Введение
Проблемы состояния окружающей среды постоянно обсуждаются в средствах массовой информации. Как правило, сам термин экология сводится к загрязнению окружающей среды, однако экология, прежде всего, наука, изучающая взаимоотношения живых организмов друг с другом и с окружающей средой, следовательно, не может сводиться только к промышленным загрязнениям и их последствиям. Однако такое отношение к этой науке вполне понятно, ведь за последние 60 лет в мире произошло огромное количество экологических катастроф, причём практически 90% из них имеют антропогенное происхождение. Понятным является тот факт, что невозможно заставать человечество отказаться от благ цивилизации, трудно представить человека, использующего повозку на лошадиной тяге вместо автомобилей.
Изучение экологии в железнодорожном вузе имеет свою специфику. Во-первых, железнодорожный транспорт является наиболее экологически безопасным. Это обусловлено использованием специальных малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Во-вторых, этот вид транспорта всегда будет востребованным независимо от экономической ситуации в стране. В-третьих, железнодорожные предприятия одними из первых стали использовать очистные сооружения, поэтому изучение принципов работы и примеров технических решений устройств очистки сточных вод и отходящих газов предприятий является весьма актуальным и перспективным.
Целью данного курса является изучение особенностей охраны окружающей среды для проведения эколого-экономических расчётов ущерба от загрязнения водоёмов и атмосферы.
В задачи курса входит:
- изучение принципов работы и примеров технических решений устройств очистки сточных вод и отходящих газов предприятий железнодорожного транспорта;
- освоение методик расчёта платежей за загрязнение окружающей среды;
- освоение способов эколого-экономической оценки и планирования природоохранных мероприятий;
- выработка практических навыков представления результатов графического и расчётного анализа существующих или разрабатываемых технических решений в области экологии и охраны окружающей среды.
Практическая работа № 1
УКРУПНЁННАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЁМОВ
Оформление отчета
Отчёт должен включать результаты расчетов заданного варианта и следующие теоретические сведения:
1. Сформулировать понятия: экологический ущерб и платежи при сбросе сточных вод в природный водоем.
2. Указать предприятия и загрязнители водных ресурсов на железнодорожном транспорте.
3. Привести расчетные формулы для вычисления массы сброса ингредиентов загрязнений, а также платежей за сброс сточных вод в водоёмы; указать особенности определения платы за сброс сточных вод в канализацию. Рассчитать платежи за загрязнение сточных вод с использованием исходных данных (табл. 1.3.).
4. Перечислить характерные принципы осаждения примесей из сточных вод. Привести схемы очистных сооружений, кратко опишите их действие.
5. На основании полученных значений платежей сделать вывод о том, от каких ингредиентов в первую очередь следует очищать стоки и какие технические средства необходимо использовать для этого.
Практическая работа № 2
Оформление отчёта
В пояснительной записке наряду с результатами расчётов заданного варианта отразить следующие теоретические данные:
1. Указать основные ингредиенты-загрязнители водных ресурсов предприятиями железнодорожного транспорта.
2. Изложить методику расчёта стоимостных оценок воздействия промышленного предприятия на степень количественного и качественного истощения водных ресурсов предприятиями железнодорожного транспорта.
3. Опираясь на заданную стоимостную оценку годового объёма валовой продукции предприятия, оценить Куд – показатель экологической прогрессивности, применяемой на данном предприятии технологии основного производства и очистки сточных вод, какие из загрязняющих веществ в сточных водах предприятия не превышаю нормативные значения, или во сколько раз превышают.
Практическая работа № 3
Оформление отчёта
В пояснительной записке наряду с результатами расчётов заданного варианта необходимо отразить следующую теоретическую информацию:
1. Пояснить структуру загрязнения атмосферы стационарными источниками железнодорожного транспорта.
2. Указать загрязняющие вещества, учитываемые при сгорании различных видов топлива.
3. Произвести расчёт масс годовых выбросов вредных веществ и причинённых ущербов.
4. Перечислить наиболее эффективные принципы очистки газов.
5. Дать примеры конструктивных решений и схем действия устройств газоочистки; указать эффективность этих устройств, а также вещества, удаляемые ими из отходящих газов.
6. Определить первоочередные мероприятия по снижению ущерба природной среде, указать технические средства очистки газов, рекомендуемые к применению в конкретном варианте.
Практическая работа № 4
Порядок расчетов.
Расчет величин фактических выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами дизелей тепловозов и рефрижераторного подвижного состава (РПС):
(4.1)
где gk – удельный выброс i-го загрязняющего вещества при работе двигателя на k- ом режиме, кг/ч (прил.5);
n – число режимов работы двигателя;
τk– доля времени работы двигателя на k- ом режиме (прил.4);
Т – суммарное время работы дизеля подвижного состава; принимаем Т=1000ч/год;
Кf – коэффициент влияния технического состояния дизелей на величину выбросов в атмосферу. Принимается равным 1 для дизелей со сроком службы до 2-х лет и 1,2 – свыше 2-х лет (последнее принимать при расчётах);
Кв – коэффициент, учитывающий реальное время работы дизелей подвижного состава; для тепловозов и РПС принять соответственно 8,5 и 1,3.
Расчет удельной платы за допустимые выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников, образующихся при использовании 1 т различных видов топлива:
(4.2)
где Нб.нi.атм. – базовый норматив платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимых нормативов выбросов;
Мi.транс. – масса i-го загрязняющего вещества, содержащегося в отработавших газах технически исправного транспортного средства, отвечающего действующим стандартам и техническим условиям завода изготовителя, при использовании 1т его вида топлива.
Расчет платы за допустимые выбросы:
П н. транс. = 
| (4.3) |
где е – вид топлива;
Vе – удельная плата за допустимые выбросы загрязняющих веществ, образующихся при использовании е-го вида топлива;
Те – количество е-го вида топлива, израсходованного передвижными источниками загрязнения за отчетный период, т.
Расчет годовой платы за загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками загрязнения:
Пн. общее = 
| (4.4) |
где nпи.i – количество передвижных источников i-го типа;
Ппи.i – годовая плата за передвижной источник i-го типа, руб. (прил.3)
Расчет платы за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников определяется по формуле:
(4.5)
где П н.j – плата за допустимые выбросы загрязняющих веществ от j-го типа транспортного средства;
αj – транспортных средств j-го типа, не соответствующих стандартам. Определяется как соотношение количества транспортных средств, не отвечающих требованиям стандартов, к общему количеству транспортных средств.
