Материал: Промышленные выбросы в атмосферу

Промышленные выбросы в атмосферу

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. До определенного этапа развития человеческого общества, в частности индустрии, в природе существовало экологическое равновесие, т.е. деятельность человека не нарушала основных природных процессов или очень незначительно влияла на них. Экологическое равновесие в природе с сохранением естественных экологических систем существовало миллионы лет и после появления человека на Земле. Так продолжалось до конца XIX в. Х век вошел в историю как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло и продолжает расти вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходит в значительной мере непредсказуемое изменение экосистем и всего облика планеты Земля.

Как известно, без пищи человек может прожить десятки дней, без воды - несколько дней, а без воздуха - всего несколько минут.

В воздух выбрасывается колоссальное количество золы, пыли, оксидов серы, азота, углерода, а так же много фосфора, фтора, мышьяка, ртути, селена, бора, радионуклидов и суперэкотоксикантов.

Источники загрязнения атмосферы классифицируются следующим образом: По назначению - технологические, вентиляционные и дымовые выбросы; По режиму работы - высокие (трубы), низкие, наземные; По геометрической форме - точечные и линейные;

Работа по снижению вредных выбросов в атмосферу ведется в двух направлениях: собственно очистка дымовых газов и устранение (по возможности) причин образования вредных выбросов.

Целью исследования является изучение и рассмотрение промышленных выбросов в атмосферу.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

изучить влияние промышленности на загрязнение воздуха;

исследовать защиту атмосферного воздуха;

определить условия спуска сточных вод.

Объектом исследования являются промышленные выбросы.

Предмет исследования - технологические, дымовые и вентиляционные выбросы и их классификации. Механические методы очистки газовых выбросов.

Методы исследования: обобщения, системно-структурный, логический, аналитический.

Научная новизна исследований состоит в том, что автором изучена проблема промышленных выбросов. В связи с этим для ликвидации промышленных выбросов предложен механический метод очистки газовых выбросов, техническое обезвреживание вредных выбросов которое позволит реализовать экологические аспекты, а именно механическую очистку газов от загрязнений кардинально улучшит состояние воздуха за счет комбинированных методов.

Практическая значимость заключается в том, что в курсовом проекте в качестве мероприятий по улучшению очистки газовых выбросов сбрасываемых на предприятиях предлагаются конкретные методы очистки от загрязнения воздуха.

Структура курсовой работы: курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы. Содержит 5 рисунков и 5 таблиц.

В первой главе изучено влияние промышленности на загрязнение воздуха.

Во второй главе осуществлён расчет выбросов в атмосферном воздухе.

Третья глава посвящена определению условий спуска сточных вод.

Результаты исследования обобщены в заключении.

1. ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА

.1 Технологические и вентиляционные выбросы

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ.

Людям, живущим в крупных городах, приходится дышать воздухом, перенасыщенным ядовитыми веществами, которые выбрасывают в атмосферу промышленные предприятия. При этом масштабы загрязнения зависят от размеров предприятия, потребляемого сырья. Особенно сильно влияют на загрязнение воздуха предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, энергетики, топливной промышленности [1].

Наряду с развитием промышленности происходит постоянное увеличение загрязненности атмосферного воздуха. Предприятия в воздух выбрасывают тысячи тонн, химических соединений - это сажа, диоксид серы, аммиак, формальдегиды, диоксиды серы и азота и другие вещества [2].

Технологические выбросы пыли и дымовых газов отслеживаются при сушке и обжиге сырья и изделий, выбросы пыли - при дроблении, помоле, рассеве, смешении и транспортировке огнеупорных материалов. Наибольшее число пыли и газов выдается при обжиге огнеупорного сырья [3].

При обжиге глины на шамот число пыли в отходящих газах составляет при загрузке влажного сырья 15, сухого до 85 г/м. С увеличением эффективности печи на 30 % оглавление пыли в отходящих газах нарастает приблизительно в 2 раза. При обжиге доломита во вращающихся печах насыщенность пыли в отходящих газах составляет 40-75, магнезита 40- 85 г/м. Выбросы пыли из шахтных печей гораздо ниже, чем из вращающихся, и ее насыщенность в отходящих газах составляет 5-15 г/м. Пылеунос из вагранок еще ниже, насыщенность пыли в отходящих газах составляет 5-8 г/м. Наивысшее число пыли образуется при обжиге магнезитов

При обжиге огнеупорных изделий в разных печах происходит насыщение газовой среды компонентами связующих, парами оксидов; существенное число пыли образуется при перемещении изделий в печи и их растрескивании [4].

Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населённых мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населённых мест загрязняется технологическими выбросами цехов, транспортных средств и других источников [5].

Воздух жилых помещений загрязняется продуктами сгорания природного газа и других топлив, испарениями растворителей, моющих средств, древесно-стружечных конструкций и т.п., а также токсичными веществами, поступающими в жилые помещения с приточным вентиляционным воздухом. В летний период года при средней наружной температуре 20 °С в жилые помещения проникает около 90% примесей наружного воздуха, а в переходный период при температуре 2,5 °С - 40%. Номенклатура токсичных примесей в воздухе производственных помещений и в технологических выбросах промышленного объекта определяется совокупностью технологических процессов, видом используемого сырья и материалов, характеристиками применяемых машин и оборудования [6].

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Соблюдение этого требования достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твёрдых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность [7].

1.2 Дымовые выбросы

При сжигании различных топлив, наряду с основными продуктами сгорания (СO2, Н2O и N2), в атмосферу поступают загрязняющие твердые (зола и сажа), а также газообразные токсичные вещества, а именно: сернистый и серный ангидриды (SO2 и SO3), окислы азота (N0 и N02), фтористые соединения и соединения ванадия. В случае недостаточно полного сгорания топлива в топках уходящие газы могут содержать окись углерода СО, углеводороды СН4, С2Н4, а также канцерогенные углеводороды [8].

Все продукты неполного сгорания и выбросы загрязняющих и токсичных веществ с дымовыми газами в атмосферу являются вредными, однако при современной технике сжигания топлива их образование можно предотвратить или свести к минимуму; то же относится и к содержанию окислов азота в уходящих газах. Из всех окислов азота наиболее часто в дымовых газах содержится окись NO и двуокись NO2, причем двуокись является наиболее стойким продуктом. Высшие окислы - N2O2, N2O4 и N2O5 - существуют в атмосферных условиях только при низких температурах [9].

Состав дымовых выбросов.В состав коптильного дыма входит более 1000 индивидуальных органических соединений, из которых в настоящее время идентифицировано около 300. Важнейшими классами химических соединений, обнаруженных в дыме, являются фенолы, кислоты, карбонильные соединения, спирты, эфиры, амины и другие различные соединения.

При проектировании новых и реконструкции действующих котельных установок должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие очистку дымовых газов от золы с тем, чтобы концентрация ее в приземном слое атмосферного воздуха не превышала заданной величины. Выбор типа золоуловителей производится в зависимости от требуемой степени очистки, возможных компоновочных решении, технико-экономического сравнения вариантов установки золоуловителей различных типов. Степень очистки дымовых газов от золы должна быть не менее 90% [10].

При повышенном требовании к очистке выбросов в атмосферу в качестве золоуловителей применяются: электрофильтры - со степенью очистки газов 96%; мокрые золоуловители типа скруббера с трубой Вентури - со степенью очистки газов до 97-98%. Применение мокрых золоуловителей не допускается, если общее содержание окиси кальция в летучей золе более 20%, а произведение Aпр· (CaOCВ) меньше 6, из-за опасности образования карбонатных отложений в орошающих устройствах. Для топлив с СаОоб в летучей золе выше 20% применение мокрого золоулавливания исключается.

Газоходы перед и после золоуловителей, их компоновкa должны обеспечивать равномерную раздачу дымовых газов по аппаратам при минимальном сопротивлении газового тракта и исключать отложения в них золы [11].

Сухие золоуловители при улавливании золы, склонной к схватыванию или налипанию на стенках, должны иметь теплоизоляцию, обеспечивающую температуру стенок бункеров не менее, чем на 15 ºС выше точки росы дымовых газов.

Мокрые золоуловители могут применяться при температурах от 130 до 200°С. Температура дымовых газов за мокрыми золоуловителями при любых режимах работы котлов должна превышать температуру точки росы газов по водяным парам не менее чем на 15° [12].

Электрофильтры могут применяться для очистки дымовых газов с температурой, превышающей температуру точки росы на 5°С и до 250°С.

