном или монолитном носителе из пористой никельалюминиевой
металлокерамики.
Изобретение относится к химической очистке
дымовых и выхлопных газов и может быть использовано на малых ТЭЦ, котельных и в
двигателях внутреннего сгорания.
Целью изобретения является повышение
производительности при одновременном увеличении степени очистки.
Поставленная цель достигается тем, что очистку
отходящих газов от примеси азота производят путём восстановления примесей
монооксидом углерода и углеводородами на металлофталоцианиновых катализаторах
на гранулированном или монолитном носителе.
В качестве носителя используют пористую
никельалюминиевую металлокерамику.
По сравнению с непористым гранулированным или
монолитным керамическим носителем, в частности, монолитным кордиеритом,
алюмосиликатом или спечёнными оксидами алюминия и переходных металлов, пористая
металлокерамика имеет большую реакционную поверхность за счёт развитой пористой
структуры. Удаление вредных газов происходит не только по поверхности, но и по
всему объёму носителя, пропитанному катализатором, что приводит к увеличению
степени очистки.
Большой объём открытых пор (60 - 80%)
обуславливает низкое сопротивление носителя пропускаемому потоку газов. В результате
повышается производительность при увеличении степени очистки.
Устройство для осуществления способа проведения
процесса восстановления NO и окисления СО включает смеситель и реактор с
катализатором.
Примером конкретного исполнения способа может
служить проведение процесса восстановления NO и окисления СО на
экспериментальной установке лаборатории охраны окружающей среды Томского
политехнического института. Экспериментальная установка содержит смеситель,
реактор с
катализатором, трёхходовой газовый кран. Реактор
является проточным, выполнен из молибденового стекла и погружён в песочную
баню, снабжённую автоматическим регулятором температур. Высота реактора - 100
мм, диаметр - 12 мм.
Катализатор выполнен в виде пористых
металлокерамических частиц на основе никеля и алюминия (18:82) диаметр 0,75 -
1,5 мм. Частицы пропитываются раствором β-фталоцианина,
а именно тетрасульфофталоцианина кобальта (ΙΙ) с
последующей термообработкой. Слой катализатора 10 мм размещён на расстоянии 30
мм от конца реактора со стороны подачи вредных газов.
Другим вариантом выполнения катализатора
является спечённый пористый металлокерамический цилиндр диаметром 10 мм,
высотой 10 мм со свободным объёмом, т.е. общим объёмом пор в пористом теле
0,575 м³/м².
В смесителе оксид азота и монооксид углерода
смешиваются с воздухом. Заданный процентный состав и объёмную скорость газа
поддерживают с помощью моностатов, реомеров и газовых вентилей. Из смесителя по
трубопроводу газ поступает в реактор проточного типа. Газы проходят в реакторе
через катализатор, на котором идёт процесс восстановления оксидов азота и
доокисления монооксида углерода. Реактор помещён в песочную баню для
поддержания температурного режима. После реактора газ по трубопроводу
сбрасывается в атмосферу. До и после реактора газ выводится на анализ. В
результате анализа получили следующее. Катализатор, в котором носителями
являются пористые металлокерамические частицы на основе никеля и алюминия
обладает высокой степенью очистки.
Катализатор, в котором носителем является спечённый
пористый металлокерамический цилиндр, обладает степенью очистки меньшей, чем
при пористых металлокерамических частицах.
Технико-экономическая эффективность обусловлена
тем, что в результате использования способа увеличивается скорость и степень
очистки отходящих газов, а, следовательно, производительность и эффективность.
Кроме того, в реально работающих нейтрализаторах отходящих газов в настоящее
время используются, как правило, нанесённые металлы платиновой группы.
Исключение этих металлов из состава гетерогенных катализаторов экономит
благородные металлы и снижает стоимость очистки и устройств, где она
применяется.
Металлокерамический носитель обладает большей
механической прочностью, чем оксидные носители, в результате увеличивается срок
службы предлагаемого катализатора [7].
Способ очистки отработавших газов и способ
получения блочного носителя или фильтра организованной структуры для
катализатора
Способ может быть использован для каталитической
очистки газов двигателей внутреннего сгорания дизельного или бензинового
транспорта, выбросов промышленных отработавших газов и стоков, а также для
приготовления блочных каталитических нейтрализаторов токсичных газов, газовых и
жидкостных регенерируемых фильтров. Очистку отработавших газов осуществляют
обработкой токсичных компонентов на катализаторе, нанесённом на блочные
керамические носители и фильтры организованной упорядоченной структуры.
Приготовление формованного носителя катализатора и фильтра проводят путём
послойного укладывания или намотки предварительно обработанных и пропитанных
керамической массой формообразующих материалов. Это могут быть выгорающие и/или
невыгорающие волокнистые или армирующие сетчатые или перфорированные материалы.
Заявленные условия сборки и обработки позволяют получать блочные носители
катализаторы и фильтры любой формы, структуры и габаритов при упрощении
технологии и снижении экономической ёмкости процесса приготовления. Технический
результат заключается в том, что способ позволяет осуществлять эффективную
многофункциональную очистку дымовых газов благодаря сочетанию свойств
нейтрализатора со сквозными каналами и фильтра с газопроницаемыми стенками.
Изобретение относится к технологии комплексной
газоочистки блочных полифункциональных катализаторов и газожидкостных фильтров
и может быть использовано для нейтрализации токсичных компонентов в выхлопных
газах двигателей внутреннего сгорания бензинового или дизельного
автомобильного, водного, железнодорожного транспорта и в отходящих газах и
стоках промышленных предприятий.
Основной традиционный способ очистки выхлопных
газов основывается на использовании многофункциональных катализаторов, которые
осуществляют наряду с окислением продуктов неполного сгорания одновременное
восстановление токсичных оксидов азота до нейтральных молекул.
Для этого используются каталитические системы,
содержащие благородные металлы, расположенные на одном или нескольких слоях
блочных, монолитных носителей сотовой структуры.
Однако этот наиболее распространённый способ
каталитической очистки в силу особенностей носителя сотовой структуры с
прямолинейными сквозными каналами имеет ограничения по эффективности при
высоких скоростях газового потока, связанные с процессами тепломассообмена. Для
преодоления этих ограничений предлагалось использовать вместо одного длинного
блока несколько коротких или придавать каналам криволинейную форму при
экструзии. Приготовление таких носителей экструзионным способом формования
сопряжено со сложностью подбора пластической массы и изготовления фильеры с
высокой плотностью каналов.
Кроме того упомянутые каталитические системы не
являются универсальными, поскольку для дизельных установок задача очистки
усложняется выбросами твёрдых углеродных частиц и полиароматических
углеводородов, а также оксидов серы, и существующие катализаторы не могут
обеспечивать достаточно полной защиты.
Для очистки дизельных выхлопных газов наибольшее
значение приобретает проблема нейтрализации основных, токсичных компонентов -
сажи и оксидов азота. Фильтрующие свойства сотовых блочных носителей с прямолинейными
каналами низки и не позволяют использовать их для очистки выхлопных газов
дизеля [8].