Общая плата за выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников определяется по формуле:
П транс i = (П н. транс. i + Псн. транс. i) (4.6)
где Пн.транс.i– плата за допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников, руб.;
Псн.транс.i – плата за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников, руб.;
Кэ.атм. – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости в данном регионе. Для Восточно-Сибирского экономического района Кэ.атм. = 1,4;
Ки – коэффициент индексации (утверждается по каждому году Минприроды России по согласованию с Минфином и Минэкономики России). В практической работе принимается Ки = 94 (для 2001 г)
Таблица 4.1
Индивидуальная таблица расчетов ущерба от загрязнения атмосферы
единицей дизельного подвижного состава (указать тип)
| Режим k в долях от Pmax | gik/mik | τk | ||||||
| СО | NО2 | С | % от Т | ч/год | ||||
| gik | mik | gik | mik | gik | mik | |||
| ХХ | ||||||||
| 0,25 | ||||||||
| 0,5 | ||||||||
| 0,75 | ||||||||
| 1,0 | ||||||||
| mi xKfxКв, т/год |
|
|
| ∑ | ||||
| Нбл.i, руб./т | 0,005 | 0,42 | 0,33 |
| ||||
| Пi, руб./год |
|
|
| ∑ | ||||
Исходные данные к работе приведены в табл.4.2
Таблица 4.2
Исходные данные
| № Варианта | Потребления топлива в депо, т/квартал | Количество передвижных источников на ПТО | ||||||
| АИ-93 (неэтилированый) | А-76 (неэтилированый) | ДТ | Легк. автом. | Грузовой автом. (бенз.) | Груз. тепловоз | Маневр. тепловоз | Рефрежераторы | |
| 1 | 5 | 10 | 250 | 1 | 5 | |||
| 2 | 16 | 240 | 2 | 1 | 2 | |||
| 3 | 20 | 280 | 4 | 2 | 3 | |||
| 4 | 4 | 11 | 250 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
| 5 | 12 | 270 | 2 | 2 | 1 | |||
| 6 | 4 | 25 | 300 | 1 | 3 | 5 | ||
| 7 | 3 | 22 | 110 | 1 | 4 | 1 | ||
| 8 | 5 | 18 | 120 | 2 | 3 | 1 | ||
| 9 | 7 | 18 | 300 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 10 | - | 16 | 260 | 1 | 3 | 5 | ||
| 11 | 3 | 8 | 280 | 2 | 2 | 1 | 2 | |
| 12 | 6 | 9 | 200 | 2 | 2 | 2 | ||
| 13 | 2 | 15 | 250 | 1 | 3 | 1 | 2 | |
| 14 | 4 | 8 | 160 | 2 | 2 | 1 | 1 | |
| 15 | 3 | 5 | 180 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 16 | 2 | 10 | 200 | 1 | 2 | 2 | ||
| 17 | 13 | 310 | 1 | 1 | 2 | |||
| 18 | 10 | 110 | 2 | 2 | ||||
| 19 | 2,5 | 12 | 220 | 1 | 2 | 3 | 1 | |
| 20 | 3 | 11 | 95 | 1 | 2 | 1 | ||
| 21 | 2 | 7 | 120 | 1 | 1 | 2 | ||
| 22 | 4 | 10 | 210 | 1 | 2 | 3 | ||
| 23 | 2,5 | 12 | 230 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
| 24 | 2 | 13 | 240 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
| 25 | 5 | 8 | 200 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
| 26 | 2 | 14 | 260 | 1 | 3 | 2 | 1 | |
| 27 | 5 | 20 | 90 | 2 | 4 | 1 | ||
| 28 | 3 | 14 | 245 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
| 29 | 6 | 15 | 110 | 2 | 3 | 2 | ||
| 30 | 7 | 16 | 100 | 2 | 3 | 1 | 1 | |
Оформление отчета
В пояснительной записке наряду с результатами расчетов заданного варианта дать ответы на следующие теоретические данные:
1. Привести методики расчета платежей за выбросы вредных веществ передвижными источниками в зависимости от количества израсходованного топлива и передвижных источников.
2. Реализовать схему расчета от загрязнения атмосферы единицей заданного типа подвижного состава.
3. на основе выполненных расчетов сделать вывод о размерах платежей за загрязнение атмосферы передвижными источниками, а также об ущербе, наносимом окружающей среде заданным типом ПС.
Практическая работа № 5
ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
Цель работы: на основе ранее выполненных практических работ (№2 и №3) подобрать природоохранное оборудование и выполнить эколого-экономическую оценку эффективности проведения мероприятий по охране водной и воздушной сред.
Теоретические сведения
Чистый экономический эффект определяется с целью технико-экономического обоснования выбора наилучших вариантов природоохранных решений, различающихся между собой по воздействиям на среду и производственные результаты отрасли, а также для экономической оценки фактически осуществленных мероприятий. Требуется определить экономическую эффективность комплекса природоохранных мероприятий (для атмосферы, водных и других ресурсов), планируемых в заданном объеме К тыс. руб. капитальных вложений и С тыс.руб./год текущих годовых затрат на эксплуатацию и обслуживание объектов природоохранного назначения.
Порядок расчетов. Находим годовую оценку ущербов до (У1) и после (У2) проведения водоохранного (атмосфероохранного) мероприятия на конкретном объекте значения У1, тыс.руб./год, берутся из практических работ №2 и №4 (У1=П). значение ущерба У2 , тыс.руб./год, определяется по формуле:
| (5.1) |
где n – количество сбрасываемых в водоем или выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ;
П1i– платежи за сброс в водоем (практ. работа №2: П1i= УHi +УChi) или выброс в атмосферу (практ. работа №4: П1i= Уi) i-й примеси, тыс.руб./год;
ηji – эффетивность j-го средства очистки по i-й примеси;
m – количество применяемых средств очистки.
Прирост дохода ΔД представляет собой дополнительную прибыль от улучшения показателей работы основного производства (при его реконструкции), а также от полезного использования (реализации или использования в производстве) отходов, выделенных при работе природоохранного оборудования. В практической работе учитывается дополнительный доход от реализации или использования в производстве нефтепродуктов, выделенных при работе водоочистительного оборудования (кроме вариантов с применением биологической очистки):
| (5.2) |
где V – объем годового сброса сточных вод, тыс.м3/год;
СН – концентрация нефтепродуктов в сточных водах, мг/л;
ηjН – эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов при помощи j-го технического средства очистки сточных вод;
Цн – стоимость 1 т улавливаемых нефтепродуктов, Цн=1,5 тыс.руб.
В случае использования биологической очистки сточных вод (рекомендуется при очистке стоков от фенолов), а также для атмосферных мероприятий, принимаем ΔД=0.
Капитальные вложения в природоохранное мероприятие К, тыс.руб., определяются как суммарная стоимость применяемых средств очистки:
| (5.3) |
где Кj – стоимость j-го средства очистки, тыс.руб.
Средства очистки сточных вод выбираются исходя из условий конкретного варианта (в зависимости от загрязняющего вещества, платежи за сброс которого наибольшие), сведения об эффективности технических средств по различным веществам приведены в табл. 2.4. Атмосфероохранное оборудование выбирается аналогично (скруббер или электрофильтр), эффективность указана в практической работе №4. Ориентировочная стоимость технических средств очистки сточных вод и отходящих газов приведена соответственно в таблицах 6.2 и 6.3.
Текущие затраты (эксплуатационные расходы) С, тыс.руб./год, определяются с учетом капитальных вложений:
ü Для мероприятий по очистке воды или воздуха от твердых загрязнителей:
| (5.4) |
ü Для мероприятий по очистке воды или воздуха от газообразных и жидких загрязнителей:
| (5.5) |
Формула для определения текущих затрат выбирается в зависимости от того, какая примесь наносит наибольший ущерб.
Используя полученные данные по ущербам до и после предлагаемых природоохранных мероприятий, а также капитальным вложениям и текущим затратам, нетрудно определить экономическую эффективность таких мероприятий. Структура расчетов представлена в табл. 5.1. при R>0 оцениваемый комплекс мероприятий экономически эффективен. При наличии нескольких вариантов природоохранного мероприятия на одном и том же объекте предпочтение отдается варианту с минимальным сроком окупаемости Т. Срок окупаемости не должен превышать нормативного (Т≥ТН, для объектов энергетики (котельных) ТН=8,3 лет для прочих объектов железнодорожного транспорта ТН=6,7 лет). Величиной, обратной сроку окупаемости, является общая (абсолютная) эффективность мероприятий, 1/год:
| (5.6) |
Таблица 5.1
Индивидуальная таблица расчетов экономической эффективности природоохранных мероприятий
| Показатели | Обозначения | Единица измерения | Мероприятия по охране | |
| водоемов | атмосферы | |||
| Предварительный ущерб | У=П1-П2 | Тыс.руб./год | ||
| Экономический результат | Р=У+ ΔД | Тыс.руб./год | ||
| Капитальные вложения в мероприятие | К | Тыс.руб. | ||
| Эксплуатационные расходы | С | Тыс.руб./год | ||
| Приведенные затраты | 
| Тыс.руб./год | ||
| Чистый экономический эффект | R=Р-З | Тыс.руб./год | ||
| Срок окупаемости мероприятий | 
| лет | ||
| эффективность мероприятий | 
| 1/год | ||
Таблица 5.2
Ориентировочная стоимость технических средств очистки сточных вод
| Наименование технического средства | Объем сброса сточных вод, тыс. м3/год | Ориентировочная стоимость, тыс.руб. |
| Установка биологической очистки | 0,7-2,5 | 4,5-40 |
| Флотатор (с гидроциклоном) | 0,7-2,5 | 10-50 |
| 200-350 | 1500-6000 |
Таблица 5.3
Ориентировочная стоимость технических средств очистки отходящих газов для котельной
| Наименование технического средства | Вид топлива котельной | Ориентировочная стоимость, тыс.руб. |
| скруббер | Уголь | 4-20 |
| Мазут | 20-100 | |
| электрофильтр | Мазут | 15-200 |
Оформление отчета
В пояснительной записке необходимо отразить следующее:
1. На основе результатов расчётов практических работ №1, 2, 3, 4 предложить соответственно водоохранное и атмосфероохранное мероприятия, заключающиеся во внедрении оборудования природоохранного назначения.
2. Привести расчетные формулы для определения экономической эффективности природоохранных мероприятий.
3. Произвести расчет экономической эффективности предложенных природоохранных мероприятий, сделать вывод по результатам расчета.
Практическая работа № 6
ОТ АВТОТРАНСПОРТА
Цель работы : определить выбросы автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов.
Оборудование: калькулятор, пишущие принадлежности.
Выполнение работы:
1. Выберите участок автотрассы вблизи учебного заведения длиной 0,5 – 1 км, имеющий хороший обзор.
2. Измерьте шагами длину участка (L, M) предварительно определив среднюю длину своего шага.
3. Определите количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в какой-либо период времени в течение 20 минут, 1 часа.
Полученные результаты занести в таблицу № 1
Таблица № 1
| Тип автотранспорта | Кол-во, штук | Всего за 20 мин. | За 1 час Nj | Общий путь за 1 час L, км |
| Легковые | ||||
| Грузовые | ||||
| Автобусы | ||||
| Дизельные грузовые |
Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются:
- число единиц автотранспорта, проезжающего по выделенному участку автотрассы в единицу времени;
- нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы расхода автотранспортом при движении в условиях города приведены в таблице).
Нормы расхода топлива
| Тип автотранспорта | Средние нормы расхода топлива (л на 100 км) | Удельный расход топлива Yj(л на 1 км) |
| Легковые автомобили | 10 - 13 | 0,11 - 0,13 |
| Грузовые автомобили | 29 - 33 | 0,29 - 0,33 |
| Автобусы | 41 - 44 | 0,41 - 0,44 |
| Дизельные грузовые автомобили | 31 - 34 | 0,31 - 0,34 |
Значения эмпирических коэффициентов (К), определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего, приведены в таблице:
Коэффициенты выброса
| Вид топлива | Значение коэффициента (К) | ||
| Угарный газ | Углеводороды | Диоксид азота | |
| Бензин | 0,6 | 0,1 | 0,04 |
| Дизельное топливо | 0,1 | 0,03 | 0,04 |
Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента при сгорании в двигателе автомашины количества топлива, равного удельному расходу (л\км).
Практическая работа № 7
ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ПЛАНИРОВАНИЯ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
Цель работы:освоение метода экспертных оценок; установление очередности реализации заданного набора природоохранных мероприятий.
Теоретические сведения
Для исследования сложных многофакторных процессов, каким является процесс взаимодействия объектов народного хозяйства с окружающей средой, можно использовать метод экспертных оценок, уже нашедший широкое применение в различных отраслях отечественной и зарубежной науки. Этот метод позволяет получить исходные данные для программно-целевого комплексного планирования и планового управления региональными системами.
Аналогичную задачу приходиться решать в условиях ограниченного финансирования программ реализации природоохранных мероприятий.
Для установления очередности реализации мероприятий требуется:
· составить перечень необходимых природоохранных мероприятий и рабочую анкету;
· выбрать достаточно представленную группу экспертов, компетентных в решении поставленных задач;
· распространить рабочую анкету среди экспертов (студенты являются экспертами), обработать полученные результаты;
· обобщить полученные оценки, определить степень согласованности мнений экспертов;
· произвести ранжирование мероприятий по доле вклада в решение проблемы.
Одним из наиболее распространенных методов экспертных оценок является метод ранговой корреляции. Эксперт, получив рабочую анкету, распределяет мероприятия по местам в соответствии со степенью возможности. Эксперт ставит на первое место то мероприятие, которое, по его мнению, является наиболее важным и которое должно быть осуществлено в первую очередь, присвоив ему самый высокий ранг – 1. другим присваиваются ранги 2, 3, 4 и т.д. – по степени важности.
Ранг, равный n, где n – число мероприятий в анкете, присваивается мероприятию,обладающему наименьшей природоохранной эффективностью. Природоохранные мероприятия, предлагаемые экспертам для рассмотрения, приведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1.
Перечень природоохранных мероприятий
| № | Наименование мероприятий |
| 1 | Рекультивация нарушенного землепользования |
| 2 | Оснащение двигателей устройствами для предотвращения вредных выбросов |
| 3 | Внедрение оборудования по очистке отходящих газов промышленных предприятий |
| 4 | Восстановление продуктивности засоленных и загрязненных земель |
| 5 | Проведение исследований состояния ресурсов подземных вод и разработка предложений по защите их от загрязнений |
| 6 | Восстановление благоприятного экологического состояния рек и водохранилищ |
| 7 | Воспроизводство плодородия почвы |
| 8 | Реконструкция средств очистки и обеззараживания сточных вод |
| 9 | Реализация предложений по рациональному использованию и охране лесов, растительного и животного мира |
| 10 | Внедрение водосберегающих. технологий на промышленных предприятиях, в сельском и коммунальном хозяйстве |
| 11 | Меры по сохранению земли в зоне промышленных и жилых зданий |
Необходимым условием экспертного анализа является определение согласованности мнений экспертов. Точной оценкой согласованности служит коэффициент конкордации (согласованности).
Коэффициент конкордации Wможет изменяться от 0 до 1. W = 1 означает стопроцентную согласованность мнений экспертов. W = 0 означает, что согласованности мнений не существует.
Расчет в практической работе сводится в таблицу по типу табл. 7.2.
