6 охорона навколишнього середовища




Скачати 112.92 Kb.
Назва6 охорона навколишнього середовища
Дата конвертації31.01.2014
Розмір112.92 Kb.
ТипДокументы
uchni.com.ua > Фізика > Документы

6 ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА



Розвиток енергетики характеризується високими темпами, які, як видно, збережуться й у найближче період часу. Так, якщо в 1970 р. у світі було вироблено близько 5 трильйонів 5 кВт/г електроенергії, то в 1980 р. вироблений близько 10 трильйонів, а в 2000 р. 30 трильйонів кВт/г. У міру росту споживання енергоресурсів буде відбувається зміна їхніх видів, зокрема, буде швидко рости частка ядерного пального. ДО 1980 р. виробництво комерційних енергоресурсів зросло до 10 млрд.т умовного палива проти 6,6 млрд. т в 1970 р., причому частка ядерного пального склала 4-7 %. Загальне світове виробництво енергоресурсів в 2000 р., зросло до 20 млрд. т умовного палива, при цьому ядерне пальне складе близько 1/5 балансу. Поруч із використанням родовищ органічного палива на суші буде розвиватися видобуток нафти й газу в районах континентального шельфу Світового океану, а також є ймовірність використання бітумінозних пісків і сланців.

Теплові електростанції, споживаючи понад третину палива, що добувається у вигляді, можуть впливати як на навколишнє середовище в районі їхнього розташування, так і на загальний стан біосфери. Взаємодія електростанції із зовнішнім середовищем визначається викидами в атмосферу димових газів, тепловими викидами й викидами забруднених стічних вод. При спалюванні твердого палива поруч із окислами основних горючих елементів - вуглецю й водню в атмосферу надходять летуча зола із частками палива, що не догоріло, сірчистий і сірчаний ангідриди, окисли азоту, деяка кількість фтористих з'єднань, а також газоподібні продукти неповне згоряння палива. При спалюванні сірчистих мазутом з димовими газами в атмосферу надходять сірчистий і сірчаний ангідриди, окисли азоту, газоподібні й тверді продукти неповне згоряння, з'єднання ванадію, солі натрію, а також відкладення, що віддаляються з поверхонь нагрівання казанів при чищенні. Більшість цих компонентів ставляться до числа токсичних і навіть у порівняно невисоких концентраціях впливають на природу й людину. Найбільший викид шкідливих речовин має місце в більших конденсаційних електростанцій, розташованих, як правило, у відносно малонаселених місцевостях з обмеженою кількістю інших джерел забруднення атмосфери. Ці електростанції, звичайно споживаючи найменш коштовні сорти палива, є потенційними джерелами більших викидів золи, сірчистого газу й окислів азоту.

Особливо складно питання забезпечення досить чистої атмосфери вирішуються в більших промислових містах, у яких джерелами шкідливих викидів є не тільки електростанції, але й інші промислові підприємства, автотранспорт, опалювальні котельні.

У нашій країні переважне застосування одержало комбіноване тепло- і електропостачання міст від теплоелектроцентралей (ТЭЦ). Комбіноване виготовлення електроенергії й тепла дозволяє істотно скоротити витрату палива на енергопостачання, скоротити теплові скидання у водні басейни, забезпечити найбільш зроблені методи спалювання, очищення й викиду димових газів у високих шарів атмосфери, що недосяжно при наявності численних котлових і побутових печей. Разом з тим енергопостачання від ТЭЦ збільшує кількість палива, що спалюється в зоні розташування міста й вимагає спеціальних заходів щодо зниження концентрацій шкідливих компонентів у димових газах з урахуванням фонової загазованості від інших джерел. Природно, що одержання достатнє чистої атмосфери в містах можливо при проведенні відповідних заходів не тільки на ТЕЦ, але й на промислових підприємствах і автотранспорті. Промислові підприємства з більшим викидом шкідливих домішок повинні виводитися за межі міста, а автотранспорт - переводитися на використання двигунів з мінімальними викидами шкідливих компонентів (застосування газу замість бензину, впровадження електротранспорту й, зокрема електромобілів.

^

6.1 Утворення шкідливих викидів NOx при спалюванні палива



При спалюванні природного газу відбувається дисоціація диоксида вуглецю, водних пар і оксиду азоту, що є складовими частинами продуктів повне горіння при . Реакції дисоціації при паралельному їхньому протіканні можна записати таким способом:
; (6.1)
; (6.2)
. (6.3)
Состав продуктів горіння при може бути заданий у вигляді мольних часток. Припустимо, що в складі вихідної суміші на 1 моль

доводиться  молей і  молей NO.