В этих условиях даже наиболее совершенные
керамические сажевые фильтры с газопроницаемыми стенками и использованием
дополнительного блочного нейтрализатора перед фильтром не решают проблемы
полной очистки.
Известен способ изготовления монолитного
керамического фильтра с проницаемыми стенками. В этом способе после
экструзионного формования носителя с квадратными сотовыми каналами отверстия на
концах каналов закрываются со стороны входа и выхода потока и газ, поступая во
входные каналы, проходит через пористые стенки, фильтруется и удаляется через
соседние выходные каналы. Из-за наличия тонких сквозных пор в стенках создаются
высокие степени фильтрации твёрдых сажевых частиц, но и быстрое нарастание
противодавления. Нанесение катализатора на фильтр такой конструкции для
регенерации сажи даёт дополнительное ухудшение газопроницаемости, а более
широкие поры нарушают прочностные характеристики фильтра.
Известен способ получения блочного носителя
катализатора, отличающийся простотой и экономичностью создания керамической
формы блока с сотовыми каналами. В нём вместо экструзионного формования
используют соединение поочерёдно укладываемых слоёв полотна и выгорающих
формообразующих элементов, пропитанных пастообразной массой. Размеры блоков,
структура и форма каналов и стенок задаётся только одним параметром подбором
выбранных формообразующих элементов и полотна. Полотняное переплетение нитей
используется для получения стенок между каналами, а в качестве формообразующего
выгорающего каркаса используют материалы, например, из поливинилхлорида или
древесины. К недостаткам способа можно отнести использование в качестве
материала для пропитки только полотняных тканых материалов - это сужает круг
используемых материалов и не обеспечивает получение носителей и тем более
фильтров с широким изменением свойств: проницаемость, фильтрация, прочность,
пористость и развитость поверхности. Такой же вывод можно сделать и об
использовании в качестве формообразующих элементов, определяющих форму и
размеры каналов, только выгорающих материалов. Задачей изобретения является
устранение указанных недостатков и получение эффективного нанесённого
катализатора и фильтра с улучшенной газопроницаемостью, тепло- и массообменными
свойствами.
В заявленном способе очистки отработавших газов
используют нейтрализацию токсичных компонентов на катализаторах, расположенных
на блочных керамических носителях и/или фильтрах организованной структуры,
формируемой путём послойного укладывания или намотки предварительно
обработанных формообразующих элементов и полотна, пропитанных формовочной
массой, причём в качестве формообразующих элементов используют выгорающие и/или
невыгорающие при термообработке волокнистые или армирующие сетчатые или
перфорированные материалы, а в качестве полотна используют волокнистые тканые
и/или нетканые, выгорающие и/или невыгорающие при термообработке материалы.
В изобретении используются следующие
дополнительные отличия:
− формообразующие элементы предварительно
обрабатывают с формированием газопроницаемых стенок керамических каналов,
расположенных вдоль газового потока по прямой или кривой линии в виде сплошных
или прерывистых пластинок, столбиков или цилиндров;
− формообразующие элементы дополнительно
обрабатывают аппретирующими, выгорающими при термообработке веществами;
− в формовочную керамическую массу при её
приготовлении вводят модификаторы, например, пластифицирующие, каталитические,
электропроводящие, композиционные добавки;
− формование носителя осуществляют
обработкой в вакууме;
− для увеличения прочности и однородности
блока при формировании носителя его подвергают прессованию;
− послойную укладку или намотку элементов
блока осуществляют с изменением толщины слоёв и/или смещением слоёв
относительно друг друга с последующей фиксацией в газопроницаемом каркасе.
Преимуществом использования заявленных носителей
и фильтров-катализаторов является возможность изготовления блоков с
организованной керамической структурой каналов, в том числе винтовых, стенки
которых помимо пор имеют отверстия для более лёгкого прохождения фильтруемого
газа. Кроме того, в заявленном способе приготовления используется более широкий
набор тканых и нетканых волокнистых материалов на выгорающей и армирующей сетчатой
или перфорированной основе, а укладку набора чередующихся слоёв при
формировании блока проводят с изменением толщины и смещением их относительно
друг друга. Слои скрепляют заполненными массой перемычками, число и направление
которых изменяется по толщине слоя носителя и уложенные слои сжимают в
металлическом каркасе перед термообработкой. Перечисленные стадии приготовления
блочного носителя являются принципиально отличными по сравнению с предложенными
в прототипе и позволяют изменять форму и направление каналов, создавать
проницаемые для газа стенки, обеспечивающие фильтрацию газа и дающие
возможность в одном монолитном блоке получать как керамический носитель с
сотовыми сквозными каналами, так и фильтр с регулируемой высокой
газопроницаемостью стенок [9].
2. Расчетно-пояснительная записка
.1 Расчеты фактических выбросов
загрязняющих веществ, при сжигании минерального топлива, выделяющихся в
атмосферный воздух при эксплуатации судна
Твердые частицы (сажа)
Расчет выбросов твердых частиц сажи,
, (г/с),
выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами в единицу времени при сжигании
минерального топлива, определяется по формуле
|
 ,(2.1)
|
|
где 
- расход мазута на сжигание, г/с;
А - зольность мазута, %;
χ - константа, зависящая от
типа топки и качества используемого мазута;
η - доля твёрдых частиц,
улавливаемых в золоуловителях.
г/c
Монооксид углерода
Расчет выбросов монооксида углерода,
Всо, (г/с), при сжигании топлива определяется по формуле
|
где Rсо - выход монооксида углерода при сжигании
топлива определяется по формуле
Rсо = q3 R Qir (2.3)
где q3 - потери теплоты вследствие химической
неполноты сгорания топлива, %;коэффициент, учитывающий долю потери теплоты
вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в
продуктах сгорания монооксида углерода;- низшая теплота сгорания топлива,
МДж/кг;- потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.
г/c,
г/c
Сернистый ангидрид
Расчет выбросов оксидов серы в
пересчете на сернистый ангидрид, ВSO2, (г/с), определяется по формуле
ВSO2 = 0,02ВSr(1
- η’SO2)(1-η”SO2)
(2.4)
где Sr - содержание серы в топливе в
рабочем состоянии;
η’SO2 - доля оксидов серы,
связываемых летучей золой топлива;
η”SO2 - доля
улавливаемых оксидов серы.
г/c
Оксиды азота
Количество оксидов азота
выбрасываемых в единицу времени, BNOX, (г/с), рассчитывается по формуле
= 0,001ВQirKNOX·(1-β) (2.5)
где KNOх - параметр, характеризующий
количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж теплоты при использовании
топлива;
β - коэффициент, зависящий от
степени снижения оксидов азота в результате применения технических решений.
