Факультет

Студентам

Посетителям

Пути снижения концентрации загрязнителей в атмосфере

Задачу снижения загрязнений атмосферы можно рассматривать применительно к стационарным транспортным предприятиям и к подвижным транспортным средствам. Обе задачи имеют свою специфику, и если по отношению к транспортным предприятиям пути решения близки или совпадают с направлением реализации задачи в промышленности, то для подвижных транспортных средств разрабатываются свои мероприятия, в результате осуществления которых обеспечивается снижение количества вредных веществ.

Одним из наиболее доступных средств снижения уровня загрязненности воздуха в городах и промышленных центрах считается сооружение в системе топливосжигающих установок предприятий транспорта и промышленности высоких дымовых труб. Поднимая продукты сгорания на большую высоту, такие трубы способствуют рассеиванию их на более значительных территориях, что существенно снижает концентрацию вредных примесей в атмосфере городов.

Обычно трубы имели высоту 30—50 м. В настоящее время на ряде крупных промышленных предприятий в Москве сооружены трубы высотой до 250 м. Следует заметить, что такие трубы особенно с выходным отверстием диаметром 10—12 м представляют сложное сооружение, тем не менее их строят.

В Донбассе возведена самая высокая в стране промышленная труба высотой 320 м (заметим, что высота Эйфелевой башни в Париже 300 м).

Предложена конструкция трубы, которая ускоряет и повышает рассеивание продуктов сгорания. Специальные приспособления повышают скорость потока газов и поток как бы ввинчивается в верхние слои атмосферы. В частности, предложена конструкция «трубы в трубе», где поток газов идет по концентрическому кольцу между стволами труб со скоростью 40 м/с.

Иногда в большой трубе размещается 2—3 трубы, по которым идет дым. Подобная многоствольная труба спроектирована для ТЭЦ-25 в Москве.

Высокие трубы в сотни и даже тысячи раз снижают концентрацию вредных газов и аэрозолей (пыли, сажи и золы) в районах их расположения. Однако они не обеспечивают кардинального решения проблемы. Поднимая дымы на большие высоты, они способствуют перемещению их на большие расстояния. Так, из промышленных районов Центральной Европы и Великобритании часто заносятся токсичные газы и аэрозоли на территорию Швеции и Норвегии.

Поэтому основные усилия сегодня направляется на разработку и применение процессов более полного сгорания топлива в стационарных установках и оборудования их очистными системами. Отопительные котлы, переведенные с традиционного факельного сжигания жидкого топлива на процесс сжигания с избытком воздуха (с наддувом), стали выбрасывать с дымом примерно в 2—2,5 раза меньше некоторых загрязняющих компонентов (в основном CO и C). Но таких систем пока мало.

Работа по применению очистных сооружений также находится в начальном этапе. Проведенная в 1980 г. на железнодорожном транспорте инвентаризация источников загрязнения атмосферы предприятиями этой отрасли показала, что только заводы по ремонту подвижного состава, дающие 13,4% всех выбросов, обеспечены газо- и пылеулавливающими установками на 67,1%, а другие — существенно меньше.

Очистка газов, т. е. улавливание вредных компонентов, входящих в Состав дымовых газов, — задача сложная и капиталоемкая. В настоящее время в наибольшей степени реализованы и намечаются к вводу так называемые абсорбционные методы очистки газов, т. е. улавливание загрязняющих веществ в основном с помощью различных фильтров.

Очистка отработавших газов от пыли (твердых аэрозолей) осуществляется с помощью электрофильтров и тканевых фильтров из термостойких материалов (включая металлические). Однако при указанных методах накапливаются большие массы вторичных отходов — шламов, создающих новые проблемы. Поэтому разрабатываются более совершенные технологические циклы, когда отходы перерабатываются в товарную продукцию. Примером такой продукции следует считать золу уноса, выбрасываемую обычно трубами ТЭЦ. Эта зола может быть широко использована как вяжущий компонент при строительстве автомобильных дорог и приобретает особую ценность в условиях дефицита цемента и битума.

Процессы и техника улавливания сернистого ангидрида значительно более сложны. Для этого применяют различные установки. Для улавливания сернистого ангидрида в нашей стране отдается предпочтение так называемому аммиачному и магнезитовому методам, позволяющим получать товарную серную кислоту и восстанавливать реагенты. Над совершенствованием этих методов работают многие организации. Однако они остаются сложными и дорогостоящими. Об установках первого поколения для улавливания сернистого ангидрида на электростанциях говорили, что они настолько громоздки, что сама ТЭЦ выглядит придатком к очистным сооружениям. Такие очистные установки поглощали до 40% общих эксплуатационных расходов ТЭЦ. Поэтому ряд специалистов считает более экономичным процесс очистки топлива от серы перед сжиганием. В этом случае сернистый топочный мазут, содержащий обычно до 4% серы, после его обработки имеет только 0,5—1% серы.

Продолжаются поиски технологии для снижения вредности других компонентов дымовых газов. Так, предложен метод дожигания окиси углерода, углеводородов, аммиака, спиртов, альдегидов, фенолов в дополнительной малогабаритной камере сгорания (типа реактивных самолетных двигателей).