Таблица 7.2.
Индивидуальная таблица планирования природоохраняемых мероприятий.
| Эксперты | Номер мероприятий и присвоенный ему ранг | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 1 | |||||||||||
| 2 | |||||||||||
| 3 | |||||||||||
| 4 | |||||||||||
| 5 | |||||||||||
| 6 | |||||||||||
| 7 | |||||||||||
| 8 | |||||||||||
| 9 | |||||||||||
| 10 | |||||||||||
| Rij | |||||||||||
| ׀di׀ | |||||||||||
| di2 | |||||||||||
Коэффициент конкордации вычисляется следующим образом. Сначала вычисляются суммы рангов по столбцам матрицы:
| (7.1) |
где Rij – ранг, присвоенный первым экспертом i-му мероприятию;
Rim – ранг, присвоенный последним m-м экспертом этому же мероприятию.
Средняя по всем мероприятиям сумма рангов вычисляется по формуле:
| (7.2) |
где m – число экспертов;
n – число мероприятий.
Отклонение суммы рангов каждого столбца от средней суммы:
| (7.3) |
Далее определяется сумма квадратов отклонений:
| (7.4) |
Коэффициент конкордации определяется по формуле:
| (7.5) |
Затем находиться статистический критерий χ2 с n-1 степенями свободы:
| (7.6) |
Согласованность мнений экспертов считается достаточной в том случае, если χ2> χ20,05- статистический критерий при пятипроцентном уровне значимости, по приложению ([2], прил.3) при 11-1=10 степенях свободы для пятипроцентного уровня значимости χ20,05=18,31.
По данным значений ∑Rijстроится диаграмма рангов (рис.6.1), которая показывает очередность реализации мероприятий.
Если χ2> χ20,05, то коэффициент конкордации W несущественно отличается от нуля. Это означает, что согласованности мнений экспертов нет и результатами итогового ранжирования пользоваться нельзя. В этом случае делается вывод о необходимости дополнительной экспертизы с привлечением большого числа экспертов и расширения их специализации.
Рис. 7.1. Диаграмма рангов
Оформление отчета
Отчёт должен содержать следующую информацию:
1. Привести расчетные формулы, используемые при планировании природоохранных мероприятий.
2. На основе заданной преподавателем рабочей анкеты подсчитать суммы рангов по столбцам матрицы, коэффициент конкордации и статистический критерий.
3. Сделать вывод о согласованности мнений экспертов.
4. Построить диаграмму рангов, сделать вывод об очередности реализации различных природоохранных мероприятий.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Характеристика топлива
| Вид топлива | qT % | Sr, % | Qir, МДж/кг |
| Мазут: | |||
| Малосернистый | 0,1 | 0,5 | 40,3 |
| Сернистый | 0,1 | 1,9 | 39,85 |
| Высокосернистый | 0,1 | 4,1 | 38,89 |
| Уголь: | |||
| Черемховский | 27 | 1 | 17,93 |
| Азейский | 14,2 | 0,4 | 16,96 |
| Канско-Ачинский | 6,7 | 0,2 | 15,54 |
| Бурятский | 16,9 | 0,7 | 16,88 |
| Минусинский | 17,2 | 0,5 | 20,16 |
Приложение Б
Удельная плата за выбросы для различных видов топлива (руб./т, руб./м3)
| Вид топлива | Ставка платы, (руб./т, руб./м3) |
| Бензин АИ-93,А-76, А-72 | 0,038/0,025 |
| Бензин неэтелированныйАИ-93,А-76, А-72 | 0,01/0,011 |
| Дизельное топливо (ДТ) | 0,021 |
| Сжатый природный газ | 0,009 |
| Сжиженный газ | 0,011 |
Приложение В
Годовая плата за транспортное средство и другие передвижные источники
| Вид передвижного источника | Плата на один источник, тыс.руб./год |
| 1. Легковой автомобиль | 2,7 |
| 2. Грузовой автомобиль и автобус с бензиновым ДВС | 4 |
| 3. Автомобили, работающие на газовом топливе | 1,4 |
| 4. Грузовой автомобиль и автобус с дизельным ДВС | 2,5 |
| 5. Строительно-дорожная и сельскохозяйственная техника | 6,5 |
| 6. Пассажирский тепловоз | 16,2 |
| 7. Грузовой тепловоз | 21,4 |
| 8. Маневровый тепловоз | 2,5 |
Приложение Г
Процентное распределение времени работы двигателей тепловозов и РПС на различных режимах нагрузках (τк, %)
| Тип ПС | Режим работы двигателя | ||||
| Х.Х | 25% | 50% | 75% | Макс. | |
| ТЭЗ | 67,31 | 1,5 | 1,5 | 2,9 | 26,79 |
| 2ТЭ10ЛВ | 62 | 9,7 | 11,8 | 11 | 5,5 |
| 2ТЭ116 | 60 | 7,2 | 10,8 | 14,9 | 7,1 |
| 2М62 | 67,5 | 2,3 | 4,5 | 3,5 | 22,2 |
| ТЭМ-2 ТЭМ-1 ЧМЭЗ | 45,6 | 39,8 | 12,9 | 1,2 | 0,5 |
| БМЗ, ZB-5, АРВ | 33 | 16 | 18 | 17 | 16 |
Приложение Д
Значения удельных выбросов вредных веществ
с выхлопными газами дизелейтепловозов и РПС (gik, кг/ч)
| № | Тип ПС | ВВ | Режим работы двигателя | ||||||||
| ХХ | 25% | 50% | 75% | макс. | |||||||
| 1. | Тепловоз ТЭЗ | СО | 0,44 | 1,94 | 4,46 | 17,2 | 98,3 | ||||
| NO2 | 1,36 | 15,71 | 40,17 | 44,8 | 50,76 | ||||||
| C | 0,01 | 0,151 | 0,739 | 0,73 | 0,715 | ||||||
| 2. | Тепловоз2ТЭ10ЛВ | СО | 0,26 | 5,47 | 5,65 | 34,4 | 73,11 | ||||
| NO2 | 0,29 | 14,367 | 27,32 | 40,1 | 67,88 | ||||||
| C | 0,83 | 2,39 | 4,54 | 3,41 | 3,22 | ||||||
| 3. | Тепловоз2ТЭ116 | СО | 0,36 | 1,94 | 3,45 | 19,73 | 41,83 | ||||
| NO2 | 0,298 | 8,82 | 22,42 | 37,8 | 59,67 | ||||||
| C | 0,3 | 1,23 | 3,38 | 3,23 | 2,98 | ||||||
| 4. | Тепловоз2М62 | СО | 0,23 | 2,57 | 5,85 | 17,23 | 34 | ||||
| NO2 | 1,41 | 16,2 | 24,98 | 40,5 | 68,63 | ||||||
| C | - | 0,14 | 0,23 | 0,64 | 0,9 | ||||||
| 5. | Тепловоз ТЭМ2 | СО | 0,163 | 1,89 | 2,23 | 7,75 | 15,19 | ||||
| NO2 | 0,11 | 4,67 | 15,53 | 27,1 | 41,63 | ||||||
| C | 0,003 | 0,09 | 0,28 | 0,33 | 0,38 | ||||||
| 6. | Тепловоз ТЭМ1 | СО | 0,8 | 0,99 | 1,24 | 1,75 | 3,51 | ||||
| NO2 | 2 | 3,98 | 6,98 | 8 | 9,36 | ||||||
| C | 0,01 | 0,08 | 0,23 | 0,29 | 0,31 | ||||||
| 7. | ТепловозЧМЭЗ | СО | 0,6 | 0,53 | 2,06 | 4,3 | 6,37 | ||||
| NO2 | 3,9 | 9,8 | 10,6 | 12,4 | 11,7 | ||||||
| C | 0,004 | 0,095 | 0,31 | 0,31 | 0,36 | ||||||
| 8. | 5-ваг.реф. секция БМЗ | СО | 0,331 | 0,214 | 0,191 | 0,313 | 0,57 | ||||
| NO2 | 0,133 | 0,394 | 0,673 | 0,026 | 1,104 | ||||||
| C | 0,0004 | 0,0009 | 0,0059 | 0,0176 | 0,094 | ||||||
| 9. | 5-ваг.реф. секция ZB-5 | СО | 0,343 | 0,229 | 0,204 | 0,324 | 0,567 | ||||
| NO2 | 0,141 | 0,414 | 0,691 | 0,943 | 1,434 | ||||||
| C | 0,0004 | 0,001 | 0,006 | 0,018 | 0,096 | ||||||
| 10. | Автономный реф. вагон АРВ | СО | 0,079 | 0,053 | 0,067 | 0,074 | 0,19 | ||||
| NO2 | 0,032 | 0,094 | 0,158 | 0,216 | 0,328 | ||||||
| C | 0,0001 | 0,0002 | 0,0014 | 0,0041 | 0,0219 | ||||||
Приложение Е
Пример очистных сооружений для очистки сточных промышленных газов.