В пересчёте на NO2 : NO2 = 0,8NOX
(2.6)
В пересчёте на NO : NO = 0,13NOX
(2.7)
г/c,
г/c,
г/c
2.2 Расчет рассеивания загрязняющих
веществ в атмосферном воздухе от выбросов одиночного источника
Максимальное значение приземной
концентрации вредного вещества, см, мг/м3, при выбросе газовоздушной смеси из
одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных
метеорологических условиях на расстоянии xм, м, от источника и определяется по
формуле
(2.8)
где А − коэффициент, зависящий
от температурной стратификации атмосферы;
М − масса вредного вещества,
выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; − безразмерный
коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном
воздухе;
т и n - коэффициенты, учитывающие
условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса;− высота
источника выброса над уровнем земли, м, (в данном случае 16 м);
h
− безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности в
случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим
50 м на 1 км, h = 1;
DТ
− разность между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси Тг и
температурой окружающего атмосферного воздуха Тв °С, (100°С);− расход
газо-воздушной смеси, м3/с, определяемый по формуле
|
 ,(2.9)
|
|
где D − диаметр устья источника выброса,
м, (принимаем 0,7 м);
w0 − средняя скорость выхода газовоздушной
смеси из устья источника выброса, м/с, (4,25м/с).
м3/c
Значение коэффициента А,
соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых
концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается
равным: 200 − для Европейской территории РФ.
Значение безразмерного коэффициента
F принимается:
а) для газообразных вредных веществ
и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного
оседания которых практически равна нулю) - 1;
б) для мелкодисперсных аэрозолей при
среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75
до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
Значения коэффициентов m и n
определяются в зависимости от параметров f, 
,
и fe.
|
|
(2.10)
|
|
|
(2.11)
|
|
|
(2.12)
|
|
|
(2.13)
|
,
,
,
.
Коэффициент m определяется в
зависимости от f и определяется по формуле
|
 ,
при f <100;(2.14)
|
|
|
 .
|
|
Коэффициент n при f < 100 определяется в
зависимости от по формуле
|
 (2.15)
|
|
Расстояние xм, м, от источника
выбросов, на котором приземная концентрация с, мг/м3, при неблагоприятных
метеорологических условиях достигает максимального значения см, определяется по
формуле
|
 (2.16)
|
|
где безразмерный коэффициент d при f < 100
находится по формуле
|
 (2.17)
|
|
Приземная концентрация вредных
веществ с, мг/м3, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х,
м, от источника выброса определяется по формуле
|
 ,
(2.18)
|
|
где s1 − безразмерный коэффициент,
определяемый в зависимости от отношения x/xм и коэффициента F по формулам
|
|
(2.19)
|
|
|
(2.20)
|
При х=50:
,
при х=100:
,
при х=200:
,
при х=400:
,
при х=1000:
.
По формуле (2.8) находим
максимальные значения приземных концентраций вредных веществ
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3.
По формуле (2.18) находим приземные
концентрации вредных веществ на различных расстояниях:
для сажи
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для монооксида углерода
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для сернистого ангидрида
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для диоксида азота
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для оксида азота
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3.
Значение ПДВ для одиночного
источника с круглым устьем при фоновой концентрации Сф определяется по формуле
|
 ,(2.21)
|
|
г/с,
г/с,
г/с,
г/с,
г/с.
Далее расчет производиться для
конкретных точек, удаленных от источника.
По формуле(2.20) находим
безразмерный коэффициент
при х=783:
,
при х=805:
,
при х=588:
.
Следовательно, по формуле (2.18)
приземная концентрация в данных точках для сажи
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для монооксида углерода
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для сернистого ангидрида
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для диоксида азота
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3,
для оксида азота
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3.
После проведения расчета фактических
выбросов загрязняющих веществ при сжигании минерального топлива, выделяющихся в
атмосферный воздух при эксплуатации судна и расчета рассеивания все данные
сведем в таблицу.
Таблица 3 - Расчет выбросов и
рассеивания загрязняющих веществ
|
Показатель
|
Единица
измерения
|
Значение
|
|
|
|
|
Расход
топлива, B
|
г/с,
(т/год)
|
353,65(5500)
|
|
Масса
выбросов загрязняющих веществ, М:
|
г/с
(т/год)
|
|
|
С
|
|
0,495(7,698)
|
|
СО
|
|
1,862(28,958)
|
|
SO2
|
|
6,932(107,806)
|
|
NO
|
|
0,186(2,893)
|
|
NO2
|
|
1,146(17,823)
|
|
Средняя
скорость истечения газовоздушной смеси, vср
|
м/с
|
4,25
|
|
Диаметр
источника выброса загрязняющих веществ, Д
|
м
|
0,7
|
|
Расход
газовоздушной смеси, V
|
м3/с
|
1,635
|
|
Коэффициент,
зависящий от температурной стратификации атмосферы, А
|
|
200
|
|
Безразмерный
коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном
воздухе, F
|
|
1
|
|
Высота
источника выброса Н
|
м
|
16
|
|
Разность
между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси, ∆Т
|
°С
|
100
|
|
параметр
f
|
|
0,494
|
|
параметр
Vм
|
|
1,411
|
|
коэффициент,
m
|
|
0,990
|
|
коэффициент,
n
|
|
1,184
|
|
Максимальная
приземная концентрация загрязняющих веществ
|
мг/м3
|
|
|
С
|
|
0,083
|
|
СО
|
|
0,312
|
|
SO2
|
|
1,161
|
|
NO
|
|
0,031
|
|
NO2
|
|
0,192
|
|
показатель
d
|
|
8,530
|
|
Расстояние
от источника Xм на котором концентрация вредных веществ будет достигать
максимального значения
|
м
|
|
|
отношение
Х/Хм:
|
м
|
|
|
Х=50
|
|
0,366
|
|
Х=100
|
|
0,733
|
|
Х=200
|
|
1,465
|
|
Х=400
|
|
2,931
|
|
Х=1000
|
|
7,327
|
|
Коэффициент
s1 для расстояния Х:
|
|
|
|
Х=50
|
|
0,466
|
|
Х=100
|
|
0,939
|
|
Х=200
|
|
0,884
|
|
Х=400
|
|
0,534
|
|
Х=1000
|
|
0,142
|
|
Концентрация
загрязняющих веществ на расстоянии Х по SO2:
|
мг/м3
|
|
|
Х=50
|
|
0,541
|
|
Х=100
|
|
1,090
|
|
Х=200
|
|
1,026
|
|
Х=400
|
|
0,621
|
|
Х=1000
|
|
0,621
|
По данным таблицы 3 можно сделать вывод, что
основным загрязняющим веществом является сернистый ангидрид, так как его
значение предельно допустимой концентрации составляет 0,5 мг/м3, а максимально −
приземная концентрация составила 1,161мг/м3.
Таблица 4 - Максимально - приземные концентрации
загрязняющих веществ
|
Наименование,
координаты расчетных точек
|
Наименование
загрязняющих веществ
|
|
максимальная
концентрация с фоном
|
максимальная
концентрация без фона
|
|
сажа
|
|
Расчетная
точка №1
|
0,137
|
0,017
|
|
Расчетная
точка №2
|
0,137
|
0,017
|
|
Расчетная
точка №3
|
0,147
|
0,027
|
Из таблицы 4 и в соответствии с расчетами видно,
что во всех расчетных точках существует превышение по саже, которое в сумме с
фоновыми концентрациями значительно превышает предельно допустимые
концентрации.
Таблица 5 - Сводная таблица загрязняющих веществ
при сжигании минерального топлива до проведения природоохранных мероприятий
|
Показатель
|
Сажа
|
Оксид
углерода
|
Диоксид
серы
|
Диоксид
азота
|
Оксид
азота
|
|
Расход
топлива, г/с (т/год)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
|
Объем
газовоздушной смеси, м3/с
|
1,635
|
1,635
|
1,635
|
1,635
|
1,635
|
|
ПДК,
мг/м3
|
0,15
|
5,0
|
0,5
|
0,2
|
0,4
|
|
Фактическая
концентрация, мг/м3
|
0,083
|
0,312
|
1,161
|
0,031
|
0,192
|
|
ПДВ
г/с, (т/год)
|
0,179(2,784)
|
5,970(92,845)
|
1,493(23,219)
|
0,299(4,650)
|
1,493(23,219)
|
|
Максимально-разовый
выброс, г/с
|
0,495
|
1,862
|
6,932
|
1,146
|
0,186
|
|
Валовый
выброс загрязняющих веществ, т/год
|
7,698
|
107,806
|
17,823
|
2,893
|
|
Превышение
концентрации загрязняющих веществ, раз
|
2,765
|
−
|
4,643
|
3,833
|
−
|
В соответствии с таблицей 5 можно подвести общий
итог о том, что при эксплуатации судна атмосферный воздух загрязняется такими
веществами, как сажа, диоксид серы и диоксид азота. Значит далее разработаем
природоохранные мероприятия, с помощью которых будет производиться максимальная
очистка от этих веществ, а затраты будут минимальными.
Приземные концентрации на различных расстояниях
и в заданных точках равны: 0,1ПДК по саже, 1ПДК по сернистому ангедриду, 1ПДК
по диоксиду азота. Все изолинии изображены в приложении А.
2.3 Принципиальная схема очистки.
Физико-химические основы очистки отработанных газов от токсичных компонентов
Рисунок 1 - Промышленная установка по очистки
отработавших газов: 1-двигатель внутреннего сгорания, 2 - запорный вентиль, 3 -
фильтр, 4 - известковый катализатор, 5 - каталитический нейтрализатор
Принцип действия предлагаемой установки
заключается в следующем. Загрязненный воздух после двигателя внутреннего
сгорания 1 поступает в фильтр 3, который предназначен для очистки воздуха
двигателей внутреннего сгорания. Он содержит прикрепленный к двигателю корпус с
крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде
концентрично расположенных внешнего и внутреннего перфорированных цилиндров,
между которыми помещена многолучевая бумажная штора, верхней и нижней
эластичных крышек, жестко установленных на торцах перфорированных цилиндров и
фильтровального материала, размещенного по наружной поверхности внешнего
цилиндра. Фильтровальный материал выполнен из трикотажного полотна,
закрепленного верхней и нижней эластичными крышками. Трикотажное полотно
выполнено из полимерных нерастяжимых и эластомерных нитей, в структуре которого
эластомерная нить расположена между петлями из нерастяжимых нитей в виде футера
с чередованием через одну петлю и провязана в петли с нерастяжимой нитью с
чередованием: через 4 - 8 петель по петельному столбику и через 3 - 5 рядов -
по петельному ряду, причем модуль петель из нерастяжимой нити больше модуля
петли из эластомерной нити в 3,4 раза. Техническим результатом является
увеличение качества очистки воздуха при работе двигателей внутреннего сгорания
за счет создания фильтровальной поверхности повышенной плотности и увеличение
срока эксплуатации за счет получения фильтровального трикотажного полотна с
переменной проницаемостью. Эффективность очистки от сажи достигает 98 - 99%
[10].
Следующая стадия очистки протекает в
каталитическом нейтрализаторе 5, катализатором 4 в котором является известняк
СаСО3. Очистка происходит по следующим реакциям:
СaCO3 + NO2 + NO + H2O 
Ca(NO3)2 +
H2CO3 + O2
CaCO3 + CO2
+ H2O Ca(HCO3)2
;(HCO3)2 + SO2 + H2O CaSO3 
H2O + 2CO2 ;
CaSO3 H2O + 1/2 О2 CaSO4 H2O
Степень очистки в катализаторе равна
90-95% . Помимо очистки от оксидов азота и серы происходит очистка от частиц
сажи с эффективностью 20% и других веществ.
Данная схема позволяет очистить
отработанные газы от всех загрязняющих компонентов, то есть довести их
концентрации до ПДК и ниже, следовательно, снизить негативное воздействие на
окружающую среду.
2.4 Расчет материального баланса по
отработанным газам
Масса компонентов отработанных газов
поступивших на очистку можно определить
М = Мi1j + Мi2j, (2.22)
где М - масса компонентов
поступивших на очистку, г/с;
Мi1j - масса i - го компонента
отработанного газа на входе в j - ый аппарат, г/с;
Мi2j - масса i - го компонента
отработанного газа на выходе из j - го аппарата, г/с.
Если известна степень очистки (α) , то
Мi2j = Мi1j (1 - αj), (2.23)
где αj - степень
очистки j - го аппарата.
По формуле (2.23) находим массу на
выходе из установки
Мс = 0,495 · (1 - 0,99) · (1 - 0,2)
= 0,004 г/с,
МSО
= 6,932 · (1- 0,95) = 0,346 г/с,
МNО = 1,146 · (1- 0,95) = 0,057 г/с.
Массу отведенную из аппарата можно
найти по формуле
Мi3j = Мi1j - Мi2j (2.24)
Мс = 0,495 - 0,004 = 0,491 г/с,
МSО = 6,932 - 0,346 = 6,586 г/с,
МNО = 1,146 - 0,057 = 1,089 г/с.
Аналогично считаем массы на выходе и
поглощенные в аппарате для всей предлагаемой установки и результаты расчетов
сведем в таблицу 7.
По формуле (2.8) рассчитаем
максимальное значение приземных концентраций после проведения природоохранных
мероприятий
мг/м3,
мг/м3,
мг/м3.
Сведем полученные значения в таблицу
6.