Позначимо через - ступінь дисоціації , через - ступінь дисоціації й через - ступінь дисоціації NO. Тоді в результаті дисоціації розпадається молей , молей і молей NO. У рівноважну суміш будуть входити молів , молей , , молей NO, молей З, молей , молей і молей .

Загальна кількість молів у рівноважній суміші складе:
; (6.4)


( (6.5)



Закон діючих мас для хімічно реагуючої суміші через мольні частки може бути записаний таким способом:
(6.6)
де - мольні частки реагуючих речовин і продуктів реакції;

- стехіометричні коефіцієнти реакцій взаємодії
(6.7)
Р - загальний тиск суміші, Па;

- константа рівноваги реакції.

Запишемо рівняння для реакцій дисоціації водної пари, вуглекислого газу й оксиду азоту відповідно:
(6.8)
(6.9)
(6.10)
Перетворивши рівняння, одержуємо систему нелінійних рівнянь щодо ступенів дисоціації .





(6.11)
Величини являють собою константи рівноваги реакцій:

(6.12)
(6.13)
(6.14)
Рівняння реакцій утворення звичайне записуються з розрахунку на 1 моль кисню й у довідковій літературі приводяться температурні залежності констант рівноваги саме для цих рівнянь. Константи рівноваги на 1 моль кисню записуються такий спосіб :
(6.15)
(6.16)
(6.17)
Порівнюючи рівняння можна записати :
; (6.18)
; (6.19)
; (6.20)
З огляду на співвідношення для тиску продуктів горіння Р = 1 атм (101325 Па), система рівнянь має вигляд:


(6.21)
Якщо в продуктах згоряння присутнє SO2 тоді рівняння перетвориться до виду:
, (6.22)
де  - відношення молів SO2, що доводиться на 1 моль С2.

Значення констант рівноваги розраховуються по методу Л.П. Володимирова.
; (6.23)
; (6.24)
. (6.25)
Таким чином, отримана система нелінійних рівнянь. Система нелінійних рівнянь вирішується модифікованим методом Ньютона, що дозволяє досить швидко визначити невідомі . Після цього визначаються мольні частки компонентів, які входять у рівноважну суміш, і перебувають концентрації шкідливих домішок у продуктах згоряння палива.

Текст програми розрахунку утворення наведений у додатку Б.

При підстановки розрахункових даних в систему рівнянь одержали кількість шкідливих викидів, які складуть 7,747 мг/м3.

^

6.2 Розрахунок розсіювання шкідливих домішок в атмосфері й вибір димаря


Для практичних розрахунків розсіювання в атмосфері шкідливих домішок, які містяться у викидах підприємств, використовується методика, розроблена Головною геофізичною обсерваторією ім. А. И. Воейкова (СН 369-74). За цією методикою розрахунок розсіювання шкідливих домішок ведеться при несприятливих метеорологічних умовах, якщо швидкість вітру досягає небезпечного значення й має місце інтенсивний вертикальний турбулентний обмін в атмосфері.

Небезпечна швидкість вітру - ця така швидкість, при якій для заданого стану атмосфери концентрації шкідливих домішок на рівні подихи людей досягають своєї максимальної величини. Для розрахункових умов димарів теплових електростанцій стан атмосфери характеризується розвиненим турбулентним обміном. Дійсно, що з підвищенням швидкості вітру й максимальна наземна концентрація від крапкового джерела, розташованого на висоті Н над Землею, падає. З іншого боку, зі збільшенням швидкості вітру зменшується ефективна висота Н внаслідок зниження гідродинамічної й теплової складових підйому факела. Звідси небезпечна швидкість вітру визначиться з вираження :
(6.26)
Небезпечна швидкість вітру на рівні флюгери (звичайно 10 г від рівня Землі) визначається по наступних співвідношеннях:

(6.27)
де

(6.28)
V1 - об'ємна витрата газів, які направляються, що викидаються, м3/з;

Т - різниця між температурою газів, які викидаються, і середньою температурою повітря °С, під який розуміється середня температура самого жаркого місяця опівдні;

h - геометрична висота труби, м;

- швидкість виходу газів з устя труби, м/с;

Do - діаметр устя димаря, м.

При вищезгаданих умовах максимальна приземна концентрація шкідливих речовин для викиду з одиночного крапкового джерела із круглим устям визначається по формулі:
(6.29)
де А - коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери для несприятливих метеорологічних умов, що визначає умови вертикального й горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі мг / . А = 160;

М - сумарна кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферу, г/с;

F - безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі: для пилу при ступені вловлювання менш 90% F = 2,5;

m і n - безрозмірні коефіцієнти, які враховують умови виходу газоповітряної суміші з устя джерела викиду.