Специалистами исследовательской лаборатории в Гливице (ПНР) разработан метод нейтрализации соединений серы с помощью добавок к дыму аммиака. Получающиеся аммиачные соли, рассеиваясь вместе с дымом, по существу выполняли роль подкормки растений в зоне осаждения указанных солей.

В городах Западной Европы и Америки, где атмосфера в наибольшей степени загрязнена, городские власти вынуждены устанавливать системы очистки самого массива городского воздуха, особенно в районах его наибольшего загрязнения. Так, в Париже проводился эксперимент по установке на улице мощного фильтра (в виде большой тумбы) с суточной производительностью около 350 тыс. м3 воздуха. Другая идея (США) состояла в том, чтобы использовать существующую в городах систему удаления ливневых и талых вод с поверхности улиц. Расположенная под землей эта система состоит из зарешеченных с поверхности колодцев, подземных труб и емкостей большого сечения. В них, по мысли авторов, и должны быть установлены очистительные фильтры для прогонки через них загрязненного воздуха мощными воздушными насосами. При этом предлагалось улавливать некоторые загрязнители (например, серу), превращая их в полезные ресурсы. Безусловно, подобные методы не устраняют причин загрязнений, потому эффективность такого подхода вызывает сомнения.

Более действенными представляются попытки повлиять на будущее новое строительство, предъявляя к проектируемым предприятиям более жесткие требования. Министерство торговли и промышленности Японии разработало систему прогнозирования степени загрязнения воздуха от каждого вновь строящегося предприятия. В систему с ЭВМ вводится информация о технологии производства на данном предприятии, метеоданные в районе его расположения, высота дымовых труб, объем и вид топлива и на основании расчетов определяется возможная загрязненность атмосферы данного района. Если по расчетам содержание загрязнителей превышает установленные стандарты, министерство предлагает изменить технологию на проектируемом предприятии.

В настоящее время во всем мире ведутся исследовательские и конструкторские работы, направленные на уменьшение и предотвращение загрязнения атмосферы транспортными средствами. Важное место в этих работах занимает установление норм токсичности отработавших газов, которое сводится обычно к определению весового содержания (в единице объема отработавших газов или на 1 км пробега автомобиля) окиси углерода СО, окислов азота NOx и углеводородов СН.

В Советском Союзе среднесуточные предельно допустимые концентрации СО, NOx и СН в атмосфере утверждены в качестве государственного стандарта и составляют 1; 0,085; 0,035 мг/м3 соответственно. Регламентируется также дымность отработавших газов дизельных двигателей. Что касается содержания серы (сернистых соединений) и свинца, то предельно допустимое содержание этих веществ ограничивается стандартами на топливо.

Нормы токсичных веществ в отработавших газах автомобилей установлены во многих странах, причем сопоставление их свидетельствует о большом разнобое. Это обстоятельство говорит о том, что задача установления научно обоснованных норм остается еще далеко не разрешенной.

Работа по обоснованию норм токсичности отработавших газов проводится не только в национальных рамках, но и по совместным программам в рамках СЭВ.

Общая тенденция состоит в том, чтобы ужесточать нормы содержания токсичных веществ в отработавших газах двигателей. Однако на современном этапе развития науки и техники приходится считаться с экономическими и техническими возможностями создания таких двигателей, которые могли бы удовлетворять все более жестким требованиям.

Наибольшего внимания ученых, конструкторов и инженеров требует автомобильный транспорт, который вносит подавляющую долю загрязнений в атмосферу вообще и главным образом в пунктах скопления людей (городах).

Что касается загрязнения воздуха со стороны других видов транспорта, то здесь проблема имеет меньшую остроту, поскольку транспортные средства этих видов не концентрируются непосредственно в городах. Так, в крупнейших железнодорожных узлах все движение переведено на электротягу, и лишь на маневровой работе заняты единичные тепловозы. Речные и морские порты, как правило, размещены за пределами жилых кварталов городов, а движение судов в районах портов практически незначительно. Аэропорты отстоят от городов на 20—40 км. Большие открытые пространства над аэродромами, как и над речными и морскими портами, не создают опасности высоких концентраций токсичных веществ, выделяемых двигателями. В научно-техническом аспекте данная проблема здесь также менее актуальна ввиду того, что и железнодорожный, и морской, и речной, и современный воздушный транспорт почти не используют карбюраторных бензиновых двигателей. В связи с этим проблемы и пути повышения экологичности различных видов транспорта мы начнем с автомобильного, как наиболее загрязняющего атмосферу, затем перейдем к морскому, речному, железнодорожному и др. На всех видах транспорта проводится систематическая работа по предотвращению загрязнения атмосферы ядовитыми веществами, тем более что эта задача имеет огромное значение для здоровья людей.

Источник: И.Я. Аксенов, В.И. Аксенов. Транспорт и охрана окружающей среды. Изд-во «Транспорт». Москва. 1986

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: