ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені «Инженерлік экология»

Дәріс 4

1. Экологияның ластануы

2. Ауаға шығарылатын зиянда заттар

3. Мүмкін концентрациялар

Қоршаған ортадағы зиянды қалдықтарды ешқандай шығынсыз жоятын құрылғылардың жабдықталуына арналған, энергия өндіретін және энергия тұтынатын технологиялардың кері әсері жойылады деп болжанып отыр. Энергия өндірісін жаңартуға және кеңейтуге қажетті инвестициялық ресурстардың біраз бөлігі шығарылуда. Осы энергоресурстарды шығару есебінде энергия шығаратын және энергия өңдейтін салалардың экспортты потенциалдары өседі.

Үлкен қалаларда машиналардың көбеюінен көміртек оксидінің және азот диоксидінің концентрация өсуі байқалынады. Ауа ластанға қалалардың саны өсті. Бұндай өзгерістерде Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымына (ДДСҰ) көшуге негізділген объективті мәселелер бар. Мысалы бензолдың концентрациясын бағалағанда ДДСҰ нормативтері мүмкін шектік концентрациясынан (МШК) төрт есе қатты болады.

Экожүйе әрқашан физикалық антропогендік факторлардың әсерінде болып тұрады (вибрация, шу, электромагнитті және радиоактивті сәулелену).

Жаңа технологиялардың ендіруінің шапшаңдығы, информация жүйесінің, телекоммуникацияның, электрмен қамтамасыз етудің градационды жүйелерінің кеңеюі ақырғы 10 жылда ионизацияланған электрмагнитті сәулеленуді 20...30 есе кеңейтті.

Атмосфераға шығарылатын көптеген күкіртті қосылыстарды төмендетудің негізгі әдістері аз күкіртті мазут алу мақсатындамұнай өңдеу зауытында мұнай отынын тазалау, сұйық және қатты отынды газ тәрізді отын алуға дейін терең өңдеу және күкіртті қосылыстардан тазалау, түтіндік газдарды бу қазандықтарынан шыққан соң күкірт оксидтерінен тазалау.

Мүмкін шектік концентрациясымен қоса уақытша мүмкін концентрациялар (УМК) бар, басқаша айтқанда бағдарлы қауіпсіз деңгей ықпалы (БҚДЫ) – Атмосфера ластаушы үшін өндірістік объектілерді жобалау үшін орнатылған уақытша гигиеналық норматив

1. Экологиялық ластанудың негізгі факторы не болып табылады?

2. МШК дегеніміз не?

3. Экожүйе дегеніміз не?

1. Карабасов Ю.С. Экология и управление: Термины и определение.- М.: МИСИС,2001.-378с

2. Повышение экологической безопасности ТЭС/Под ред. А.И. Абрамова.-М.: МЭИ,2002.-378с.

3. Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.-М.: АСВ, 2001.-176с.

4. Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС.- М.: Энергоатомиздат, 1981.- 253 с.

Дәріс 5

1. Органикалық отын.

2. Отынның күкірттілігі

3. Түтін газдарын күкірт оксидтерінен тазалау

4. Азот оксидерінің түзілуін бәсеңдету әдістері
Органикалық отын құрамында болатын және қоршаған ортаға көрнекі әсерін тигізетін улы компоненттердің бірі – күкірт. Күкірттіліктің неғұрлым көп бөлігі КСРО-ның Еуропалық бөлігінде байқалады. Татарстан және Башқұртстан мұнайларынан алынатын мазуттар жоғары күкірттілікке ие.

Сібір көмірлерінде күкірт аз мөлшерде болады. Екібастұз және Қарағанды көмір бассейндері көмірлері құрамында, сібір мұнайларына алынатын мазуттарда күкірт орташа мөлшерде болады. Күкіртсіз отынға көптеген кен орындарының табиғи газы жатады, оған Орынбор және Орта Азия кен орындары жатпайды.

Атмосфераға шығарылатын көптеген күкіртті қосылыстарды төмендетудің негізгі әдістері аз күкіртті мазут алу мақсатындамұнай өңдеу зауытында мұнай отынын тазалау, сұйық және қатты отынды газ тәрізді отын алуға дейін терең өңдеу және күкіртті қосылыстаардан тазалау, түтіндік газдарды бу қазандықтарынан шыққан соң күкірт оксидтерінен тазалау.

Мұнай өңдеу зауыттарында (МӨЗ) мұнай айдауда фракцияға күкірттің аз ғана бөлігі көшеді, күкіртті қосылыстардың төмендеткіш бөлігі жоғары қайнау фракцияларында және мазут құрамына кіретін қалдық өнімдерге жиналады.

Мұнай отындарынан күкіртті алуды МӨЗ-де гидротазалауды да пайдаланып жүзеге асыруға болады. Бұл үрдісте -нің күкіртті органикалық қосылыстарыменбайланысты жүреді және күкірт немесе оның қосылыстарын алу үшін ауланатын көмірсутек түзіледі. Үрдіс 300-400°С температурада, 10 МПа –ға дейінгі қысымда молибден, кобальт, никель оксидтері катализатор ретінде қатысумен болады.

Дистиляциялық фракцияларды гидротазалау қазіргікезде жеткілікті жақсы әзірленген және экономикалық жағынан тиімді. Бірақ ол үлкен қаржылық шығындармен байланысты.

Жанатын отынның күкірттілігін төмендетуді ЖЭС-те де жүзеге асыруға болады. Онда бу қазандығына түскенде тотықтырғыштарды пайдаланып және оларсыз жұмысқа салу керек.

Газификация үрдісі жоғары температура (900-1300°С) шарттарында -нің шектелген келуімен жүзеге асырылады. Реакция нәтижесінде жанғыш компонентерді метан және оның гомологы, көміртек оксиді және сутегі болатын газ түзіледі. Бұл жағдайда отын күкіртінен күкірт сутек түзіледі түзіледі, ол -мен салыстырғандабелсендірек болуы мүмкін жәнежанғыш газ бу қазандығына түскенше әкетіледі. Булы-ауалы үрлеу кезінде жану жылуы өте аз (4,5 МДж/м³) газ алынады, булы-оттегілі үрлеуді пайдаланып оның жану жылуын 12 МДж/м³-ке дейін арттыруға болады.

Отынды кешенд энерготехнологиялық пайдалануда, отыннан химиялық шикізат және таза энергетикалық отын алу мәселесі туындағанда мазуттың термиялық ыдырауы үшін қатты өнімнің (мұнай коксы) газификациясымен қатар жүретін жоғары температуралы пиролиз қолданылады. Мазут пиролизі тотықтырғыш қатысуынсыз 700-1000°С температураға қыздырғанда жүреді. Бұл кезде түзілетін жанғыш газ күкіртті қосылыстардан және қажетсіз қоспалардан тазарады да, таза энергетикалық отын ретінде пайдаланылады.

Конденсацияланатын сұйық шайыр өнімдері химиялық шикізат түрінде қолданылады

Күкіртті отындарды жағу үрдісінде түзілетін түтін газдары құрамында салыстырмалы аз концентрациялыкүкірт оксидтері болады. Төмен концентрациялы -ні әкету тазалау құрылғыларының қажеттілігімен, бұл жағдайда қойылған киловат бағасы 30-40%-дан асады, ал өндірілетін энергияның өзіндік құны 15-20%-дан артады.


1-скруббер; 2-сүзгі; 3-тұндырма; 4-аэратор; 5-шламдық сорап; 6-ауа үрлегіш; 7-тазаланатын газды енгізу; 8-күкірт оксидтерінен тазаланатын және салқындатылған газдың шығуы; 9-өзен суы; 10-әк сүті; 11-күкірт қышқылды марганецті енгізу; 12-шламды лақтыру; 13-тазартылған суды лақтыру.

2-сурет. Түтін газдарын күкірт оксидтерінен тазалау сызбанұсқасы (әкету әдісі).
Күкірттен тазалау қондырғыларының қарапайым және неғұрлым арзан материалы әк немесе кальций карбанатын қолдану болып табылады. Тазаланатын газ скрубберде әк сүті қосылған сумен жуылады. Осы әдіспен тазалауда жүзеге асыруға жарамды өнімдерді алу қарастырылмайды.

Күкірт оксидтерінен тазартудың түрлі әдістеріжасалған, бұл әдістерде өнімдертауарлық күкірт қышқылын өндіруге, ал реагенттер қайтадан пайдаланылады. Мұндай әдістерге сульфитті, амиакты-циклдік, магнезитті әдістер жатады. Күкірт оксидтерінен тазарту әдісін таңдау техника-экономикалық есептеулер негізінде жүргізілуі керек. Күкірттен тазалаудың ұсынылған әдістерінің барлығында ЖЭС құрылысына кететін қаржылық шығындар және өндірілетін электр энергиясының құны артады.

Егер күкірт оксидтерінің түзілуі бастапқы орындағы күірт мөлшерімен аанықталса, азот оксидтері кез-келген отынды азоттың қышқылдануы есебінен пайда бола алады. Түтін газдарында азот оксидтерінің бірталай мөлшерінің түзілуі қатты бу қазандықтарының жану ядросында жоғары температура болғанда боады.

Азот оксидтерінің түзілуіне пештегі артық ауамен анықталатын отегі коцентрациясы үұлкен әсер етеді.

Азот оксидтерінің түзілуін бәсеңдету жану аймағында төмен температурада және аз артық ауа мөлшері кезінде сәйкес жану үрдісін ұйымдастыруда жүзеге асыруға болады.

Қазандық пештерінде азот оксидтерінің түзілуін бәсеңдетудің негізгі әдістері:

1. 
   Пеште артық ауаны отынның толық жануыжағдайларына сәйкес минималды мөлшерге дейін төмендету.
   
2. 
   Пешке түсетін ауаны қыздыру температурасын тиімді жану жағдайларының шегіне дейін төмендету.
   
3. 
   Пештегі түтін газдарының рецеркуляциясы, бұл жағдайда жану аймағындағы оттегі концентрациясы мен температуралық деңгей төмендейді. Азот оксидінің неғұрлым төмендеуі жану құрылысына түтін газдарын тікелей енгізуде байқалады.
   
4. 
   Екі сатылы жануды қолдану. Бұл кезде төменгі жандығғыға ауаның жеткіліксіз мөлшері отын беріледі, ал жоғарғы жандырғыға аз концентрациялы қоспа немесе отын толық жану үшін таза ауа жіберіледі, бұл жағдайда пештегі газдардың ең жоғарғы температурасы мен азот оксидінің концентрациясы төмендейді.
   
5. 
   Жану камерасындағы жылулық кернеуді төмендету.
   
6. 
   Екі түсті экранды пайдаланып пешті экрандау деңгейін арттыру.
   
7. 
   Азот оксидтерінің шығуынтөмендететін арнайы жандырғы құрылғыларын орналастыру.
   
8. 
   Сұйық шлакты әкету және циклонды пештерінің орнына төмен температуралық деңгейі бар кесектелген шлак әкеткіші бар пештерді қолдану.
   
9. 
   Алау түзілуінің алғашқы сатысында су шашырату.
   

ЖЭС-те күкірт және азот оксидтерінен басқа да зиянды заттар түзілуі мүмкін. Жоғарыда кейбір жағымсыз жағдайларда иіс газы СО түзілуі мүмкін екені айтылды. Оттегі қосымша жетіспегенде пештің жеке бөліктерінде канцергенді қасиеттері бар жоғары молекулалы қосылыстар (бенз(а)пирен, С₂₀ Н₁₂) түзілуімен жоғары температуралы пиролиз өтеді. Тұрғылықты мекен-жайлардың атмосфералық ауасындағы оның ШРК-сы 0,1 мкг\100м³ Бенз(а)пирен түзілуін бәсеңдетудің негізгі әдісі – толық емес жану өнімдерін толық жағу.

Газды мазутты электр станцияларында отынның толық жануын оптикалық түтін өлшеуіштер арқылы үнемі бақылап отыру ұйымдастырылған.

Атмосферадағы зиянды заттардың сейілуі және түтін құбырлары.

Қазандық қондырғыларынан әкетілетін түтін газдары максималды тазартқанның өзінде құрамындағы улы заттардың біраз бөлігін сақтап қалады, О₂ концентрациясында СО₂ –нің жоғары концентрациясы болады. Түтін газдарындағы зиянды заттар концентрациясын төмендету үшін жердің беткі қабатында зиянды заттар атмосфералық ауман араласуы және тыныс алу деңгейінде олардың концентрациясы ШРК-дан аспауы үшін түтін құбырлары арқылы атмосфераның жоғары қабатына жіберіледі. Түтіндік құбырлардың минимал биіктігі КСРО-дағы жағымсыз метрологиялық жағдайлар мен желдің қауіпті жылдамдығы кезіндегі әдістемелерге сәйкес келесі формуламен анықталады:

_; (22,7)

мұндағы, А – елдің белгілі бір ауданындағы атмосфера күйіне тәуелді коэффициент,оның мәні КСРО-ның еуропалық бөлігінде 120-дан, ал Орта Азияның субтропикалық зонасында 240-қа дейін ауытқиды. М – ЖЭС-тен атмосфераға шығарылатын зиянды заттың жиын мөлшері, г\с; Ғ – зиянды заттардың атмосфералық ауаға шөгуін есепке алатын коэффициент, газ тәрізді қоспаларда Ғ=1, ұстау дәрежесі кезінде әкетілетін күл 90%; Ғ=2,

90%-дан төмен, Ғ=2,5; m және n түтін газдарының құбырдан шығу жағдайларын ескеретін коэффициент; m – газдардың сағадан w₂ is&e жылдамдығына тәуелді( w₂ =10_ m шамасы сәйкесінше 1; 0,9; 0,8-ге тең) ЖЭС құбырлары үшін n коэффициенті 1-ге тең. І – түтін құбырларының саны; V – ЖЭС – тің бүкіл құбырларының шығаратын жану өнімдерінің жиынтық көлемі, м³\с; _газ құбырларының және атмосфералық ауа температураларының темпреатура айырымы, К.

Күлдің қатты бөлшектері және газдар (NO₂ ; SO₂) үшін есептеулер бөлек жүргізіледі және түтін құбырының биіктігі келтірілген есептеулер ішіндегі ең үлкеніне қарап таңдалады. Күкірт және азот оксидтері үшін біріккен әсер есептеледі. Бұл жағдайда зиянды заттардың есептік мәні





ШРК ретінде ШРК_ мәні (22,7) формулаға қойылады.

Егер ЖЭС жобаланған ауданда ластанудың басқа да көздері (өнеркәсіп орындары, басқа ЖЭС-тер, көлік) болса, фондық газдану есепке алынады және ШРК орнына ШРК – С_ф айырымы қойылады, мұндағы, С_ф – атмосфераның берілген затпен фондық газдану коэффициенті.

Түтін құбыры биік құрылыс, ол тасымалдаушы конструкция фундаментінде орналасатын газ әкетуші түтік немесе футеровкадан, түтіндік газдармен тікелей байланысатын қабықшадан тұрады. Түтін құбырлары қолданыста жоғары сенімділікпен ерекшеленуі керек, құрылысы индустриялық әдіспен жүргізілуі тиіс және материалы жеткілікті болуы, сонымен қатар, жөндеу және тексеру жұмыстары жүргізілетін мүмкіндік болуы керек. 22,4 суретте энергетикада қолданыс тапқан түтін құбырларының негізгі типтері келтірілген. 100 м –ден биік түтін құбырларының қабықшалары темірбетонды, конусты болып жасалады. Фундаментке жақындаған сайын қабырғаларының қалыңдығы артады. Газ әкетуші түтік темірбетонды қабықша формасынан кейін конустық түрде (22,4 а,б сурет) орындалуы мүмкін немесе конусты темірбетонды қабықшаға тартпалармен бекітілген цилиндрлі түрде (22,4 в,г сурет) жасалуы мүмкін. Қазіргі уақытқа дейін ішіне қызыл немесе қыш кірпіштермен кірпіштік футеровка жасалған құбырлар кең таралымда болды. Бұл құбырлар қатты әсер ететін компоненттері бар түтін газдарымен жұмыста жеткілікті сенімді болмай шықты. Кірпіш футеровка мен темірбетонды білік арасында қалыңдығы 100-300 мм болатын ауамен желдетілетін саңылауы бар түтін құбырлары сенімдірек болды. Ауа атмосферадан желдеткішпен сорылады және бу калориферінде алдын ала қыздырудан өтеді. Ауа саңылауында бүкіл биіктігі бойынша газ әкетуші құбырға қарағанда жоғары қысым қалыптасады, бұл газдың ауа каналы мен темірбетонды қабықшаға енуіне мүмкіндік бермейді.

Ең жоғары сенімділікке «құбыр ішіндегі құбыр» типті түтін құбырлары ие, мұнда газ әкетуші құбыр темірбетонды қабықшадан толық бөлінген.


а-қысылған кірпіш футеровкалы; б-желдетуші саңылаумен; в-металл цилиндрлі құбырлары бар көп құбырлы; г-ілінген цилиндрлі кремнебетонды газ әкетуші құбырлы; 1-темірбетонды қабықша; 2-жүргізілетін газоходтар; 3-фундамент; 4-кірпішті футеровка; 5-желдетілетін саңылау; 6-металл құбырша; 7-кремнебетонды цилиндрлі құбырша; 8-металл ілгіштер.

4 сурет- Темірбетонды түтін құбырларының типтері.

Өздік бақылау сұрақтары

1. Отынның күкірттілігі қандай мөлшерде болуы мүмкін?

3. Түтін газдарын күкірт оксидтерінен тазалау қалай жүреді?

4. Азот оксидерінің түзілуін бәсеңдету әдістерін білесіз бе?

1. Карабасов Ю.С. Экология и управление: Термины и определение.- М.: МИСИС,2001.-378с

2. Повышение экологической безопасности ТЭС/Под ред. А.И. Абрамова.-М.: МЭИ,2002.-378с.

3. Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.-М.: АСВ, 2001.-176с.

4. Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС.- М.: Энергоатомиздат, 1981.- 253 с.