Коефіцієнт m визначається залежно від параметра:

(6.30)
Безрозмірний коефіцієнт n визначається залежно від параметра :
(6.31)
Максимальна концентрація шкідливих речовин у земної поверхні при небезпечних метеорологічних умовах досягається на осі факела викиду (по напрямку середнього за розглянутий період часу вітру) на відстані:
; (6.32)
де d - безрозмірна величина, обумовлена по формулах:
(6.33)
Якщо безрозмірний коефіцієнт F  2, величина визначається зі співвідношення:
. (6.34)
Приземна концентрація шкідливих речовин в атмосфері по осі факела на різних відстанях х від джерела викиду знаходиться за формулою:
(6.35)
де - безрозмірна величина, обумовлена по формулах:
(6.36)
При , рівному 2; 2,5; чи 3, S1 визначається по формулі:
(6.37)
де .

Значення приземних концентрацій шкідливих речовин в атмосфері на відстані в по перпендикулярі до осі викиду перебувають по вираженню:
(6.38)
причому безрозмірна величина визначається залежно від швидкості вітру u і відносини по формулі:
(6.39)
Ґрунтуючись на даній методиці розрахунку розсіювання шкідливих домішок, визначають висоту димаря. Тому що розрахунок ведеться при несприятливих метеоумовах, вибрана висота димаря дозволить здійснювати експлуатацію котельні в умовах, при яких більшу частину часу в році концентрації шкідливих домішок на рівні подихи людей будуть нижче гранично припустимих норм.

Необхідно ще раз підкреслити, що висота димаря котельні повинна вибиратися після того, як використані всі можливості, пов'язані зі зменшенням кількості викидів шкідливих речовин, які утворяться при роботі котельні, в атмосферу.

Висота димаря підраховується по формулі:

(6.40)
де z - число димарів однакової висоти;

ГПК- Гранично припустима концентрація речовини, що лімітує чистоту повітряного басейну.

Величина коефіцієнта А для районів України прийнята рівної 160. Сумарна кількість викидів г/с, можна розрахувати в такий спосіб. При згорянні 1 м3 палива виділяється 12,72 м3 димових газів, витрата палива становить 0,058 м3/з, або 0,7385 м3/з, у такий спосіб вихід димових газів складе:
м3/с.
Викид відповідно до розрахунку по програмі (додаток В) становить 0,77 г/м3, тоді викид при виході димових газів 0,7385 м3

і складе:
М=0,77∙0,7385=0,573 г/c
Значення коефіцієнта F для газоподібних домішок рівняється F=1, коефіцієнт m = 1,5, а значення коефіцієнта n розраховується по величині коефіцієнта Um, його значення рівняється 0,455, воно рівняється 2,22.

При розрахунку температур Т = 200С и ГПК = 0,085 мг/м3 висота труби складе:

Реально, висота труби становить hр = 28 м, що із запасом забезпечить розсіювання шкідливих викидів .

Схожі:

6 охорона навколишнього середовища iconПриродні ресурси та охорона навколишнього середовища

6 охорона навколишнього середовища iconУроку: Охорона навколишнього середовища
Практична навчати монологічного висловлювання, логічно будувати своє повідомлення
6 охорона навколишнього середовища iconПринципи проектування екоміста І житла в умовах мінімального впливу шуму
Напрям (спеціальність): 04010601 «Екологія та охорона навколишнього середовища»
6 охорона навколишнього середовища iconПитання для підготовки до екзамену з хімії з основами біогеохімії...
Питання для підготовки до екзамену з хімії з основами біогеохімії для студентів першого курсу спеціальності 040106 «Екологія, охорона...
6 охорона навколишнього середовища iconЕкологія. Анатомія
Екологія І охорона навколишнього середовища : навчальний посібник / Ю. Д. Бойчук, Е. М. Солошенко, О. В. Бугай. 4-те вид., випр....
6 охорона навколишнього середовища iconНові надходження
Бойчук, Ю. Д. Екологія І охорона навколишнього середовища : навчальний посібник / Ю. Д. Бойчук, Е. М. Солошенко, О. В. Бугай. – 4-те...
6 охорона навколишнього середовища iconМіністерство охорони навколишнього природного середовища України
Про затвердження Змін до Інструкції про порядок обчислення та сплати збору за забруднення навколишнього природного середовища
6 охорона навколишнього середовища icon6 охорона навколишнього середовища
Поруч із використанням родовищ органічного палива на суші буде розвиватися видобуток нафти й газу в районах континентального шельфу...
6 охорона навколишнього середовища iconУточнення сутності поняття екологізації виробництва
Наслідки значного погіршення стану навколишнього середовища останнім часом змусили людство думати не тільки про прибутки, а І про...
6 охорона навколишнього середовища iconУдк: 581. 526. 12 Використання гіс в розробці інвентаризації викидів забруднюючих речовин
Однією з галузей забезпечення прийняття управлінських рішень щодо охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка