автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Метод экологического анализа газоочистных технологийи трансформации вредных веществ в атмосфере

Міністерство освіти України Харківський Державний Технічний Університет Будівництва і Архітектури

Шило Віталій Васильович

Метод екологічного аналізу газоочисних технологій та трансформації шкідливих речовин у атмосфері.

Спеціальності - 05.23.03 - Теплопостачання, вентиляція, кондиціювання повітря, газопостачання, акустика та освітлювальна техніка і 11.00.11 - Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів.

0

На правах рукопису

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук.

Харків - 1994

Робота виконана у Харківському Державному Політехнічному Університеті та науково-дослідному та проектному інституті "Еиергосталь”.

Науковиіі керівник: кандидат фізико-математичних наук, доц.

Шмандій Володимир Михайлович

Науковиіі керівник: кандидат фізико-математичних наук

Фаіінштейн Олександр Львович

Офіційні опоненти: доктор технічних наук,

професор Гольдін Шнеер Лейвикович

кандидат технічних наук Привалов Володимир Васильович

Провідна організацій: Проектний інститут

"Харківський Сантехпроект"

Захист дисертації відбудеться "2-("ЛІоТ&Го 1995 и.

об іі-її годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради за адресою: 310002, Харків, вул.Сумська, 40, ауд. зал засідань.

Автореферат розіслано "З/" 1994 р.

'З дисерт'їнісн) можна ознайомитися у бібліотеці університету.

Вчений секретар Ріши, канд. тех. наук

Загальна характеристика роботи.

Актуальність проблеми. Захист навколишнього природного середовища від антропогенних викидів забруднюючих речовин є загально визнана проблема усіх промислово розвинених країн. Актуальність проблеми захисту навколишнього природного середовища, зокрема атмосферного повітря, від антропогенних викидів підтверджується Законом України "Про охорону атмосферного повітря", який прийнято Верховною Радою України у 1992 році та Конвенцією Європейської Екологічної комісії ООН про транс-граничне забруднення повітря, що діє з березня 1983 року. Викиди оксидів сірки та азоту становлять значну частину як трансграничного забруднення, так і забруднення приземного шару промислових регіонів. Дія оксидів сірки та азоту, їх поведінка у навколишньому середовищі не є однозначно негативною, бо ці речовини у сукупності з аміаком відіграють вагому роль у важливому природному циклі акумуляції сонячної енергії при зростанні рослин. Проблема узгодження антропогенних та природних циклів, аналізу їх динаміки за єдиними критеріями, перехід від дослідження процесів трансформації окремих речовин до дослідження трансформації комплексів, зокрема "оксиди сірки, оксиди азоту, аміак” є не тільки актуальна, але й нагальна. Це означає необхідність пошуку таких технологій очистки промислових викидів від оксидів сірки та азоту, через які можна встановити баланси між антропогенними та природними циклами , повертаючи у останні частку вилучених матеріальних ресурсів. Саме до таких технологій відноситься електронно-променева очистка (ЕПО) від оксидів сірки та азоту з отриманням амонійних добрив, ряд аспектів якої і досліджується у роботі. Інший актуальний аспект проблеми -створення критерію екологічної ефективності очистки ( чи то трансформації) комплексу речовин, - такого, що адекватно відобра-

жає негативну чи позитивну роль перетворення речовин у плані їх дії на навколишнє природне середовище.

Мета роботи - розробка методу екологічного аналізу газоочисних технологій та трансформації шкідливих речовин у атмосфері, що дозволяє встановлювати баланси між антропогенними та природними циклами.

Наукова новизна полягає у створенні критерію екологічної ефективності очистки комплексу речовин, який враховує усі показники якості атмосферного повітря, визначенні зв 'язку між середньою та максимальною потужністю викидів через показники якості атмосферного повітря.

Практична цінність. Результати екологічного аналізу та експерименти на дослідній установці дозволили визначити оптимальні за енерговитратами параметри процесу ЕЬага, які використано у проектах установок ЕПО газів для Миронівської та Славянської ДРЕС, та можуть бути рекомендовані у проектах нормативів ГДВ для врахування співвідношення між середньою та максимальною потужністю викидів.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідались та обговорювались на: науково-дослідній конференцїі" Використання обчислювальної техніки для вирішення проблеми охорони навколишнього природного середовища ”, Всесоюзній науково-технічній конференції " Сучасні методи та засоби контролю атмосфери та перспективи їх розвитку " ( Київ, 1987 р. ), Всесоюзній науково-технічній конференції " Використання обчислювальної техніки для вирішення проблеми охорони навколишнього природного середовища в теплоенергетиці" ( Севастополь, 1988 р.). Міжнародній науково-технічній конференції " Комплексне використання золошлакових відходів та проблеми охорони атмосферного повітря від викидів теплоелектростанцій Міненерго

Російської Федерації " ( Дагомис, 1992 р.), Міжнародній науково-практичній конференції" Актуальні питання охорони навколишнього природного середовища від антропогенного впливу" ( Кременчук, 1994р.), науково-технічних семінарах кафедри фізики та хімії Кременчузького філіалу Харківського Політехнічного Університету та лабораторії фізичних пучкових технологій очистки газів НДПІ "Енергосталь".