Таблица 6 - Сводная таблица
загрязняющих веществ при сжигании минерального топлива после проведения
природоохранных мероприятий
|
Показатель
|
Сажа
|
Оксид
углерода
|
Диоксид
серы
|
Диоксид
азота
|
Оксид
азота
|
|
Расход
топлива, г/с (т/год)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
353,65(5500)
|
|
Объем
газовоздушной смеси, м3/с
|
1,635
|
1,635
|
1,635
|
1,635
|
1,635
|
|
ПДК,
мг/м3
|
0,15
|
5,0
|
0,5
|
0,2
|
0,4
|
|
Фактическая
концентрация, мг/м3
|
0,0007
|
0,312
|
0,057
|
0,009
|
0,192
|
|
ПДВ
г/с, (т/год)
|
0,179(2,789)
|
5,970(92,845)
|
1,493(23,219)
|
0,009(4,650)
|
1,493(23,219)
|
|
Максимально-разовый
выброс, г/с
|
0,004
|
1,862
|
0,346
|
0,057
|
0,186
|
|
Валовой
выброс загрязняющих веществ, т/год
|
0,062
|
28,958
|
5,381
|
0,886
|
2,893
|
|
Превышение
концентрации загрязняющих веществ, раз
|
-
|
−
|
-
|
-
|
−
|
Исходя из таблицы можно сделать вывод, что
предложенные природоохранные мероприятия целесообразны, так как по всем
показателям превышений нет.
Таблица 7 - Материальный баланс загрязняющих
веществ
|
Наименование
ингредиента
|
Масса
выброса (сброса) загрязняющего вещества
|
ПДВ,
(ПДС)
|
Степень
очистки, %
|
|
г/с
|
т/год
|
|
|
|
на
входе
|
Поглощ.
|
На
выходе
|
На
входе
|
Поглощ.
|
На
выходе
|
г/с
|
т/год
|
|
|
Фильтр
для очистки воздуха
|
|
сажа
|
0,495
|
0,490
|
0,005
|
7,698
|
7,620
|
0,078
|
0,179
|
2,784
|
99
|
|
СО
|
1,862
|
-
|
1,862
|
28,958
|
-
|
28,958
|
5,970
|
92,845
|
-
|
|
SO2
|
6,932
|
-
|
6,932
|
107,806
|
-
|
107,806
|
1,493
|
23,219
|
-
|
|
NO2
|
1,146
|
-
|
1,146
|
17,823
|
-
|
17,823
|
0,299
|
4,650
|
-
|
|
NO
|
0,186
|
-
|
0,186
|
2,893
|
-
|
2,893
|
1,493
|
23,219
|
-
|
|
Каталитический
нейтрализатор
|
|
сажа
|
0,005
|
0,001
|
0,004
|
0,078
|
0,016
|
0,062
|
0,179
|
2,784
|
20
|
|
CO
|
1,862
|
-
|
1,862
|
28,958
|
-
|
28,958
|
5,970
|
92,845
|
-
|
|
SO2
|
6,932
|
6,586
|
0,346
|
107,806
|
102,425
|
5,381
|
1,493
|
23,219
|
95
|
|
NO2
|
1,146
|
1,089
|
0,057
|
17,823
|
16,936
|
0,886
|
0,299
|
4,650
|
95
|
|
NO
|
0,186
|
-
|
0,186
|
2,893
|
-
|
2,893
|
1,493
|
23,219
|
-
|
В результате расчета материального баланса
необходимое условие (сумма масс на входе должна быть равна сумме масс на выходе
+ сумме масс поглощения) было выполнено:
,752 = 8,166 + 12,586
Следовательно, применение предлагаемой схемы
является целесообразным для решения поставленной задачи.
.5 Конструктивные расчёты принятой
системы очистки отработанных газов
В систему очистки отработанного газа,
образующегося при сжигании топлива входит фильтр и каталитический нейтрализатор.
Размеры фильтра берутся в соответствии с
размерами двигателя внутреннего сгорания.
Каталитический нейтрализатор
Необходимый объём газовоздушного потока
загрязняющих веществ, который присутствует в аппарате Vг, м³
рассчитываем по формуле
г = τ ∙
V1, (2.25)
где τ - время
контакта газовоздушного потока с корпусом аппарата, с, τ
=4с;-
объём отработавших газов, м³/с.г
= 4 ∙ 1,635 = 6,54 м³
Объёмная скорость отработавшего газа в аппарате
W, с-1, определяется по формуле
(2.26)
Объём катализатора V, м³, равен
, (2.27)
где d - диаметр газораспределителя,
м, d = 0,5м;- высота
каталитического нейтрализатора, м.
,
Высота газораспределителя H , м
Н = 2 · d , (2.28)
Н = 2 · 0,5 = 1 м
2.6 Определение автономности
плавания судов по условиям экологической безопасности
Автономность плавания по условиям
экологической безопасности - длительность эксплуатации судна без необходимости
подхода к приемным устройствам для сдачи сточных вод, нефтесодержащих вод,
мусора и других отходов.
Расчет автономности плавания судов
по условиям экологической безопасности распространяется на суда и другие
плавучие средства, которые находятся постоянно или периодически на внутренних
водных путях Российской Федерации, в том числе на иностранные суда, заходящие
на внутренние водные пути России.
Экологическая характеристика водного
пути - минимальная допустимая автономность плавания судна, определяемая
количеством и дислокацией приемных устройств в районе предполагаемой
эксплуатации судна.
Расчет автономности плавания
допускается производить на серию судов одного проекта при условии идентичности
установленного на них оборудования, влияющего на экологическую безопасность
судна. Автономность плавания определяется по следующим видам загрязнений:
нефтесодержащие воды (НВ), сточные воды (СВ), мусор (СМ).
Автономность плавания по
нефтесодержащим водам, 
, сут.,
рассчитывается по формуле
|
 ,(2.29)
|
|
где 
- объем сборной цистерны для НВ, м3. При
отсутствии специальной цистерны для НВ значение определяется как объем пространства под сланью
машинного отделения или объем переносных емкостей;
- расчетное суточное накопление нефтесодержащих
вод, м3/сут, зависящее от типа судна и от мощности главных двигателей,
принимается в соответствии нормами, приведенными в таблице 8.
Таблица 8 - Мощность главных
двигателей
|
Мощность
главных двигателей, кВт
|
QНВ,м3/сут.
|
|
транспортные
суда
|
расчетное
суточное накопление
|
|
74-220
|
0,05-0,12
|
0,03-0,08
|
|
220-440
|
0,12-0,18
|
0,08-0,14
|
|
440-660
|
0,18-0,24
|
0,14-0,2
|
|
660-890
|
0,24-0,3
|
0,20-0,25
|
Автономность плавания по сточным
водам, 
, сут.,
определяется для всех типов судов с количеством людей на борту 10 и более
человек, рассчитывается по формуле
|
 ,(2.30)
|
|
где 
- объем сборной цистерны для СВ, м3;
- удельное значение накопления сточных вод для
различных типов судов, м3/чел. сут., приведено в таблице 9;
- количество людей на борту судна.
Таблица 9 - Типы судна
|
Тип
судна
|
№
проекта
|
QСВ,
м3/сут.
|
|
Крупные
пассажирские суда с индивидуальными душевыми и умывальниками
|
300,
КС-100Д, КС-100Д-1
|
0,18
|
|
Крупные
пассажирские суда с умывальниками в каютах и общими душевыми
|
26-40-С
|
0,14
|
|
Средние
пассажирские суда с умывальниками в каютах
|
391А,Б,
376У, 721-А
|
0,12
|
|
Крупный
грузовой и буксирный флот
|
1587,781,791,645,758,1557,1-517-01,Р-517-01
|
0,12
|
|
Средние
грузовые и буксирные суда
|
Р97,94,289,866,Р99,Р-12-А
|
0,09
|
|
Мелкий
буксирный флот
|
буксиры
130-150л.с.
|
0,07
|
Автономность плавания по мусору, 
, сут.,
определяется по формуле
|
 ,(2.31)
|
|
где 
- объем устройств для сбора сухого мусора и
пищевых отходов, м3;
- расчетное значение суточного накопления
сухого мусора и пищевых отходов, м3/чел. сут., приведено в таблице 10;
- количество людей на борту судна.
Таблица 10 - Виды загрязнений
|
Вид
загрязнений
|
QСМ,
м3/сут
|
|
Сухой
бытовой мусор
|
0,0024
|
|
Твердые
пищевые отходы
|
0,0004
|
Исходные данные для определения автономности
плавания приведены в таблице 11 [2].
Таблица 11 - Исходные данные для определения
автономности плавания
|
Наименование
судна
|
№
проекта
|
Количество
судов данного проекта
|
Мощность,
кВт
|
Количество
членов экипажа, чел
|
Объем
накопительных цистерн, НВ, м3
|
Объем
накопительных цистерн, СВ, м3
|
Объем
накопительных цистерн, СМ, м3
|
|
Обская-101
|
721А
|
10
|
881
|
17
|
3
|
4,5
|
0,3
|
|
Томь,
Чулым
|
1-517-01
|
8
|
2239
|
20
|
8
|
5
|
0,24
|
|
Катунь
|
Р-12-А
|
12
|
2495
|
20
|
5
|
6,7
|
0,24
|
|
ГК-5
|
Р-99
|
5
|
257
|
8
|
3
|
8
|
0,12
|
|
ГК-2
|
1587
|
6
|
300
|
8
|
3
|
0,12
|
|
Торос,
Плес
|
1741А
|
10
|
440
|
10
|
1,5
|
3
|
0,12
|
|
Прилив
|
81240
|
15
|
440
|
7
|
1,5
|
1,6
|
0,13
|
|
Ястреб,
Стрежень
|
Р-376У
|
16
|
140
|
7
|
0,5
|
2,4
|
0,1
|
|
Нептун,
Буревестник
|
376У
|
15
|
110
|
7
|
0,5
|
1,3
|
0,1
|
|
Створ
|
391А
|
20
|
110
|
7
|
0,5
|
0,2
|
0,1
|
|
Гряда,
Бровка, Сток
|
391Б
|
20
|
110
|
10
|
0,5
|
0,2
|
5
|
|
Беркут,
Орленок, Скворец
|
Р-159
|
11
|
110
|
10
|
0,5
|
0,4
|
0,1
|
Тогда по формуле 2.29 автономность плавания по
нефтесодержащим водам
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут
|
Согласно формуле 2.30 автономность плавания по
сточным водам
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут
|
По формуле 2.31 автономность плавания по мусору
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут,
|
|
 сут
|
Результаты расчетов автономности плавания судов
по экологической безопасности приведены в таблице 12 [2].
Таблица 12 - Результаты расчетов автономности
плавания судов по экологической безопасности
|
Наименование
судна
|
Автономность
плавания, сут
|
|
по
нефтесодержащим водам
|
по
сточным водам
|
по
мусору
|
|
Обская-101
|
13,5
|
2,0
|
6,62
|
39,71
|
|
Томь,
Чулым
|
26,7
|
1,88
|
4,5
|
27,0
|
|
Катунь
|
16,7
|
3,35
|
4,5
|
27,0
|
|
ГК-5
|
27,0
|
10,0
|
5,63
|
33,75
|
|
ГК-2
|
27,0
|
2,81
|
5,63
|
33,75
|
|
Торос,
Плес
|
9,6
|
2,25
|
4,5
|
27,0
|
|
Прилив
|
9,6
|
1,71
|
6,96
|
41,79
|
|
Ястреб,
Стрежень
|
9,0
|
2,57
|
5,36
|
32,14
|
|
Нептун,
Буревестник
|
9,0
|
1,39
|
5,36
|
32,14
|
|
Створ
|
9,0
|
0,21
|
5,36
|
32,14
|
|
Гряда,
Бровка, Сток
|
9,0
|
0,15
|
187,5
|
1125
|
|
Беркут,
Орленок, Скворец
|
9,0
|
0,4
|
3,75
|
22,5
|
3. Оценка воздействия эксплуатации
судна на окружающую природную среду
Речной и морской флот является существенным
источником загрязнения атмосферы и Мирового океана. Эксплуатируемые речные суда
являются источниками нефтесодержащих и фекально-бытовых стоков, мусора и других
загрязнений. Особенно следует отметить нефть и нефтепродукты, которые попадают
в реки, озера и другие судоходные водоемы вследствие утечки при перевозке их в
нефтеналивных судах из-за негерметичности топливных и грузовых емкостей, а
также при промывке танков (грунтовых трюмов) после разгрузки. Не исключена
опасность вытекания нефти в аварийных ситуациях. На всех речных судах из-за
малейшей водотечности корпуса или трубопроводов из клапанов, кранов,
неплотностей в соединениях деталей различных насосов, механизмов и приборов,
под сланями в корпусе судна накапливаются загрязненные нефтью так называемые
подсланевые воды. Ранее подсланевые воды откачивались за борт насосами
осушительной системы. В настоящее время это не допускается, так как в них
содержится до 5% нефтепродуктов, а это значит, что с каждого судна за навигацию
сбрасывалось бы в водоемы от 1 до 3 т нефтепродуктов, что загрязняло бы от 10
до 30 км водной поверхности. Подсланевые воды подлежат сдаче на специально
установленные пункты их хранения и переработки.
Кроме того, на речных судах в процессе
технического обслуживания судна и ремонта механизмов и устройств, а также в
результате повседневной уборки жилых и служебных помещений образуется
производственный и бытовой мусор (отходы изоляционных материалов, ржавчина,
накипь, нагар, использованная ветошь, пришедшие в негодность детали, обрезки
металла, картона, дерева, различных органических и синтетических материалов и
пищевые отходы).
Образующийся в процессе эксплуатации судна
мусор, можно разделить на три основные категории: плавающий; тонущий;
растворяющийся. Плавающий мусор зачастую становится адсорбентом нефти, которая
прилипает к нему. Он, как и нефть, переносится ветрами и течениями на большие
расстояния. Тонущий мусор, постепенно накапливаясь на дне водоема, изменяет
естественные условия обитания рыб и растений и может стать причиной
исчезновения некоторых из них. Под воздействием течений мусор перемещается,
скапливается в застойных местах или выбрасывается на берег.
Кроме того, иногда на судах скапливаются остатки
груза, перевозимого навалом, в том числе продукты растительного (отруби, жмыхи,
зерновые, сахар, семена подсолнечника) и животного (кости, рыбная мука)
происхождения, кокс, уголь, лесоматериалы, бумага, удобрения, соли (фосфаты,
нитраты, поташ, сульфаты, мочевина), сера, минералы (апатиты, бокситы, цемент,
магнезит, перлит, песок), руды (железная, никелевая), металлический лом. При
смене груза остатки ранее перевозимых материалов должны быть удалены из трюмов
и с палубы. Однако иногда из-за недостатка времени работы по очистке трюмов
проводят во время движения судна, а собранные остатки выбрасываются в воду.
На судах, особенно пассажирских, образуется
значительный объем загрязненных хозяйственно-бытовых и фекальных вод.
Загрязненные воды и мусор собирают, затем сдают соответственно на береговые
очистительные станции и мусоросжигательные пункты или очищают и сжигают
непосредственно на судне. Сброс загрязненных вод и мусора за борт на реках,
каналах, озерах и водохранилищах категорически запрещен. Для того чтобы
предупредить сброс в водоемы загрязненных вод и мусора, суда речного флота
оборудуют автономными установками для очистки подсланевых и
фекально-хозяйственных вод до норм, установленных органами
санитарно-эпидемиологической службы, и установками для сжигания сухого мусора
или емкостями для сбора и временного хранения загрязненных вод, которые затем
сдают на плавучие или береговые очистные станции.
Объем фекальных и хозяйственно-бытовых стоков
определяют в зависимости от типа судна, численности команды и пассажиров,
наибольшего периода между сдачами стоков на очистную станцию по санитарным
нормам. Общий объем стоков слагается из суммы объемов подсланевых и
хозяйственно-бытовых вод. На основе этих данных определяют вместимость цистерн
для хранения, производительность судовой очистной установки или число плавучих
и береговых очистных станций, которые могли бы принять сточные воды со всех
эксплуатирующихся в данном районе судов.
Согласно «Правилам по предотвращению накопления
на судне загрязненных вод» все суда речного флота валовой грузоподъемностью 400
т и более должны быть оборудованы фильтрационной системой очистки нефти
(сепарационным оборудованием) либо емкостями (танками) для сбора и хранения нефтесодержащих
смесей, сдаваемых затем на береговые или плавучие станции. В эти же емкости
сливают остатки топлива и смазочных масел, образующиеся при сепарации, а также
утечке в машинном отделении. Фильтрационное и сепарационное оборудование
изготавливается в соответствии с заданной глубиной (степенью) очистки
нефтесодержащих смесей.
Условия эксплуатации судовых очистительных
установок существенно отличаются от условий эксплуатации береговых систем. На
судах ограничены площади для их размещения и совершенно неосуществима установка
технологического оборудования для оборотного водоснабжения, емкости для
накапливания сточных вод могут быть только небольшими по объему, а
малочисленность команды судна требует полной автоматизации работы очистных
устройств. Кроме того, судовые очистные установки должны надежно работать при
качке и повышенной вибрации. На случай выхода из строя средств автоматики
предусматривается возможность ручного управления процессом обработки
нефтесодержащих смесей. Для контроля за работой оборудования его оснащают
приборами для измерения давления, температуры, уровней воды и загрязнений, а
также средствами аварийно-предупредительной сигнализации и защиты от
повреждений.
Главными факторами, снижающими эффективность
работы существующего речного флота, являются короткий период навигации,
невысокая скорость движения, значительное старение действующих судов [2].
Если принять за 100% весь ущерб от эксплуатации
транспортных судов, то, как показывает анализ, экономический ущерб от
загрязнения морской среды и биосферы в среднем составляет 40% , от вибрации и
шума оборудования и корпуса судна - 22%, от коррозии оборудования и корпуса -
18%, от ненадежности транспортных двигателей - 15%, от ухудшения здоровья
экипажа - 5%.
В результате анализа всех отрицательных
факторов, влияющих на окружающую среду при эксплуатации транспортных судов,
можно сформулировать основные мероприятия, направленные на уменьшения этого
воздействия:
- применение более качественных сортов моторных
топлив, а также природного газа и водорода в качестве альтернативного топлива;
- оптимизация рабочего процесса в дизеле на всех
эксплуатационных режимах с широким внедрением систем электронно-управляемого
впрыска топлива и регулирования фаз газораспределения и топливоподачи, а также
оптимизации подачи масла в цилиндры дизеля;
- обязательное оборудование судов техническими
средствами по контролю качества уходящих в атмосферу выпускных газов и
удаляемых за борт нефтесодержащих, сточных и бытовых вод.
4. Эколого-экономический раздел
.1 Расчет предотвращенного ущерба
Предотвращенный ущерб - ущерб в денежном
выражении, который удалось снизить или предотвратить с помощью технических,
социальных, экономических, нормативно-законодательных и международно-правовых
санкций.
Абсолютный ущерб - ущерб в денежном выражении,
который отражает отрицательное воздействие техногенных систем на состоянии и
качество окружающей среды, состояние экосистем, загрязнение окружающей среды,
угнетение биосферы и здоровье человека.
Оценка величины предотвращенного
ущерба, 
, руб/год,
от загрязнения атмосферы проводится на основе региональных показателей
удельного ущерба по формуле
, (4.32)
где 
- показатель удельного ущерба (цены
загрязнения) атмосферы, наносимого единицей (условная тонна) приведенной массы
загрязняющих веществ на конец расчетного периода для вредного объекта в
рассматриваемом регионе, руб/усл.тонну, для Западно-Сибирского региона 46,6
руб/усл.тонну;
М1, М2 - приведенная масса сбора
загрязняющих веществ в атмосферу рассматриваемого региона, соответственно, на
начало и конец расчетного периода, усл.тонн;
КЭ - коэффициент экологической
ситуации и экологической значимости состояния атмосферы, 1,4;
КИ.П. - коэффициент индексации
платы, 1,62.
Приведенная масса выброса
загрязняющих веществ в атмосферу рассматриваемого региона, 
, усл.тонн,
определяется по формуле
(4.33)
где 
- масса фактического сброса i-го загрязняющего
вещества или группы веществ с одинаковым коэффициентом относительной
эколого-экономической опасности в атмосфере рассматриваемого региона, т/год;
- коэффициент относительной
эколого-экономической опасности для i-го загрязняющего вещества или группы
веществ (таблица 13).- индекс загрязняющего вещества или группы загрязняющих
веществ;- количество учитываемых групп загрязняющих веществ.
Таблица 13 - Коэффициент
относительной эколого-экономической опасности
|
Наименование
ЗВ
|
Значение
Кэi
|
|
сажа
|
2,7
|
|
NO2
|
16,5
|
|
SO2
|
20,0
|
Определение величины предотвращенного
экологического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу представлено
в таблице 14.
Таблица 14 - Определение величины
предотвращенного экологического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в
атмосферный воздух
|
№
п/п
|
Наименование
ЗВ
|
Масса
выброса ЗВ, т/год
|
Коэффициент
относительной эколого-экономической опасности
|
Приведенная
масса ЗВ, усл. тонны
|
Величина
предотвращенного ущерба, руб./год
|
|
|
до
очистки
|
после
очистки
|
|
до
очистки
|
после
очистки
|
|
|
1
|
сажа
|
7,698
|
0,062
|
2,7
|
20,785
|
0,167
|
2179,09
|
|
2
|
NO2
|
17,823
|
0,886
|
16,5
|
294,081
|
14,619
|
29536,003
|
|
3
|
SO2
|
107,806
|
5,381
|
20,0
|
2156,12
|
107,62
|
216503,51
|
|
Итого:
|
64578112,29
|
4.2 Расчет плат за загрязнение
атмосферного воздуха
Плата за загрязнение атмосферного воздуха
взимается согласно Постановлению Правительства РФ № 344 «О нормативах платы за
выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными
источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные объекты,
размещение отходов производства и потребления», и согласно внесенным изменениям
и приложение № 1 к данному Постановлению от 1.07.2005 г. № 410.
Платы за выброс ЗВ в атмосферный воздух,
определяются по формуле
, (5.3)
где 
- фактический выброс i - го загрязняющего
вещества, т/год;
- коэффициент экологической ситуации и
значимости атмосферы в данном регионе;
- коэффициент индексации платы, 1,62;
- базовый норматив платы за выброс 1 тонны i -
го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих ПДВ.
До проведения природоохранных
мероприятий размер плат составил 34800,57 руб., а после проведения - 641,09
руб. Это подтверждает целесообразность предложенного оборудования.
Результаты расчетов сведены в
таблицу 15.
Таблица 15 - Платежи за загрязнение
окружающей среды (в атмосферный воздух)
|
№
п/п
|
Наименование
ЗВ
|
Факт.
выброс, т/год
|
ПДВ,
т/год
|
ВСВ,
т/год
|
Базовый
норматив платы, руб./т.
|
Размер
платы, руб.
|
|
|
|
|
|
в
пределах установленных допустимых нормативов выбросов
|
в
пределах установленных лимитов выбросов
|
|
|
До
проведения природоохранного мероприятия
|
|
1
|
Сажа
|
7,698
|
2,784
|
4,917
|
80
|
400
|
4965,83
|
|
2
|
СО
|
28,958
|
28,958
|
-
|
0,6
|
-
|
39,41
|
|
3
|
SO107,80623,21984,5872110521249,42
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
NO17,8234,65013,173522608316,26
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
NO
|
2,893
|
2,893
|
-
|
35
|
-
|
229,65
|
|
Итого:
|
34800,57
|
|
Предлагаемый
вариант природоохранного мероприятия
|
|
1
|
Сажа
|
0,062
|
0,062
|
-
|
80
|
-
|
11,25
|
|
2
|
СО
|
28,958
|
92,845
|
-
|
0,6
|
-
|
39,41
|
|
3
|
SO5,38123,219-21-256,29
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
NO0,8864,650-52-104,49
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
NO
|
2,893
|
23,219
|
-
|
35
|
-
|
229,65
|
|
Итого:
|
641,09
|
До проведения природоохранных мероприятий размер
плат составил 34800,57 руб., а после проведения - 641,09 руб. Это подтверждает
целесообразность предложенного оборудования.
Заключение
Речные и морские суда в настоящее время являются
достаточно активными источниками загрязнения воздушного бассейна сажей, окисью
углерода, сернистым ангидридом, окислами азота, фенолами, альдегидами и другими
вредными веществами.
Выбросы указанных компонентов представляют
угрозу окружающей среде, поскольку приводят к возникновению «парникового
эффекта», деградации озонового слоя и образованию «кислотных» дождей. Очистка
отработавших газов от токсикантов представляет сложную химико-технологическую
задачу, требует привлечения дополнительных капитальных вложений,
материально-сырьевых и энергетических ресурсов.
Выбросы вредных компонентов в окружающую среду
имеют неблагоприятный характер, поскольку меняются нагрузки, качество
минерального топлива и условия сжигания топлива. Это в свою очередь усложняет
эксплуатацию очистных сооружений. Поэтому требуется жёсткий контроль за
нормированием выбросов вредных компонентов в окружающую среду как по
предельно-допустимым выбросам (ПДВ), так и по предельно-допустимым
концентрациям (ПДК). Эти положения декларируются в законе об атмосферном
воздухе Российской Федерации.
Целью данной курсовой работы была разработка
природоохранного мероприятия, которое позволило бы снизить концентрации
загрязняющих веществ до минимальных, не наносящих вреда окружающей среде и
здоровью человека. Цель достигнута предложенным очистным устройством , которое
позволяет очистить отработанные газы до ПДК от всех загрязняющих веществ,
снизить их концентрации не только в приземном слое атмосферы, но и в устье
источника загрязнения.
Список литературы
1. 1
Зубрилов С.П., Ищук Ю.Г., Косовский В.И. Охраны окружающей среды при
эксплуатации судов. [Текст]: учебное пособие - Л.: Судостроение, 1989.
2. 2
О.Ю. Захотей. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине
«Охрана атмосферы и водной поверхности» /О.Ю. Захотей. Новосибирск:НГАВТ.2009.
. 3
Пат. 2173206 Российская Федерация, МПК B01D45/00, B01D53/02.
Пылегазоочистительная установка [Текст] / С.Я. Кащишин; Д. И. Кофман; А.
Д.Чарнецкий; В.К. Якубенко; заявитель и патентообладатель Совместное
предприятие "Торговый дом "Турмалин" в форме Акционерного
общества закрытого типа; заявл. 28.05.99; опубл.10.09.10.
. 4
Пат. 2002104343 Российская Федерация, МПК7 F01N3/18. Способ очистки
отработавших газов дизельных двигателей от газообразных вредных веществ и
твердых частиц [Текст] / И.И. Кутыш; А.И. Кутыш; Д.И. Кутыш; заявитель и
патентообладатель И.И. Кутыш; заявл. 20.02.02; опубл.20.10.03.
. 5
Пат. 94014231 Российская Федерация, МПК6 B01D53/50, B01D53/14, C01B17/60.
Способ очистки отходящих газов от диоксида серы [Текст] / В.В. Тараторкин; А.П.
Яковлев; Л.П. Лучина; А.М. Кампанщиков; Б.О. Дусебаев; заявитель и
патентообладатель В.В. Тараторкин; опубл.10.04.1997.
. 6
Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности [ Текст]: учебное пособие для с вузов
/ С.В. Белов, Н.Н. Агафонова. - М.: Высшая школа, 2001. - 381с.
. 7
Всемирная сеть Интернет: yandex.ru
. 8
Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей
. среды
[ Текст]: учебное пособие для вузов / Т.А. Демина, А.Б. Борисов. - М.: Аспект
пресс, 1995. - 102 с.
. 9
Кузнецов И.Е.Оборудование для санитарной очистки газов [Текст ]: справочное
пособие / И.Е. Кузнецов, К.И. Шмат, С.И. Кузнецов. - Киев: Техника. 1989. - 204
с.
Приложение