Температура и влагосодержание дымовых газов, поступающих, в электрофильтры, должны обеспечивать возможность высокоэффективной очистки газов от золы сжигаемого топлива с учетом ее электрофизических свойств.

Одним из перспективных путей снижения вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами от котельных, работающих на твердом топливе, является совмещение процессов сжигания топлива с процессом улавливания серы и понижения концентрации окислов азота в одном устройстве. Таким устройством является котлоагрегат с псевдоожиденным слоем, работающий при низких температурах до 900-950°С, именуемый топкой кипящего слоя. Важной особенностью указанного метода сжигания является то обстоятельство, что его можно использовать как в новом строительстве, так и при реконструкции действующих котельных. В топках кипящего слоя возможно сжигание низкокачественных углей [13].

1.3 Механические методы очистки газовых выбросов

Атмосфера оказывает интенсивное влияние не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты.

К загрязнениям относятся вещества, содержащиеся в атмосфере в концентрациях, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и его окружающую среду [14].

Очистка промышленных газообразных выбросов, содержащих токсичные вещества, является обязательным требованием во всех производствах. Дисперсные и газовые загрязнители часто являются следствием одних и тех же производственных процессов, совместно перемещаются в коммуникациях, узко взаимодействуют в очистных агрегатах и атмосфере, коллективно наносят урон окружающей среде и человеку. Следственно нужно рассматривать каждый комплекс присутствующих в технологическом выбросе загрязнителей. Невозможно принимать за средство чистки запыленных газов пылеосадительное устройство, выбрасывающее в атмосферу пагубные газообразные вещества. Недопустимы и такие средства, в которых обезвреживание начальных газовых загрязнителей сопровождается образованием и выбросом ядовитых туманов и дымов других веществ.

При очистке выбросов от газовых загрязнений приходится решать одновременно ряд проблем, связанных с тем, что в выбросах, содержащих вредные пары и газы, находятся также аэрозоли - пыль, сажа; выбросы в ряде случаев нагреты до высоких температур, загрязнения, содержащиеся в них, многокомпонентные, и их необходимо подвергать различным методам очистки, расход выбросов по времени непостоянен, изменяется концентрация в них различных вредных веществ и т.д. [15].

Процесс обеспыливаня воздуха включает три основных элемента: пылеулавливание, пылеочистку и рассеивание пыли. Каждый из этих элементов может быть реализован различными способами, которые определяются характером направленных внешних воздействий на пылевой аэрозоль. Далее следует краткая характеристика основных методов очистки от аэрозольных примесей.

Сухие методы очистки. Сухие пылеуловители делятся на гравитационные, инерционные, фильтрационные и электрические. По некоторым особенностям их действия или основному конструктивному признаку группы пылеуловителей делятся на подгруппы, а в зависимости от специфики конструктивного оформления на типы аппаратов.

Гравитационное осаждение. Гравитационные пылеуловители - пылеосадочные камеры, в которых выпадение частиц из газового потока происходит под действием силы тяжести. Существуют полые и полочные камеры. Полки в камерах устанавливают с целью осаждения более тонких частиц или чтобы иметь возможность увеличить скорость и, соответственно, расход газа в сечении камеры без снижения степени очистки. В гравитационных пылеуловителях выделение взвешенных частиц из газообразной среды происходит главным образом под действием силы тяжести (рисунок 1).

Рисунок 1 - Пылеосадительные камеры. Полая (а) и полочная (б) пылеосадочные камеры: 1 - направляющие лопасти; 2 - полки; 3 - шнек; 4 - пылевой затвор; 5 - бункер

Инерционное осаждение. Инерционное осаждение основано на том, что частицы аэрозоля и взвешивающаяся среда в виду значительной разности плотностей обладают различной инерцией. При инерционном осаждении поток аэрозоля, перемещающийся со значительной скоростью, изменяет направление движения. Движущиеся в потоке аэрозольные частицы вследствие большой инерции не следуют за потоком, а стремятся сохранить первоначальное направление движения, двигаясь в котором оседают на стенках, перегородках, сетках и других элементах аппарата. При обтекании твердого тела (или капли) запыленным потоком частицы вследствие большей инерции продолжают двигаться поперек изогнутых линий тока газов (рисунок 1.) и осаждаются на поверхности тела (капли). Коэффициент эффективности инерционного осаждения определяется долей частиц, покинувших поток при изменении направления вследствие обтекания различного рода препятствий (рисунок 2.) [17].