При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка.[ ...]
При таких условиях воздух, составляющий основную массу подаваемых в топки котлов выбросов, используется в производственных процессах дважды: на первой стадии — для удаления токсичных веществ, образующихся в технологическом оборудовании, на второй — в качестве окислителя для горения топлива в топках котлов. Если представить, что при производстве 1 т пара в промышленной ТЭЦ или котельной потребляется около 1000 м3 воздуха, забираемого из промышленной зоны, и одновременно в эту промышленную зону выбрасываются огромные массы загрязненного воздуха вентиляционными установками, то станут очевидными те значительные резервы вторичного потребления отработанного воздуха и его низкотемпературного теплового потенциала.[ ...]
При огневом обезвреживании сточных вод, содержащих только органические соединения, не образующие при горении минеральных веществ, а также газообразных и жидких горючих отходов, не включающих минеральных веществ, может применяться простейшая технологическая схема без утилизации тепла и очистки отходящих газов (рис. 42, а). Отходящие из печи дымовые газы перед выбросом в трубу охлаждаются до необходимой температуры путем впрыска в газоход технической воды или присадки холодного воздуха.[ ...]
При разработке мер по сокращению отдельных выбросов на практике часто прибегают к их сжиганию. На НПЗ, например, сжигают отходящие газы, неорганизованные выбросы паров углеводородов, дурнопахнущие вещества, окисленный воздух от битумных установок, сероводород. При сжигании вместо одних загрязнителей появляются другие, которые могут оказаться более токсичными. Например, при сжигании углеводородов выделяются непредельные углеводороды, оксид углерода, оксиды азота, технический углерод, диоксид серы, сероводород, сероуглерод, синильная кислота и др. Следовательно, сжигать выбросы необходимо только в том случае, когда вновь образующиеся вещества менее токсичны и загрязняют атмосферный воздух меньше, чем исходные. При сжигании топлив необходимо использовать высокоэффективное оборудование, спроектированное с учетом современной теории горения топлив, которая за последние годы получила новое развитие в работах советских и зарубежных исследователей. Однако на многих НПЗ до сих пор для этих целей используют примитивные факельные устройства и печи, не обеспечивающие полного сгорания и минимального содержания вредных примесей в отходящих дымовых газах.[ ...]
Выбросы продуктов сжигания топлива приводят к изменению климата, представляя серьезную экологическую проблему, имеющую глобальный характер. Такие газы, как С02, метан, оксиды азота, озон, фреоны, хлорфтор-углеводороды, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Повышение концентрации этих газов в атмосфере приводит к парниковому эффекту. Они — как стеклянная крышка парника — удерживают утечку тепла от приземных слоев атмосферы. В настоящее время в атмосферу поступает громадное количество двуокиси углерода, которая образуется при сжигании ископаемых видов топлива. Во всем мире постоянно растут объемы сжигаемого топлива, что ведет к увеличению объемов двуокиси углерода, поступающих в атмосферу. К тому количеству двуокиси углерода, которое ежегодно выделяется зелеными растениями, в настоящее время ежегодно добавляется еще 5—7% от процессов горения. Примерно половина этого количества аккумулируется, не вовлекаясь в процесс фотосинтеза, не растворяясь в водных поверхностях Земли, т. е. остается в атмосфере. Увеличению в атмосфере концентрации двуокиси углерода способствует и снижение ее потребления тропическими лесами, так как в мире наблюдается неуклонное снижение площади последних за счет их интенсивной вырубки. Поскольку деревья потребляют в 10—20 раз больше двуокиси углерода, чем любые сельскохозяйственные культуры, то снижение их площадей оказывает значительное влияние на круговорот углерода в атмосфере.[ ...]
При установившихся условиях двигатели внешнего сгорания должны давать меньшие выбросы, чем двигатели внутреннего сгорания, поскольку горение установившегося потока можно контролировать с большей точностью, чем кратковременные процессы горения, характерные для двигателей внутреннего сгорания. Труднее предсказать выбросы в режиме разгона и торможения; экспериментальные данные для этих режимов эксплуатации либо малочисленны, либо вообще отсутствуют. В целом максимальные температуры горения в двигателях внешнего сгорания намного ниже, чем в двигателях внутреннего сгорания. Следовательно, должно образоваться намного меньшее количество окислов азота. Результаты лабораторных испытаний [21] двигателя Стирлинга мощностью 5 л. с. с рециркуляцией выхлопных газов показали очень низкий уровень выбросов. Результаты прогноза фирмы «Форд» [22] составляют: НС — 0,21 г/миля, СО — 1,20 г/миля и N0 — 0,14 г/миля при средней экономии горючего 15,4 миль/галлон.[ ...]
Таким образом, основным окислом серы, образующимся в процессах горения, является БОг, несмотря на термодинамические тенденции, которые пытаются сдвинуть реакцию в сторону образования ЭОз. Дальнейшее превращение Э02 в БОз может происходить в атмосфере, но этот процесс при атмосферных температурах имеет небольшую скорость. Однако на скорость удаления БОг из атмосферы влияет другой процесс — гетерогенный катализ на поверхности взвешенных частиц. Этот процесс увеличивает скорость превращения Б02 в 50з. К сожалению, он ведет также к увеличению содержания сульфатных аэрозолей в атмосфере, а эти аэрозоли вредны для здоровья человека. Аналогичная ситуация возникает при использовании окисляющих катализаторов для борьбы с выбросами СО и углеводородов из автомобильных двигателей. Эти катализаторы ускоряют окисление БОг в ЭОз в выхлопе и способствуют образованию сульфатных аэрозолей.[ ...]
Общая масса техногенных выбросов в атмосферу в мире в конце 80-х гг.—около 50 млрд. тонн в год — на 96—97% состоит из углекислого газа и образующейся при горении влаги, обычно не относимых к вредным выбросам (об особой роли выбросов С02 говорится ниже). Остальная масса (1,5—2 млрд. т/год) различные вредные примеси — аэрополлютанты. Их количества представлены в таблице 4.3.[ ...]
Помимо градирен источником выбросов водяного пара от ТЭС являются дымовые газы котлов. Водяной пар образуется в результате сгорания топлива, содержащего влагу №р и водород Н р. Особенно много Н20 содержится в продуктах сгорания природного газа, меньше — в продуктах сгорания мазута и еще меньше — в продуктах сгорания ископаемых углей. Водяной пар образуется в результате реакции горения в топке котла содержащегося в топливе водорода. Чтобы получить представление об относительном количестве получаемого при этом водяного пара, нужно рассмотреть элементарный состав некоторых топлив России, известный из опубликованных данных, приведенных в табл. 5.1 [5.3].[ ...]
Сущность способа сокращения выбросов ЫОх видна на рис. 6.7. Устройство содержит топку 1, комбинированные газомазутные горелки 2, расположенные в два яруса по высоте топки, и трубопроводы 3, 4, 5 подачи соответственно газа, водомазутной эмульсии и воздуха. Реализуется способ двухступенчатого горения следующим образом. При сжигании топливо делят на потоки. В горелки первого яруса, к которым воздух подают по воздуховоду 5 с а, = 0,85+0,95, подводят по трубопроводу 4 приготовленную водомазутную эмульсию ( А Р = 10-15%). В горелки II яруса, к которым воздух подают с коэффициентом избытка ап = 1,3+1,35, подводят по трубопроводу 3 топливный газ. Причем общий избыток воздуха, подаваемого в I и II зоны, составляет в топочной камере а = 1,1-1,15. Внедрение предлагаемого способа на заводах отрасли позволит сократить выбросы оксидов азота в атмосферу на 40-50%. Подавление образования оксидов азота в продуктах горения топлива объясняется тем, что в зоне горелок I яруса выгорание жидкого топлива в виде водомазутной эмульсии протекает при пониженных концентрациях кислорода и более низких температурах в зоне горения вследствие поглощения теплоты водой, добавляемой в топливо. При сгорании газообразного топлива с а = 13-1 35 уменьшение выхода оксидов азота обеспечивается за счет поступления во II зону горения холодного воздуха с избытком 30-35%. Полнота и эффективность сжигания топлива при такой организации процесса горения обеспечивается подачей в горелки верхнего яруса горючего газа.[ ...]
В атмосферу попадает серная пыль, образующаяся при получении элементарной серы из природного газа, богатого сероводородом. Заводы по производству технического углерода выбрасывают в атмосферу сажу. Большое количество мелких частиц сажи образуется при нарушении режима горения факелов, используемых для борьбы с внезапными выбросами газообразных углеводородов.[ ...]
Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид зо2, составляющий 98-99 выбросов сернистых соединений ТЭС /I/. Накопление серосодержащих соединений происходит в основном в Мировом океане.[ ...]
Монооксид углерода характерен для городов и образуется главным образом за счет выхлопных газов автотранспорта (75-97% от всех выбросов оксида углерода(Ш). Он образуется также на промышленных предприятиях и относится к продуктам незавершенного горения топлива (наряду с техническим углеродом, углеводородами, включая канцерогенные) при недостатке окислителя (кислорода), неудовлетворительном смешении топлива с воздухом, несовершенстве конструкции горелочных устройств и пр.[ ...]
Количество оксидов и несгоревших углеродов, образующихся при сгорании факельного газа на свече, зависит в значительной мере от конструкции факела. За рубежом наряду с факелами высотой до 90—100 м стали применять факелы высотой до 23 м и горизонтальные, выброс из которых предопределяет более быстрое осаждение продуктов сгорания, а следовательно, позволяет сократить размеры загрязняемой территории и воздушного пространства (последнее особенно важно при значительном содержании серы в сжигаемом газе). Такие факельные устройства представляют собой довольно сложные сооружения. Газ сжигается через ряд горелок с одновременной подачей в зону горения распыляющими форсунками водяного пара или воды для обеспечения практически бездымного сгорания газа (образование дыма при сжигании нефтепродуктов, сбрасываемых с промышленных установок, полностью исключается через несколько секунд после начала подачи воды в окружающую пламя зону). При нормальной работе факела требуется лишь небольшая подача воды для охлаждения конструкции. Для предотвращения образования дыма при сжигании повышенного сброса газа расход воды автоматически увеличивается; возможна и ручная регулировка подачи воды.[ ...]
Значительно сложнее оценивать горючесть газовых выбросов, содержащих горючие вещества различных классов. Рекомендуется [156] к негорючим относить газы, у которых адиабатическая температура горения стехиометрической смеси ниже 1600 К. В работе [157] эту «критическую» температуру принимают равной 1100°С. С учетом приведенных выше значений ¿н.ад для различных классов горючих веществ эти рекомендации нельзя признать достаточно обоснованными. Например, устойчивое горение сильно забалластированных газов подземной газификации, в которых основным горючим веществом является водород, достигается при гад 1050°С [158]. При огневом обезвреживании сильно забалластированных ваграночных газов, основным горючим веществом которых является СО, эффективное устойчивое сжигание газа достигается при ¿ад=1Ю0— 1150 СС [154]. Опыты по сжиганию метановоздушных смесей, забалластированных водяным паром, показали, что устойчивое сжигание в хорошо изолированной камере сгорания достигается при ¿ад 1400°С. Таким образом, значение ¿ад зависит от природы горючих веществ.[ ...]
Сжигание в топках электростанций, котельных топлива, при горении тонны которого образуется 20 кг окиси углерода, не приводит, однако, к существенному загрязнению приземного слоя воздуха этим газом. Несмотря на мощный общий выброс окиси углерода (порядка 4 млн. т в Англии в 1954 году), поступление ее в атмосферу через трубы в удалении от земной поверхности и способность легко рассеиваться резко сокращают вероятность загрязнения воздуха в жилой зоне.[ ...]