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано у 10 роботах.

Обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел із 116 найменувань та 1 додатка.

16 малюнків та: 8 таблиць.

Положення, що виносяться на захист.

1. Методика аналізу .азоочисних технологій та трансформації комплексів шкідливих речовин.

2. Встановлений взаємозв'язок між середньою та максимальною потужністю викидів через показники якості атмосферного повітря.

3. Встановлений вплив коливань концентрації забруднюючих речовин на ефективність очистки.

Методика проведення досліджень. При виконанні досліджень використані загально прийняті, вдосконалені та спеціально розроблені методики.

Для встановлення зв'язку конверсії оксидів сірки та азоту з питомою поглиненою дозою опромінювання використано результати експериментів на дослідній установці з прискорювачем електронів ЕЛВ-4; для аналізу концентрацій оксидів сірки та азоту використані стандартні методики з реактивом Гріса-Ілосвая (для оксидів азоту) та хлоридом барію (для оксидів сірки) і остаточним встановленням концентрацій фотокалориметричним методом.

Робота викладена

сторінках машинопису, містить:

Поглинена доза визначалась калориметричним методом, а відповідна температура - за допомогою напівпровідникових термопар.

Для теоретичного вивчення процесу трансформації комплексу речовин з точки зору негативності уи позитивності наслідків трансформації розроблена модель на основі створеного критерію екологічної ефективності очистки (трансформації ) комплексу речовин.

Основний зміст роботи.

1. Огляд літературних даних та постановка задачі дослідження.

Аналіз літературних джерел показав, іцо існуючі оцінки антропогенних викидів здебільшого дозволяють визначити пряму дію викидів на людину та деякі екосистеми диференційовано по речовинам, не враховуючи побічного впливу через трансформацію речовин; найбільш показові оцінки впливу комплексів речовин, такі як ступінь впливу на атмосферу П, категорія небезпечності речовини у та втрата від викидів У, відображають лише окремі моменти дії викидів на навколишнє природне середовище. Диференційована оцінка за критеріями П, 7, У є обмежена перш за все внаслідок можливості отримання одночасно негативних та позитивних оцінок за різними критеріями.

Виявлені з літературних джерел оцінки ефективності газоочисних установок не враховують показники якості атмосферного повітря і не пристосовані для аналізу викидів комплексу речовин з врахуванням їх технологічної трансформації. З літературних джерел не виявлено методу екологічного аналізу комплексу речовин за умов його трансформації у технологічному процесі очистки або у природному середовищі. Аналіз різних літературних даних щодо комплексу "оксиди сірки, оксиди азоту, аміак" дозволяє зробити висновок про істотний динамічний зв'язок речовин цього комплексу

як у антропогенних, так і у природних циклах. З одного боку комплекс діє на навколишнє середовище як група сумації, тобто має місце підсилення дії однієї речовини іншого; з другого боку, в умовах іонізації газу та за наявністю достатньої кількості вологи комплекс перетворюється на амонійні солі, дія яких на навколишнє природне середовище суттєво відрізняється від дії первісного комплексу; трансформації оксидів сірки та азоту активно сприяє аміак. Викладене дає можливість виділити комплекс " оксиди сірки, оксиди азоту, аміак ’ як головний об'єкт дослідження.

Як то виходить з даних літературних джерел, за економічними та технологічними показниками найбільш перспективною технологією очистки газів від оксидів сірки та азоту є електронно-променева очистка за технологією ЕЬага з отриманням наприкінці процесу амонійної солі. Цей процес побудовано за аналогією з природним і достатньо широко досліджено у плані виявлення впливу дози опромінювання, концентрації аміаку, вологи та температури на конверсію оксидів сірки та азоту. На нинішній час опрацювання технології ЕЬага йде у напрямку зниження енерговитрат на очистку. З літературних джерел відомо, що оптимізація технології ЕЬага за енерговитратами виконується суто фізико-хімічними методами. Між тим високий рівень конверсії оксидів сірки та азоту без належного перетворення їх у амонійні солі та ефективного уловлювання останніх може призвести до негативних наслідків. Літературні джерела, у яких оптимізація технологи очистки газів від комплексу речовин виконується з врахуванням будь-якої комплексної оцінки антропогенних викидів, не виявлені. Таким чином, з літературного огляду витікає необхідність розробки методу екологічного аналізу, що дозволяє встановлювати баланс між антропогенними та природними циклами.

У дисертаційній роботі поставлені таки задачі:

1.Дослідження відомих критеріїв П, у, У з метою з’ясування можливості їх використання для створення критерію екологічної ефективності очистки.

2. Дослідження екологічної ефективності ЄПО газів від оксидів сірки та азоту за проектами для Миронівської та Славянської ДРЕС.

3. Дослідження на маломасштабній дослідній установці ЕПО газів впливу питомої дози опромінювання ( нормованої на концентрації оксидів сірки або азоту) та концентрації вологи на рівень конверсії БО-, N0*.

4. Дослідження за методом математичного моделювання впливу характеристик інжекції аміачної води на екологічну ефективність комплексної очистки та розробка інжектора аміачної води ( конструктивні та режимні параметри) для дослідно-промислової установки ЕПО газів від Э0Х, N0* для Славянської ДРЕС.

5. Дослідження впливу на ефективність за критерієм % 33 рівня конверсії ЗОх, ЫОх та кількості відказів головних елементів

установки електронно-променевої очистки.

6. Вивчення процесу трансформації комплексу "оксиди сірки, оксиди азоту, аміак" за природних умов на основі моделі з критерієм ефективності трансформації т|дв (аналог т]0 33).

7. Розробка елементів моніторінгу джерел викидів забруднюючих речовин на основі результатів досліджень критерію у та співвідношень середньої та максимальної потужності викидів.

2. Розробка методики комплексної оцінки ефективності очистки викидних газів від оксидів сірки та азоту.

Розробка критерію екологічної ефективності передбачає дослідження його складових частин і, перш за все, потужності викидів у атмосферу.

(і

Встановлено, що лише при виконанні умови:

kTex<kpc.kp* (2.1)

середньодобові приземні концентрації не перевищують граничної норми; ктех - коефіцієнт зв'язку між максимальною (mmax-0.5 години ) та середньою ( тср - за добу ) потужністю викидів, що

залежить від нестабільності роботи джерела викидів, крс - відношення середньодобового ГДК до максимально разового, крж -відношення максимально разового ГДК до величини приземної концентрації в зоні житла. У зв'язку із умовою (2.1) встановлено обмеження для часу викиду максимальної потужності (тдоп): t • kpc • kp* • mmax - mmjn тдоп - (2-2)

mmax' mmin Тут t - час (доба та більше),

mmjn - мінімальна потужність викиду.

Дослідження питання про середнє значення впливу викидів на середовище за критерієм у в умовах коливання викидів показало, що уср складає 0.37утах для речовин першого класу небезпечності; 0.435 - для другого; 0.5 - для третього; 0.526-для четвертого. Це означає, що середнє значення впливу за критерієм у, який враховує нелінійність ефекту “ потужність викиду - вплив", співпадає зі значенням у у центрі інтервалу коливань лише для речовин третього класу небезпечності; у інших випадках, якщо мср визначити без врахування характеру коливань, похибка визначення уср може складати від 2.6% до 13% від умах.

Розрахунки Уср.при коливаннях потужності викидів дозволили знайти співвідношення для відносного часу викиду максимальної потужності т* = Тд0пЛ п___________________

i*=Vl/(n+1), (2.3)

п - показник небезпечності речовини (перший клас -1.7; другий-1. 3; третій-1.0; четвертий - 0.9).

Проведені дослідження щодо тср, ттах, ттіп, співвідносний

аналіз структури П, у, Y дозволив встановити таку аналітичну

форму для критерію екологічної ефективності ОЧИСТКИ Т|0 33:

1

“Позз= 1 * ~ (2-4)

0.33 (’»П0ТН + уотн + Уотн)

Значення Потн, уотн, Уотн розраховуються як відношення значень П, у, У до очистки (чи то трансформації ) та після очистки

(трансформації).

Досліджуючи властивості критерію г)0 33, треба відзначити, що цей критерій за структурою відповідає традиційному показнику очистки іі= 1 -т^/тг (- маса викиду після очистки, гті2 - до очистки), враховує усі показники якості атмосферного повітря, відображає вплив викидів як на коротких, так і на довгих

часових інтервалах, нелінійність ефекту "потужність викиду-вплив", нормування щодо окису вуглецю - речовини, яка у значній мірі е індикатор впливу на навколишнє середовище.

Показано, що застосування критерію т|0 33 навіть при оцінках ефективності очистки від однієї речовини (наприклад пилу) має сенс, бо 90% очистка від свинцю більш ефективна для навколишнього середовища, ніж така ж очистка від звичайного пилу.

Важлива властивість критерію % 33 попягає у тому, що вперше виникає можливість проводити аналіз негативної трансформації (очистки) речовин, тобто аварійних ситуацій, - такий аналіз в межах відомих критеріїв взагалі неможливий. Враховуючи, що при аварійних ситуаціях показники П01Н, уОТ№ Уотн внаслідок відображення в них різних аспектів впливу на середовище можуть бути як більше одиниці ( позитивна трансформація), так і менше одиниці (негативна трансформація), для аналізу аварійних ситуацій

введено таку форму критерію я:

1

Чтіп “ ^ ■ (2.5)

тіп {П0ТН, Уотн> ^отн)

Аналіз технології ЕЬага по проектах для Миронівської та Славян-ської ДРЕС дав значення їі0 33 відповідно 0.791 та 0.776 при штатній роботі. Для обох проектів заплановано однаковий рівень ступеня

вилучення оксидів сірки (гізо2=0-8) та азоту (tiNOx-0.75), але для проекту Славянської ДРЄС ступінь уловлювання амонійної солі нижчий. Вже ця проста оцінка показує недостатність визначення ефективності очистки лише за деякими частковими показниками.

За критеріями ті0 зз і Птіп аварійні ситуації кваліфікуються по трьох рівнях: перший - т|0 33<0, тітіп <0, другий -% 33>0, г)т|П<0, третій рівень лише умовно є аварійним, так як т)0 33>0, тіт,п>0, але зниження Г|0 зз перевищує допустиму норму.

Для процесу ЄЬага можливо виникнення аварійних ситуацій внаслідок відключення прискорювача електронів, інжектора аміачної води або уловлювача амонійної солі (таблиця 1). Розрахунок критеріїв Т)0 зз і r|mjn за проектом ЕПО газів від S02, NOx для Славянської ДРЕС Таблиця 1

І Варіант формування І комплексу речовин І Вихідний комплекс І речовин І Ло.зз І ІЧтіп

І І |1. Робота у штатному режимі|оксиди сірки та азоту, j [аміак, амонійні солі і і |+ 0.766 І І

і |2. Відключення подачі | аміаку та води | а) схема 1 | б) схема 2 |оксиди сірки та азоту, |сірчана кислота І-2.34 І- 0.67 І І- 11.5 І- 3.57 І І

І |3. Відключення подачі | аміаку | а) схема 1 | б) схема 2 І |оксиди сірки та азоту, |сірчана кислота |+ 0.56 |+ 0.49 і І І

І |4. Відключення прискорю-| вача електронів | а) без відключення води | б) з відключенням води Іоксиди сірки та азоту, |аміак, сульфат амонію 1+0.10 І+0.08 І 1-0.17 1-0.17 І І

І |5. Відключення уловлювача | амонійної солі І |оксиди сірки та азоту, |аміак, амонійні солі 1-0.16 І І- 3.08 І І

Примітка до таблиці: схема 1 - подача аміаку після опромінювання газу схема 2 - до опромінювання (застосовані дані фірМи ЕЬага).

Найбільш небезпечною є ситуація з відключенням одночасно інжектора та уловлювача; взагалі, як показує аналіз, мокре пиловловлювання при надійній роботі дозволяє запобігати аварійних ситуацій першого рівня. Екологічний аналіз (за критеріями ч0 зз та ) показує такі переваги мокрого пиловловлювання, які не є очевидні з суто технологічної точки зору. Можливість виникнення аварійних ситуацій за сучасних технологій очистки пов'язана з проміжними етапами трансформації, на яких створюються речовини, більш токсичні, ніж початкові та кінцеві. Це незапобіжна властивість складних, але високоефективних технологій. Але запобігти аварійні ситуації більш ніж можливо за рахунок влаштування відповідної системи контролю та управління.

Висунуто та обгрунтовано положення щодо запобігання аварійних ситуацій; своєчасне виявлення ознак аварійних ситуацій першого та другого рівня дозволяє перевести їх на третій рівень, себто система контролю та управління дозволяє запобігти аварійних ситуацій першого та другого рівня. Результати розрахунків максимально допустимого часу виявлення ознак аварії (та8) та відповідної мінімальної частоти контролю (ъконт) наведено у таблиці 2.

Параметри системи контролю для запобігання аварійних ситуацій першого та другого рівня.

Таблиця 2.

| Варіант аварійної | | ситуації за таблицею 11 2а І І І | 26 І І І 4а | 46 | 5

І хав>с І | 334.0 | 867.0 | 760.0 | 760.0 |102.0

І «конт.Гц | 3*10-3 |1.2*Ю-3|1.5*10-3|1.5МО-3| 0.5

В результаті досліджень на аналітичних та числових моделях встановлено деякі зв'язки між частковими показниками процесу ЄЬага, що впливають на рівень екологічної ефективності за крите-

рієм ті0 33; вплив ефективності уловлювання солі на критерій ті0 33 носить лінійний характер для процесу ЕЬага та у діапазоні ефективності уловлювання 0.7-0.98 при г|зО2=0.8 відображається співвідношенням:

%зз = 0.769 Т1(МН4)2304 (2.6)

Вплив т|зо2 та на гі033 за даними для

Славянської ДРЕС є конкуруючим. Рівняння, що відображає однаковий вплив на т)0 33 має вигляд:

^(NN4)2304 =1.194-0.1 94/Т|зо2 (2-7)

У розділі 2 наведено результати розробки технологічних

регламентів запуску та зупинки установки електронно-променевої очистки (ЕПО), що забезпечують мінімальні втрати ефективності за критерієм гі033. Запуск йде у послідовності ” уловлювач солі - інжектор - прискорювач", зупинка - у зворотному порядку у відповідності з часовою діаграмою.

3. Експвриметальне дослідження та математичне моделюваня ЕПО газів від оксидів сірки та азоту.

Проведено експериментальні дослідження процесу ЕПО газів на стенді з прискорювачем електронів ЕЛВ-4 з метою бияв-лення впливу вологи та питомої дози (нормованої на концентрації забруднювачів) на рівень конверсії 802 та ^Ох, а також дослідження на математичній моделі впливу концентрацій аміаку на ефективність за критерієм %33. Маломасштабний стенд, на якому проводились дослідження, складається з прискорювача електронів, реакційної камери, агрегата, що виробляє димові гази та вимірювальної схеми. Експерименти, виконані на сухих та вологих газах, показали вагомий влив вологості на ступінь конверсії N0* та вОг- Дані по вологим газам добре узгоджуються з результатами

відомих робіт у загальних зонах дослідження процесу конверсії за питомою дозою. Нелінійний характер залежності т|зо2 від питомої дози обумовлює можливість неоднозначного підходу до вибору робочої точки за дозою. Вибір робочої точки на ділянці, де питома

доза дорівнює 0.001 - 0.0016 Мрад м3/мг потребує високої стабільності дози опромінювання та концентрації забруднювачів; робота на ділянці з великими значеннями питомої дози потребує великих енерговитрат. Оптимальний за енерговитратами вибір робочої точки має враховувати можливість стабілізації режимів ЄПО, а також

імовірні втрати від зниження г[0 33.

Дослідження за методом математичного моделювання інжекції аміачної води показало асиметричний характер впливу коливань концентрації аміаку на рівень ефективності за критерієм т|033 (мал.1, ' коефіцієнт стехіометрії).

Як видно з малюнку 1, ті033 вагомо знижується при 15%- ому надміру аміаку (щодо Р?[,іц3=1.0); тобто невідповідність величини дози та концентрації аміаку при Кмнз - ^ має бути не більше 15%. Вплив надміру аміаку на г|0 33 залежить від засобу уловлювання солі (вологе чи сухе); нестача аміаку впливає на ц0 33 також пов'язано зі засобом уловлювання.

Ло.гз

0.8

КыНз

Мал. 1. Вплив концентрації' аміаку на ефективність за критерієм г(033

Вагоме зниження ті0 33 починається за 10% нестачею аміаку. Надмір та нестача аміаку у процесі ЕЬага дають різні наслідки;

надмір аміаку веде до викиду амиаку у атмосферу, нестача - до

викиду кислот та звідси витікає асиметричний вплив коливань концентрації аміаку на ефективність за т|033. При сухому уловлюванні маємо практично 100%-ий викид кислот у атмосферу, за вологого - біля 10%. Ці обставини визначають вимоги до стабільності та точності формування водно-аміачного потоку. Враховуючи можливі вади конструкції інжектора аміачної води слід перш за все запобігати нестачі аміаку.

4. Запровадження результатів досліджень у проект дослідно-промислової установки ЕПО газів від оксидів сірки та азоту Славянскої ДРЕС.

На основі попередніх досліджень обгрунтовано, що інжектор аміачної води для проекту ЕПО газів Славянської ДРЕС має бути виконано за багатофорсунковою схемою з пневморозпилювачами конструкції НДПІ "Енергосталь”; це дає значну надійність у запобіганні нестачі аміаку.Розглянуто п’ять варіантів компоновки інжектора, з яких вибрано варіант лінійного двостороннього подовжнього колекгору.Визначено довжину колектору, кількість форсунок (5-7), витрати аміачної води ( 5 м3/годину), витрати стисненого повітря (1300-1500 м3/годину).

Запровадження результатів, отриманих за експерименту та математичного моделювання, у проекти крупномасштабних установок очистки газів передбачав вирішення задачі встановлення просторово-часової відповідності основних параметрів та часткових показників процесу. Щодо процесу ЕЬага принцип відповідності параметрів сформульована таким чином: кожний мікрообсяг газу за час перебування у реакційній камері має отримати дозу опромінювання, концентрації аміаку та вологи -такі, що відповідають концентрації оксидів сірки та азоту за середнім установочним значення %0г- Лыох- ■

При дослідженні впливу коливань питомої дози (себто дози або концентрації оксиду сірки) на Пдог використана лінійна

апроксимація залежності їїз02~ ВДДОзог) 33 Даними експерименту:

{ 800Д/Сзо2 при Д/С$02 ~ 0 ~ 0.001;

ТІБОг = ^ 0-6846+146ин4ГЮз^302 ПРИ Д^ЄОг = 0-001 -0.00175 (4.1)

І 0.869+25.6Д/СЗО2 при Д/С302 ? 0.00175 - 0.005 Графічним методом, при амплітуді коливань питомої дози а (в межах другої та третьої ділянки) визначено, що відхил середнього значення т\5с>2 е'д установочного значення т\зог У центрі інтервалу коливань відповідає співвідношенню:

Лт1зо2 = а(^і - кг) (4-2)

Так як к-( = 146; а к2 = 25.6, то ^тізог = 120.4 • а За 66%- ого коливання ■ Сзо2 маємо 8%-ий відхил ті3о2 від установочного, а за 30% - ого коливання - 4% і це досить вагомі значення зниження ефективності за т|зо2.

Такі коливання концентрацій оксиду сірки у вигляді повільного дрейфу або у перехідних режимах роботи котлоагрегатів' досить реальні, що означає необхідність врахування розглянутої ситуації

при встановленні робочих параметрів ЕПО.

На математичній моделі за критерієм т)0 33 досліджено вплив часткового показника процесу ЕЬага Г|502 на гі0 33. Результати дослідження наведено на малюнку 2.

Розрахунки ті0 зз= 1(т|зо2), виконані для фіксованих значень: П(ЫН4)2Э04 = 94%, ЯЖз = 1.0±1%, т|мН„м0з = 94%, показують неадекватний характер зростання ефективності за частковими показниками процесу ЕЬага та за критерієм екологічної ефективності т)0 33: зростання ті502 без відповідної ефективності за т«мн4)2304 може призводити до падіння екологічної ефективності. Цей

результат підкреслює важливість та необхідність введення критерію %33 для загальної оцінки екологічної ефективності процесів очистки.

Ло 33 0.8 _

■ПБОг^ЫОх)

Мал.2. Вплив часткового показника ЛзогСПімОх) на критерій екологічної ефективності Г)0 33.

Для досягнення максимальної екологічної ефективності підбір часткових показників виконується таким чином, щоб забезпечити ЯК мінімум лінійну залежність Г|0 33 = f(T|S02)- При розробці регламентів роботи установки ЕПО розглянуті найгірші варіанти та комбінації варіантів відмов окремих пристроїв; перш за все це відключення інжектора аміачної води одночасно з уловлювачем солі. Модель аварійної ситуації у цьому випадку має вигляд:

( поти = 15.6 - 1.043 -10-3 Nab,

"І Твих = 0.46*Nab1-3+ 3.41'Nab + 16554 (4.3)

^ y(NH4)2S04 = 5.43*Nab + 15406 Тут Nab - кількість аварійних відмов першого та другого рівня.

Розрахунками встановлено лінійний вплив Nab на г)033 за співвідношенням: т)°0 33 = %33 - 6.2*10-5 Nab (4.4)

Тут ті°0 33 - ефективність в умовах відсутності відмов.

5. Розробка елементів моніторінгу атмосферного повітря.

Обгрунтована доцільність застосування критерію екологічної 15

ефективності не лише при очисці газів, а й при трансформації комплексів речовин у природному середовищі. Критерій ТІДВ ( аналог % 33) дає можливість оцінювати негативність чи позитивність трансформації комплексу А у комплекс В за впливом

на навколишнє середовище.

Встановлено ( за критерієм гіда). Що трансформація комплексу "оксиди сірки, оксиди азоту, аміак" в амонійні солі у природному середовищі при наявності опромінювання та вологи взагалі дає позитивні наслідки (при малих швидкостях трансформації); за високої швидкості трансформації на коротких часових інтервалах може виникати негативний вплив. Неповна трансформація також дає негативний вплив на атмосферу.Трансформація в02 -» ЄОз дає тід8 = -1.13, а N0 -> №02 дає тідВ = -3.66, себто маємо негативний результат.

Дослідження трансформації комплексу " оксиди сірки, оксиди

азоту, аміак" дають можливість прогнозу зміни впливу на середовище з боку цього комплексу при зміні атмосферних умов і ставлять основу для моніторінгу цього комплексу у атмосфері.

На основі досліджень співвідношень між потужністю викидів різного рівня, виконаних у розділі 2, .встановлено додатковий елемент моніторінгу джерел викидів забруднювачів у атмосферу: нормативи ГДВ (г/с, т/рік) встановлюються за умови досягнення концентрації забруднювача в зоні житла у приземному шарі не більше максимально разового ГДВ ( основний елемент ) та виконання умови за співвідношенням (2.1) (додатковий елемент ).

Виконання додаткового елементу моніторінгу передбачає визначення за даними вимірів та розрахунків значення ктех для відповідного джерела викидів. Розрахунки показують, що зростання ктех веде до більш жорсткого нормування. Другий додатковий елемент моніторінгу полягає у корекції співвідношення для визначення категорії небезпечності підприємства

(КНП): ічп

КНП = Е к, (_____Мі____) п (5.1)

1=1 ГДКсді

Тут п - показник, що залежить від класу небезпечності речовини, Мі -викиди т/рік, ГДКС д і - середньодобова ГДК,І -індекс речовини, к| - поправочний коефіцієнт, введення якого обгрунтовано у дисертації необхідністю врахування коливань викидів. Для найбільш поширених випадків к, дорівнює 1.35 (п = 1.7), 1.15 (п = 1.3), 1.0 (п = 1.0), 0.95 (п = 0.9).

Обгрунтовано необхідність використання оцінок за критерієм ті0 з, та наведених елементів моніторінгу джерел викидів за оцінками впливу на навколишнє природне середовище проекту-ємих об'єктів.

Загальні висновки

1. Розроблено метод аналізу екологічної ефективності очистки (трансформації) газів від забруднюючих речовин на основі критерію, що враховує всі показники якості атмосферного повітря та найбільш важливі екологічні ефекти, зокрема "потужність викиду - вплив". Застосування критерію т|0,, дає можливість як оцінки ефективності очистки газів від комплексу речовин і аналізу аварійних ситуацій, так і визначення позитивних чи негативних наслідків трансформації комплексу речовин у природному середовищі.

2. Встановлено ряд важливих зв'язків між середньою, максимальною та мінімальною потужністю викидів, а також вплив

коливань викидів на середнє значення їх дії на атмосферу.

3. Аналіз технології ЕЬага за критерієм ті0 п розробленої стосовно проектів ЕПО газів від оксидів сірки та азоту для Миронівської та Славянської ДРЕС, показав, що ця технологія більш ефективна (ті0 зз =+0.791 і Ло зз =+0.775) ніж технологія з отриманням кислот ОПозз= +0.56). Встановлена можливість виникнення аварійних ситуацій трьох рівнів, визначених за критеріями т|0 33 та Т|тіп )■ Висунуто та обгрунтовано положення про можливість запо-

бігання аварійних ситуацій першого та другого рівнів переведенням їх на менш небезпечний третій рівень.

4. На дослідній установці отримано експериментальну залежність конверсії оксидів сірки та азоту від питомої дози та рівня вологи. За математичного моделювання з використанням експериментальної залежності встановлено, що в умовах коливань дози або концентрації оксидів сірки та азоту, відхил середнього значення конверсії від значення конверсії у середині інтервалу коливань становить 4-8% від максимального. За математичного моделювання встановлені залежності По зз= ^ічиз). Ло зз = f(%o2). г|0 33= f(T|(NH4)2S04)> Щ° Дає можливість оцінювати вплив коливань технологічних параметрив на екологічну ефективність. Показано, що зростання конверсії при фіксованих інших показниках процесу

Ebara може призвести до зменшення ефективності за критерієм

%33-

5. Обгрунтована необхідність введення додаткових умов щодо зв'язку середньої та максимальної потужності викидів при нормуванні потужності викидів (r/с, т/рік). Встановлено, що трансформація комплексу у амонійні солі за малих швидкостей трансформації є позитивна, великі швидкості трансформації дають короткочасний негативний вплив.

6. Результати роботи запроваджено у проекти установок ЕПО газів від оксидів сірки та рзоту для Миронівської та Славянської ДРЕС, а також можуть бути використані для формування системи моніторінгу атмосфери та джерел викидів у атмосферу і оцінки очисних установок за проектними рішеннями.

Основний зміст дисертації викладено у слідуючих роботах

1. Шило В.В., Быков A.M., Шмандий В.М., Гальчук М.Г. Сравнительный анализ воздействия промышленных предприятий региона на окружающую среду // Сер.: Загрязнение и охрана природной

срєо>л/. - -- 7с-

2. Шило В.В., Сагайдак М.В., Файнштейн О.Л. Екологічні аспекти

електронно-променевої очистки газів від окисів сірки та азоту/І Ойкумена (Київ). -1994. №5, -С. 77

3. ШилоВ.В., Шмандий В.М., Гальчук Н.Г. Нормирование выбросов вредных веществ промышленного комплекса, включающего предприятия теплоэнергетики // Использование вычислительной техники для решения проблемы охраны окружающей природной среды в теплоэнергетике: тез. докл. конф.: - Киев, 1986.-С. 93-96.

4. Шмандий В.М., Шило В.В., Гальчук Н.Г. Влияние выбросов в атмосферу некоторых промышленных предприятий на теплоэнергетические комплексы // Современные методы и средства контроля атмосферы и перспективы их развития: тез. докл. Всесоюз. науч,--техн. конф.: - Киев, 1987. С. 82-83.

5. Шмандий В.М., Шило В.В., Гальчук Н.Г. К вопросу снижения уровня загрязнения атмосферы в городах теплоэнергетическими комплексами // Использование вычислительной техники для решения проблемы охраны окружающей природной среды в теплоэнергетике: тез. докл. конф.: Ч. 1. - Севастополь, 1988: - С. 42.

6. Файнштейн А.Л. Ровенский А.И., ШилоВ.В. Электронно - лучевая технология обезвреживания газов от оксидов серы и азота // Докл. конф. по комплексному использованию золошлаковых отходов и пробл. охраны атмосферы от выбросов теплоэлектростанций, Минэнерго Российской Федерации,-Дагомыс/М:, 1992.-С. 98-100.

7. Шило В.В. Исследование и реконструкция критериев оценки антропогенных выбросов, загрязняющих атмосферу//Актуальные вопросы охраны окружающей природной среды: тез. докл. Междунар. конф.: Ч. 2: - Кременчуг, 1994. - С. 88 - 91

8. Шило В.В., Шмандий В.М., Сагайдак М.В. Моделирование базисных элементов регионального и общенационального мониторинга атмосферы//Актуальные вопросы охраны окружающей природной среды: тез. докл. Междунар. конф.: 4.1, - Кременчуг, 1994. - С 56-58.

9.'Файнштейн А.Л. Шило В.В., Сагайдак М.В., Исследование особенностей электронно-лучевой технологии трансформации и улавливание газообразных антропогенных выбросов в атмосферу И Актуальные вопросы охраны окружающей природной среды: тез. докл. Междунар. конф.: Ч. 2. - Кременчуг, 1994. - С. 55 - 57

10. Шило В.В. Регулирование выбросов от совокупности источников различной мощности // Актуальные вопросы охраны окружающей природной среды: тез. докл. Междунар. конф.: Ч. 2. - Кременчуг, 1994. - С. 71 -73

Shilo V.V. A method for ecological analysis of gas cleaning technologies and transformation of harmful substances in atmosphere.

A thesis to be conferred a scientific degree of PH. D.

( Engineering ) in speciality 05.23.03 - Heat supply, ventilation, air conditioning, gas supply, acoustics and illuminating technology and in speciality 11.00.11 - Environment control and rational use of natural resources . Kharkov State Technic Academy of Building and Architecture, Kharkov 1995.

The thesis is being defended on the basis of 10 scientific papers

The thesis is devoted to development of a method for ecological

analysis of cleaning technologies and transformation of

substances in atmosphere. Some parameters, optimal from power

consumption point of view have been determined for Ebara gas

Treatment technology. The results of the work have been used in

engineering the E-beam pilot plant for Slavyanskaya power station. Ключові слова: метод екологічного аналізу, газоочисні технології.

ШилоВ.В. Метод экологического анализа газоочистных технологий и трансформации вредных веществ в атмосфере.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности - 05.23.03 - теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение, акустика и осветительная техника и 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Харьковский Государственный Технический Университет Строительства и Архитектуры. Харьков, 1995 г

Защищается диссертация на основе 10 научных работ, содержащая разработку метода экологического анализа газоочистных технологий и трансформации вредных веществ в атмосфере. Определены некоторые оптимальные по энергозатратам значения параметров газоочистного процесса Ebara.

Результаты работы внедрены в проект опытной газоочистной установки ЭЛО для Славянской ГРЭС.

Ключові слова: метод екологічного аналізу, газоочисні технології.