ЦИКЛОН
Широкое распространение получили обеспыливающие устройства, в которых для осаждения частиц используется центробежная сила. В современных усовершенствованных конструкциях циклонов возможно достаточно эффективно улавливать твердые или капельные частицы размером от 5 мкм и больше. Улавливание пыли в циклонах основано на использовании инерции частиц. Циклон относится к устройствам грубой (предварительной очистки) газового потока, с КПД = 0,6 – 0,9.
Рисунок Е.1. Общий вид циклона НИИОгаз
Общая схема циклона представлена на рис. 1.1. Циклон состоит из конической части 1, цилиндрической части 2, выхлопной трубы 3, винтообразной крышки 4, газохода очищенных газов 5, улитки для вывода газа 6 (возможно исполнение циклонов без улитки), входного патрубка 7, пылевыпускного отверстия 8, бункера 9, пылевого затвора 10. Газовый поток со взвешенными в нем твердыми частицами вводится с большой скоростью по касательной к стенке цилиндрической части циклона, где делает несколько спиральных витков в сторону пылеотводящего отверстия, 6а затем по внутренней спирали движется к выхлопной трубе. При входе в циклон взвешенные в потоке частицы по инерции движутся по своим первоначальным траекториям, а затем под воздействием аэродинамических сил их траектории искривляются. Те из частиц, масса которых достаточно велика, успевают достичь стенок циклона, т.е. отделяются от потока. Под влиянием силы тяжести и увлекающего действия осевого движения отделившиеся частицы опускаются и через пылевыпускное отверстие поступают в бункер, где они оседают.
Рисунок Е.2. Аэродинамические схемы циклонов:
На рис. 1.2 показаны разновидности циклонов одного назначения. Каждый циклон имеет свои конструктивные и эксплуатационные особенности, которые необходимо учитывать при выборе пылеулавливающего устройства. Циклоны СИОТ не имеют цилиндрической части корпуса, а выхлопная труба введена непосредственно в конус. Особенностями этих циклонов являют- ся также треугольное сечение входного патрубка и небольшая высота. 78 Широко распространенный ранее циклон ЛИОТ по эффективности уступа- ет другим рассмотренным циклонам. Характерная особенность циклонов ВЦНИИОТа – расширяющаяся коническая часть с внутренним дополнительным конусом, что уменьшает абразивный износ нижней части конуса. Это достигается в результате того, что за цилиндрической частью устраивается не традиционная сужающаяся коническая, а расширяющаяся в виде конфузора часть. Кроме перечисленных применяют циклоны «Матрешка», называемые так потому, что внутри циклона расположен дополнительный циклон меньшего размера. Циклон "Матрешка" по эффективности, металлоемкости и сложности конструкции также уступает другим циклонам. В связи с многообразием существующих циклонов были проведены их сравнительные испытания по единой методике, разработанной во ВНИИОТе. В результате исследований установлено, что из цилиндрических циклонов НИИОгаз наиболее эффективен циклон ЦН-11, поэтому этот циклон включен в унифицированный ряд для изготовления. Циклон удобен для компоновки в группы, имеет небольшие размеры. Циклон «Матрешка» наименее эффективен для улавливания пыли, кроме того, он наиболее металлоемкий и сложный в изготовлении. В промышленности строительных материалов применяют циклоны различных типов: НИИОгаз, ЦКТИ, ЛИОТ, СИОТ и ВЦНИИОТ. В настоящее время наибольшее распространение получили циклоны НИИОГАЗ, которые могут быть цилиндрическими и коническими. К цилиндрическим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24. Их отличительной особенностью является удлиненная цилиндрическая часть корпуса, расположение крышки входного патрубка соответственно под углами 11, 15 и 24° к горизонтали. Циклоны ЦН-15У имеют несколько меньшую высоту и более низкие технико-экономические показатели по сравнению с другими аппаратами типа ЦН. К коническим циклонам относится циклон СИОТ и циклоны НИИОгаз типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-34М. Они отличаются от циклонов типа9 ЦН длиной конической части, наличием спирального входного патрубка и малым отношением диаметров выхлопной трубы и корпуса циклона (соответственно 0,334, 0,340 и 0,22). Циклон СК-ЦН-34М применяют для улавливания пылей с высокими абразивными свойствами или слипаемостыо. Потери давления в этом циклоне значительно выше, чем в других конических циклонах. Циклон СЦН-40 является цилиндро-коническим циклоном НИИОгаз и обладает более высокой степенью очистки по сравнению с известными циклона- ми типа ЦН-15, ЦН-11, СК-ЦН-34, УЦ-38. Вынос пыли из циклона СЦН-40 в 2,5 раза меньше, чем из циклона ЦН-15 и в 1,5 раза меньше по сравнению с ци- клонами СК-ЦН-34 и УЦ-38 при равных энергозатратах. Циклоны СЦН-40 имеют относительно высокую скорость газа в пристенной зоне (до 24 м/с), по- этому при улавливании липкой пыли менее подвержены забиванию конуса ци- клона. Абразивный износ циклона СЦН-40 при одинаковых производительности и сопротивлении в 1,25 раза ниже, чем у циклона ЦН-15. Длина цилиндрической и конической части циклона равна 1,6 диаметра. В последнее время длину конической части циклона принимают равной 2,0 диаметра. Циклоны СЦН-40 целесообразно устанавливать в тех случаях, когда требуется повышенная степень очистки газов и гидравлическое сопротивление не лимитируется. Например, степень очистки воздуха в циклоне диаметром 1,0 м от кварцевой пыли с медианным размером частиц 10 мкм, плотностью 2,6 г/см3 при плановой скорости 1,6 м/с и температуре 20 С составляет 93 % при начальной запыленности до 1000 г/м 3 . Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным, а конические – к высокоэффективным аппаратам. Диаметр цилиндрических циклонов обычно не превышает 2000 мм, а диаметр цилиндрической части конических - 3000 мм [3]. Циклоны изготовляют правого и левого вращения газового потока. Согласно ГОСТ 9617-67 для циклонов принят следующий ряд диаметров: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000 мм
Скруббер Вентури.
Очистка газов от примесей с помощью скрубберов относится к мокрым способам очистки. Этот способ основан на промывке газа жидкостью (обычно водой) при максимально развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Данный метод позволяет удалить из газа частицы пыли, дыма, тумана и аэрозолей (обычно нежелательные или вредные) практически любых размеров. Аппараты мокрой очистки газов, или скрубберы, широко распространены, так как отличаются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0.3 - 1.0 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. В практике используют два способа захвата частиц пыли жидкостью:
1. -каплями жидкости;
2. -пленкой жидкости.
Для реализации процесса очистки газа каплями жидкости запыленный газ промывают диспергированной жидкостью. Частицы пыли захватываются каплями жидкости и выводятся из газового потока. При движении капли в пространстве, заполненном дымовым газом, осаждение пыли на капле происходит в основном вследствие кинематической коагуляции, обусловленной движением капель жидкости и частиц пыли с различными скоростями.количество уловленной пыли пропорционально относительной скорости движения капли, расходу орошающей жидкости и концентрации пыли в газе и обратно пропорционально диаметру капель жидкости.
Скрубберы Вентури предназначены для очистки газов от мелкодисперсной пыли, их охлаждения и увлажнения. При использовании в качестве орошающей жидкости химических реагентов скруббер Вентури может быть использован для улавливания газообразных примесей.[1]
Скрубберы Вентури состоит из(рис.1):
- трубы Вентури (т.в.);
- каплеуловителя.
Рисунок Е. Схема строения скруббера Вентури.
Структура скуббера
1. входной патрубок;
2. конфузор;
3. орошающее устройство;
4. горловина;
5. диффузор;
6. корпус каплеуловителя;
7. гидрозатвор.
8. выходной патрубок.
Работа скруббера Вентури основана на дроблении воды турбулентным газовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляцции и осаждении в каплеуловителе инерционного типа. В конфузоре осуществляется увеличение скорости газа, впрыск и дробление жидкости. В горловине за счет разницы скоростей капли и частицы пыли последние оседают на каплях жидкости. В диффузоре за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе под действием центробежных сил осуществляется сепарация капель жидкости, осаждение их на стенку и отвод жидкости в виде шлама через гидрозатвор.
Входящий поток газа поступает в сужающуюся секцию, и по мере того, как площадь поперечного сечения потока уменьшается, скорость газа увеличивается (согласно Уравнению Бернулли). В то же время, сбоку по патрубкам в сужающуюся секцию (или в горловину) поступает жидкость.
Поскольку газ вынужден двигаться с очень большими скоростями в небольшой горловине, то здесь наблюдается большая турбулентность потока газа. Эта турбулентность разбивает поток жидкости на очень большое количество очень мелких капель. Пыль, содержащаяся в газе, оседает на поверхности этих капель. Покидая горловину, газ, перемешанный с облаком мелких капель жидкости, переходит в расширяющуюся секцию, где скорость газа уменьшается, турбулентность снижается и капли собираются в более крупные. На выходе из скруббера капли жидкости с адсорбированными на них частицами отделяются от потока газа.
Изменение скорости газа, капель и давления по длине трубы Вентури показано на графике:
Рисунок Е. Изменение скорости газа, капель и давления по длине трубы
Вентури
За счет сил аэродинамического сопротивления капли одновременно с дроблением получают значительное ускорение и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока. В диффузоре скорости капель и газа падают, причем, вследствие сил инерции скорость капель больше скорости газа. Процесс очистки более интенсивно идет в конце конфузора и в начале горловины, где разность скоростей щк - щг наиболее значительна.
Параметры, достигаемые в трубе Вентури:
· степень очистки газа - 96-99%:;
· максимальная запыленность очищаемого газа - до 100 г/м3;
· размер частиц улавливаемой пыли - до 0,2 - 0,1 мкм;
· скорость газа в горловине - щг =100 - 170 м/с;
· удельный расход воды - 0,5 - 1,5 л/м3;
· перепад давления на трубе Вентури - до 20-30кПа (200-2000 мм в ст);
Высокая интенсивность процессов дробления и коагуляции капель, тепло и массообмена между каплями, газом и частицами пыли, нестационарность и неодномерность процесса не позволяет до настоящего времени создать надежную теорию расчета этого аппарата. Практические расчеты ведутся с использованием методов теории подобия и эмпирических зависимостей.
Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей (до 99%) со средним размером частиц 1 - 2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м3.
Конструкции труб Вентури могут различаться:
1. по конфигурации поперечного сечения
- круглые ( при малых объемах очищаемых газов);
- щелевые;
- кольцевые;
При больших объемах газов применяют батарейные или групповые компоновки скрубберов Вентури.
2. по площади поперечного сечения:
- нерегулируемые;
- регулируемые;
Промышленно применяются две конструкции:
a).поворотные заслонки для регулирования щелевого сечения;
b).перемещение вдоль оси обтекателя для регулирования кольцевого сечения.
3. по величине гидравлического сопротивления:
- высоконапорные ( для очистки газов от субмикронных пылей, ДР до 30000Па);
- низконапорные (для очистки газов от крупнодисперсной пыли, охлаждения и увлажнения газов, ДР = 2000 - 5000 Па).
4. по способу подвода жидкости:
- центральный (форсуночный) подвод жидкости в конфузор;
- периферийное орошение в конфузоре или горловине;
- пленочное орошение;
- бесфорсуночное орошение (подвод жидкости за счет энергии газового потока).
С аэродинамической точки зрения оптимальной является конструкция трубы Вентури со следующими отношениями размеров ее элементов:
- угол сужения конфузора-б = 25 ч 28о;
- угол раскрытия диффузора - в = 6 ч 7о;
- длина горловины - lг = 0,15 ч 3 dг .
Варианты регулирования площади сечения
а) Регулирование кольцевого сечения перемещением обтекателя по оси;
б) Регулирование щелевого сечения поворотом заслонок.
Рисунок Е. Схема скрубберов Вентури с различным регулированием площади сечения
Способы подвода жидкости (рис.4):
а)Центральный форсуночный подвод
б)Периферийное орошение
в)Пленочное орошение
г)Бесфорсуночное орошение
Рисунок Е. Схемы скрубберов Вентури с различным подводом жидкостей
Скрубберы с трубами Вентури на сегодняшний день во всём производственно-технологическом секторе Мира являются наилучшими санитарными пылеочистными аппаратами комплексной газоочистки.
Специальная конструкция труб Вентури позволяет успешно применять их для очистки дымовых газов от пыли, содержащих соли жесткости Ca, Mg и др., горячих сухих дымов способных вызывать отложения (инкрустации) в полых скрубберах, сероочистки. Прекрасно справляются с обеспыливанием горячих сухих газов без предварительного их охлаждения. Возможна очистка газов с высоким начальным пылесодержанием тонких фракций без опасения отложений в корпусе, засорений проточной части.
Скруббер Вентури - наилучший санитарный аппарат для очистки газов и дымов от взвешенных фракций: пыль, туман, возгоны, аэрозоли, пар смол, пары кислот и подобного. Скруббер Вентури применяется в различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике.
Основной проблемой эксплуатации данного вида технических устройств является абразивный износ стенок скруббера, возникающий вследствие высоких скоростей газа, которые в горловине могут достигать значений 430 км/ч. Твёрдые частички или капли жидкости, двигаясь с такой скоростью и соударяясь со стенками, вызывают быструю эрозию стенок. Износ может быть уменьшен, если стенки горловины изнутри покрыть карбидом кремния, для удобства сделав внутреннюю втулку из этого вещества сменной. Износ может также происходить в колене в нижней части скруббера. Для уменьшения износа здесь, дно колена, ведущего в разделитель, заполняют слоем той же жидкости, которую подают в скруббер в верхней части. Частички и капельки жидкости попадают в этот слой, и ударные нагрузки на стенки уменьшаются. Также недостаток этого способа газоочистки - образование больших объёмов шлама.
Однако мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ перед аппаратами других типов:
отличаются сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц по сравнению с сухими механическими пылеуловителями;
могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 1 мкм
могут не только успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры и электрофильтры, но и использоваться в тех случаях, когда эти аппараты обычно не применяются, например, при высокой температуре и повышенной влажности газов, при опасности возгорания и взрывов очищенных газов, в качестве теплообменников смешения.
Перечисленные преимущества аппаратов мокрого пылеулавливания позволяют широко их применять в системах пылеочистки сушильных установок, особенно во вторых ступенях очистки.
Однако метод мокрогообеспыливания имеет и ряд недостатков:
большие энергозатраты;
улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод и, следовательно, с подорожанием процесса очистки;
при охлаждении очищаемых газов, а также при механическом уносе из газоочистного аппарата газовым потоком капель жидкости пыль может осаждаться в газопроводах, системах вентиляции, дымососах. Кроме того, брызгоуносприводит к безвозвратным потерям орошающей жидкости в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации не обходимо защищать антикоррозионными материалами.
Сравнение мокрой очистки с сухой показывает, что мокрая очистка имеет меньшую стоимость (без шламового хозяйства) и, как правило, является более эффективной, чем сухая. Большинство мокрых пылеуловителей может применяться для улавливания самых мелких частиц, даже менее 1 мкм.
Мокрые пылеуловители по эффективности и другим показателям не уступают рукавным фильтрам и электрофильтрам, а по ряду показателей их превосходят (возможность очистки газов с высокой температурой и по вышенной влажностью, безопасность при улавливании пожаро- и взрыво опасных пылей).
Электрофильтр.
Электрофильтрование находит все большее применение для очистки воздуха от пыли. К преимуществам этого вида очистки относятся: возможность получения высокой степени очистки (до 99% и более), небольшое гидравлическое сопротивление (100 - 300 Па); независимость работы от давления газов; незначительный расход электроэнергии (0,1 - 0,8 кВт ч на 1000 м3 газа вместо 2 для других пылеуловителей); возможность очистки газов при высоких температурах и их агрессивности; широкий диапазон концентрации пыли (от долей грамма на 1м3 до 50 г/м3); полная автоматизация работы.
Метод основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда. При этом происходит передача заряда ионов частицам примесей и осаждение этих частиц на осадительных и коронирующих электродах.
Принципиальная схема электрофильтра показана на рис. 1. Коронирующий электрод 2 выполняется в виде прутков или узких полос с иглами. Он изолирован от корпуса и земли, к нему подводятся от источника питания (выпрямителя) 1 отрицательный заряд высокого напряжения (20 - 90 кВ). Осадительный электрод 3 выполнен в виде трубы (или пластинки тонколистового материала), которая заземляется. В зазоре между коронирующим 2 и осадительным 3 электродами создается электрическое поле убывающей напряженности с силовыми линиями, направленными от осадительного к коронирующему электроду или наоборот. Напряжение к электродам подается от выпрямителя.
Изменение силы тока между электродами по мере роста напряжения показано на рис. 2.
По достижении напряжения на электродах критической величины (uкр) возникает коронирующий разряд. Процесс электростатического осаждения твердой частицы состоит из четырех основных стадий: ионизации газа, зарядки частицы пыли, перемещения частицы в электрическом поле и осаждения ее на электроде. Ионизация газа происходит за счет высокого напряжения, подводимого от источника электропитания к коронирующему электроду. Осадительные электроды заряжаются положительно.
| 
|
| Рисунок Е. Схема работы электрофильтра: 1- подвод тока высокого напряжения; 2- коронирующий электрод; 3-осадительный электрод; 4- заземление; 5- бункер для сбора пыли. | Рис. 2. Зависимость силы тока от напряжения между электродами |
Работа электрофильтра осуществляется следующим образом. Известно, что любой загрязненный воздух, поступающий в электрофильтр, всегда оказывается частично ионизированным за счет различных внешних воздействий (рентгеновских и космических лучей, радиоактивных излучений, трения, нагрева газа и др.). Поэтому он обладает проводимостью, что обусловливает возможность возникновения силы тока. Последняя зависит от числа ионов и напряжения между электродами. При увеличении напряжения в движение между электродами вовлекается все большее число ионов и сила тока растет до тех пор, пока в движении не окажутся все ионы, имеющиеся в газе. При этом сила тока становится постоянной (ток насыщения), несмотря на дальнейший рост напряжения. При некотором достаточно большом напряжении движущиеся ионы и электроны настолько ускоряются, что, сталкиваются с молекулами газа, ионизируют их, превращая нейтральные молекулы в положительные ионы и электроны. Образовавшиеся новые ионы и электроны ускоряются электрическим полем и в свою очередь ионизируют новые молекулы газа. То есть развивается ударная ионизация газа, возникает коронный разряд (ограниченный, как показано выше, на некоторую часть межэлектродного пространства). Он имеет место и у коронируюшего и у осалительного электродов, но коронирующий электрод имеет значительно большую внешнюю зону.
Аэрозольные частицы (пылинки), поступающие в зону между коронирующим и осадительным электродами, адсорбируют на своей поверхности ионы, приобретая электрический заряд и получая ускорение, направленное в сторону электрода с зарядом противоположного знака.
Процесс зарядки частиц зависит от подвижности ионов, траектории движения и времени пребывания частиц в зоне коронирующего заряда. Известно, что в воздухе и дымовых газах подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных, поэтому электрофильтры обычно делают с короной отрицательной полярности. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунды.
Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием: аэродинамических сил, силы взаимодействия электрического поля и заряда частиц, силы тяжести, силы давления электрического ветра.
При проектировании электрофильтров влиянием силы тяжести и электрического ветра пренебрегают.
Аэродинамические силы вызывают движение частиц по направлению движения газа со скоростью, близкой к скорости газа (0,5...2 м/с).
Сила взаимодействия заряженных частиц с электрическим полем является основной силой, вызывающей движение частиц к осадительному электроду.
Для процесса осаждения пыли на электродах весьма важно электрическое сопротивление слоев пыли. По его значению различают пыли с удельным сопротивлением:
- пыли с малым удельным сопротивлением (менее 10 Ом·м), которые при соприкосновении с электродом теряют свой заряд и приобретают заряд, знак которого соответствует знаку электрода, после чего между частицей и электродом возникает сила отталкивания, под действием которой частица стремится вернуться в газовый поток;
- пыли с удельным электрическим сопротивлением от 10 до 10 Ом·м, которые хорошо осаждаются на электродах и легко удаляются встряхиванием;
- пыли с удельным электрическим сопротивлением более 10 Ом·м, которые с трудом улавливаются в электрофильтрах, так как на электродах частицы таких пылей разряжаются медленно, что в значительной степени препятствует осаждению новых частиц. В реальных условиях удельное сопротивление пыли снижают увлажнением или химическим кондиционированием газа.
Основная масса пыли осаждается на положительном осадительном электроде, так как коронирующий электрод имеет значительно большую внешнюю зону и основная масса частиц приобретает отрицательный заряд.
Большое значение для бесперебойной работы электрофильтра имеет система удаления осажденной пыли из аппарата. В сухих электрофильтрах для очистки поверхности электродов от пыли используют механизмы встряхивания ударно-молоткового типа. Пыль ссыпается в сборные бункера 5 (см. рис. 1), откуда выводится в сухом виде или в виде пульпы. В мокрых электрофильтрах пыль с поверхностей электродов смывается водой вместе с уловленными каплями. Шлам удаляют из нижней части аппарата.
Повышение эффективности очистки газов, в электрофильтрах достигается лишь в том случае, когда осевшая на электродах зола при их встряхиваниий будет падать в бункер в виде относительно крупных конгломератов, состоящих из множества слипшихся под действием сил адгезии частиц. Для этого надо выбирать временные интервалы между импульсами (часто он назначается равным 3 мин)
Приложение Ж
Пример очистных сооружений для очистки промышленных вод.
Гидроциклон
Гидроциклон - это разновидность циклона, предназначен для работы с жидкой средой. Основная его цель заключается в сепарации или классификации под решётного продукта по размеру и плотности его частиц.
Устройство гидроциклона
Гидроциклоны уникально спроектированное оборудование, изготовленное из уникальных материалов собственного производства. Гидроциклоны предназначены для работы в тяжелых условиях и состоят из деталей корпуса и внутренней сменной футеровки. Детали корпуса крепятся специальными зажимами, позволяющими в короткие сроки без усилий осуществлять демонтаж.
Система футеровки разработана таким образом, чтобы исключить необходимость использования дополнительных средств ее крепления к корпусу циклона. Каждая деталь футеровки точно рассчитана под крепление в отведенной ей части корпуса циклона. Эти особенности позволяют персоналу фабрики без особого труда заменить изношенные части без затрат времени обычно связанных с необходимостью крепления футеровки.
Принцип работы гидроциклона
Гидроциклон - это устройство, обычно используемое для декламации, сгущения и классификации твердых частиц в жидкой среде или жидком растворе (пульпе). В отличие от грохота, позволяющего просеивать твердые частицы и делить их в соответствии с их размерами, гидроциклон классифицирует частицы не только по размеру, но и по их плотности (по их однородности). Процесс разделения твердых частиц происходит вследствие действия силы гравитации и центробежной силы внутри циклона. Параметры разделения частиц в жидком растворе зависят от класса размера частиц, от их формы, вязкости жидкости и, что самое важное, от относительной плотности и концентрации твердых частиц в жидком растворе.
Достоинства и недостатки
В отличие от других устройств, предназначенных для аналогичных целей, гидроциклон имеет следующие преимущества:
- отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования центробежной силы - центробежное поле создается за счет тангенциального ввода суспензии;
- скромные габариты и небольшой вес - благодаря этим достоинствам, удается сэкономить место в производственных помещениях;
- простота в ремонте и относительно низкие расходы на установку и эксплуатацию аппаратов - в случае выхода гидроциклона из строя, он может быть восстановлен в короткие сроки, запчасти имеют невысокую стоимость и изготавливаются из качественных материалов;
- отсутствие необходимости в использовании каких-либо дополнительных материалов, таких как, химические реагенты и особые типы фильтрующих материалов;
- быстрота разделения суспензий, обеспечивающая высокую удельную производительность, эффективность и надежность в разнообразных эксплуатационных условиях (взрыво- и пожароопасные, агрессивные, абразивные среды);
- широкий интервал рабочих температур и давлений;
- возможность установки для функционирования тех рабочих параметров, которые используются в технологическом процессе без применения дополнительных устройств;
- возможность компоновки в батарейные аппараты на любую заданную производительность;
- возможность включения гидроциклонов в автоматические технологические линии;
- наличие в комплектации блок-схемы и программу контроля;
Основными недостатками гидроциклонов можно назвать:
- повышенный износ рабочих частей гидроциклона и подающего насоса;
- высокое потребление энергии, связанное с работой насоса;
- отсутствие возможности автоматического бесперебойного управления процессом гидроциклонной очистки без остановки технологического процесса;
- невысокая степень разделения, нет точного разделения на фракции, можно лишь говорить о преобладании частиц нужной крупности в полученной фракции.
Для увеличения срока службы современные гидроциклоны внутри футеруют резиной и изготовляют разборными для возможности замены у них отдельных деталей. Иногда для защиты от износа гидроциклоны футеруют каменным литьем.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лесовская М.И. Методы экологических исследований / Методические разработки к лабораторным занятиям студентов факультета естествознания. – Красноярск: РИО КГПУ, 2001. – С. 3.
2. Никитин С.П. Охрана окружающей среды и эколого-экономические расчёты / Сборник практических работ по дисциплине «экология» для студентов всех специальностей. – Иркутск: Глазковская типография, 2003. – 62 с.
3. Изображение для обложки: nektolukas.ru/obshhestvo/ekologicheskie-logotipy/
Введение
Проблемы состояния окружающей среды постоянно обсуждаются в средствах массовой информации. Как правило, сам термин экология сводится к загрязнению окружающей среды, однако экология, прежде всего, наука, изучающая взаимоотношения живых организмов друг с другом и с окружающей средой, следовательно, не может сводиться только к промышленным загрязнениям и их последствиям. Однако такое отношение к этой науке вполне понятно, ведь за последние 60 лет в мире произошло огромное количество экологических катастроф, причём практически 90% из них имеют антропогенное происхождение. Понятным является тот факт, что невозможно заставать человечество отказаться от благ цивилизации, трудно представить человека, использующего повозку на лошадиной тяге вместо автомобилей.
Изучение экологии в железнодорожном вузе имеет свою специфику. Во-первых, железнодорожный транспорт является наиболее экологически безопасным. Это обусловлено использованием специальных малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Во-вторых, этот вид транспорта всегда будет востребованным независимо от экономической ситуации в стране. В-третьих, железнодорожные предприятия одними из первых стали использовать очистные сооружения, поэтому изучение принципов работы и примеров технических решений устройств очистки сточных вод и отходящих газов предприятий является весьма актуальным и перспективным.
Целью данного курса является изучение особенностей охраны окружающей среды для проведения эколого-экономических расчётов ущерба от загрязнения водоёмов и атмосферы.
В задачи курса входит:
- изучение принципов работы и примеров технических решений устройств очистки сточных вод и отходящих газов предприятий железнодорожного транспорта;
- освоение методик расчёта платежей за загрязнение окружающей среды;
- освоение способов эколого-экономической оценки и планирования природоохранных мероприятий;
- выработка практических навыков представления результатов графического и расчётного анализа существующих или разрабатываемых технических решений в области экологии и охраны окружающей среды.
Практическая работа № 1
УКРУПНЁННАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЁМОВ
Дата: 2019-03-05, просмотров: 548.