Дымы (размер частиц 0,1—5 мкм) более устойчивые системы, образующиеся главным образом при горении и деструктивной перегонке в результате возгонки твердых веществ и последующей конденсации их паров, а также при химическом взаимодействии газообразных веществ с образованием новой фазы. Туманы состоят из капелек жидкости (размер около 10 мкм), образующихся при конденсации пара или распыления жидкости. Система аэрозолей, образующаяся из природного тумана, выбросов из труб промышленных предприятий, отопительных систем или двигателей внутреннего сгорания, называется смогом.[ ...]
Снижения концентраций NOx и других загрязнителей атмосферы, образующихся в процессе горения, можно также добиться введением в состав горючего вещества специальных добавок. Так, в Японии фирма Okura Industrial Со при переработке отходов пластмасс сжиганием добавляет к ним 1% активированных нетоксичных ферроксидных присадок, способствующих подавлению выбросов NOx диоксинов и оксида углерода благодаря полному сгоранию пластмасс при минимальном избытке кислорода. В частности, при температуре горения 800°С содержание NOx в отходящих газах снижается в два раза, а оксида углерода — на 30%. При введении присадки в смесь поливинилхлорида с известняком происходит также уменьшение выбросов хлористого водорода, образующегося при обычных режимах сжигания отходов (Additive in...).[ ...]
Проблема защиты окружающей среды и особенно атмосферы от вредных выбросов, образующихся при сжигании различных видов органического топлива, поставила перед наукой и техникой в качестве одной из важнейших задач поиск путей получения «чистого» топлива, при использовании которого будет исключено загрязнение атмосферы частицами пыли, соединениями серы, ванадия, мышьяка, окислами азота, канцерогенами и другими вредными веществами. Исходным сырьем для получения подобного топлива в ближайшем будущем могут быть в основном горючие ископаемые. Наилучшим видом «чистого» энергетического топлива, получаемого при переработке горючих ископаемых, является водород. Действительно, при сжигании чистого водорода в кислороде образуются только водяные пары; при сжигании Н2 в воздухе продукты сгорания состоят в основном из смеси водяных паров й инертного азота. В небольших количествах в них присутствуют также окислы азота и аргон. Однако путем соответствующей организации режима горения водородно-воздушной смеси масштабы генерации окислов азота могут быть существенно ограничены и эмиссия этих окислов в атмосферу может поддерживаться в таких пределах, которые обеспечат их безвредность для человека и в то же время будут способствовать полезному биологическому круговороту веществ в природе.[ ...]
Оксиды азота. Фотохимический смог. Оксиды азота, монооксид N0 и диоксид N02 образуются при сжигании все видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека. Основными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), автотранспорт, авиация, ТЭС, ТЭЦ, металлургия и другие отрасли промышленности. Если общее ежегодное выделение оксидов азота в мире оценивалось в 19 7 г. в 53 млн. т, то уже в 1995 г. оно составило 130 млн. т. Удельный вес выбросов оксидов азота от различных стационарных источников 0 США составляет: ТЭС — 52 %, промышленно-отопительные котлы 14,4, промышленные печи и технологические нагревательные установки —4,1 , поршневые двигатели и ДВС —19,8%, газовые турбины—20, выбросы, не связанные с горением,— 1,9, прочие стационарные выбросы —4,1 %.[ ...]
С учетом термического разложения буровых сточных вод проведена оценка воздействия образующихся при этом веществ. Перечень выбрасываемых веществ принимается согласно результатам химического анализа с учетом трансформации ЗВ при реакции горения. Расчетным методом определяется уровень загрязнения атмосферы вредными веществами, выбрасываемыми при термическом обезвреживании БСВ. В результате проведенных работ признано, что способ термического обезвреживания БСВ является наиболее рациональным, а основная масса выбросов при обезвреживании сточных вод связана с сопутствующим сжиганием газа.[ ...]
Среди источников этого соединения на первом месте стоит сжигание угля (70% антропогенных выбросов). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии. При сгорании нефтепродуктов сернистого газа образуется гораздо меньше. Основными источниками образования Э02 наряду с сжиганием ископаемого топлива является металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд свинца, меди и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти.[ ...]
Основной недостаток сжигания заключается в том, что температура пламени может достигать 1300°С. При избытке воздуха и достаточном времени его пребывания в зоне горения это приводит к образованию МОх. Таким образом, устраняя загрязнения одного типа, процесс сжигания может инициировать выбросы других вредных веществ.[ ...]
В результате опытов установлено, что во всей области исследованных" температур количество окислов азота, образующихся в процессе горения полукокса, в 1,5—2 раза меньше, чем при горении исходного угля. Следовательно, использование полукокса в качестве энергетического топлива является одним из эффективных мероприятий как по рациональному использованию на ТЭС топливно-энергетических ресурсов, так и по сокращению вредных выбросов в атмосферу.[ ...]
В обрабатывающих отраслях промышленности существуют многочисленные процессы, не относящиеся к процессам горения, которые являются источником значительных количеств окиси углерода. Например, в сталелитейной и нефтехимической промышленности образуется большое количество окиси углерода: ее собирают и сжигают в печах или топках котлов-утилизаторов. Таким образом, окись углерода становится экономичным дополнительным источником тепла, используемым для нужд производства. В некоторых случаях концентрация окиси углерода низка, но общее количество выбросов настолько велико, что они содержат значительное количество данного компонента. При таких низких концентрациях окиси углерода содержащий ее газ, особенно при низкой начальной температуре, может не поддерживать пламени. В таких случаях может потребоваться каталитическое окисление в устройстве для дожигания (см. разд. 6.10). Окись углерода можно избирательно отделить от других газов посредством промывки специальными растворами, например аммиачными растворами формиата меди.[ ...]
Вседозволенность в кустарной добыче нефтепродуктов, которая сделала возможным функционирование более 1500 частных нефтеперегонных установок (источником тепла здесь является горящая нефть), их выбросы и продукты горения нефти привели к очень сильному загрязнению атмосферного воздуха. Как известно, при горении нефти образуется большое количество сажи, оксидов азота и серы, бенз(а)пирен, сероводород, аммиак, фенол, токсичные соединения таких тяжелых и вредных для человека металлов, как ванадий, цинк, олово, кадмий, хром, свинец и ряд других веществ. Концентрация некоторых из них достигала в воздухе 35 ПДК. Некоторые продукты горения нефти (например, бенз(а)пирен) являются канцерогенами, которые, аккумулируясь в легких, способствуют увеличению заболеваний верхних дыхательных путей и легких.[ ...]
Степень загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива зависит от качества топлива и от характера топливоиспользующей установки. Основными загрязнителями являются продукты полного (окислы серы и зола) и неполного (главным образом окись углерода, сажа и углеводороды) сгорания. Важную роль играют окислы азота, образующиеся преимущественно из азота воздуха при высоких температурах горения. Объем всех выбросов очень велик. Например, тепловая электростанция компании «Электри-сите де Франс», которая потребляет ежемесячно 51 тыс. т угля, содержащего примерно 1 % серы, ежедневно выбрасывает в атмосферу из своих труб 33 т серного ангидрида, способного при благоприятных метеорологических условиях превратиться в 50 т серной кислоты. За один день эта электростанция производит около 230 т золы. Даже если допустить, что 4/5 этой золы осаждается в печах в виде окалины и в аппаратах для удаления пыли, все равно в атмосферу выбрасывается каждый день 40—50 т золы и распространяется в радиусе примерно пяти километров вокруг электростанции. Тепловые электростанции, сжигающие нефть, почти не выбрасывают золы, но зато выделяют в три раза больше серного ангидрида.[ ...]