По сложившимся в настоящее время представлениям при анализе газовых продуктов процессов термообработки и сжигания твёрдых топлив можно выделить пять основных групп веществ, ответственных за загрязнение воздушной среды.
Первая группа – это твердые частицы, выносимые из зоны термообработки или горения газовыми потоками. Это может быть несгоревшая пылевидная фракция топлива, частицы угля, сажа. В виде аэрозолей твердые частицы оказывают вредное влияние на организм человека.
Вторая группа – это оксиды серы (SO2 и SO3). Соединяясь в атмосфере с парами воды, оксиды серы образуют сернистую и серную кислоты, что приводит к выпадению кислых дождей, губительно действующих не только на здоровье человека, но и на разрушение стальных конструкций, строительных материалов, на жизнедеятельность растений и урожайность сельскохозяйственных культур.
Третья группа -это оксиды азота (NO и NO2). В больших концентрациях эти оксиды вступают в реакцию с гемоглобином крови, в малых – вызывают раздражение слизистых оболочек. Реагируя с атмосферной влагой они образуют азотную кислоту, которая вызывает коррозию металла. Под воздействием солнечной радиации оксиды азота вступает в реакцию с несгоревшими углеводородами с образованием фотохимического смога.
Четвертая группа – это оксид углерода (II), формальдегид и органические кислоты (продукты неполного сгорания угольного топлива). Монооксид углерода (СО) – токсичное вещество, высокие концентрации которого в воздухе могут привести к физиологическим и паталогическим изменениям в организме человека. Формальдегид обладает высокой токсичностью, оказывает сильное действие на центральную нервную систему.
Пятая группа – это углеводороды и их производные. Предельные углеводороды от метана СН4 до декана С10Н22 не относятся к загрязняющим веществам. Непредельные углеводороды (этилен С2Н4 и его гомологи) относятся к 3 и 4 классу опасности. Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи) являются основным источником канцерогенной опасности. К гидроксильным производным ароматических углеводородов относится фенол, выбросы которого в атмосферу также жестко регламентированы.
Содержание токсичных веществ в газообразных продуктах зависит не только от химического состава угольного топлива, но и от крупности и условий его термообработки или сжигания в конкретных типах топочных устройств.
Цель работы – экологическая оценка отходящих газов при термообработке и сжигании брикетов из антрацитового штыба и комплексного связующего из отходов ЦБК.
Для холодного брикетирования антрацитовых штыбов использовали малотоксичное гидрофобное комплексное связующее на основе модифицированных технических лигносульфонатов (МЛС) и таллового пека (ТП) [1].
Термообработку сырых брикетов осуществляли при температуре 220 ºС, а сжигание брикетов при 800 ºС на специальном лабораторном стенде, включающем: электрическую трубчатую печь с терморегулятором и кварцевой трубой, стеклянный приемник, электрический аспиратор, стеклянную гребенку, набор барботеров и трубок с растворами и сорбентами, уравнительную склянку и газовые бюретки, медицинский шприц, технические весы, газожидкостной хроматограф марки «Хром-5».
Температурный контроль при термообработке и сжигании брикетов осуществляли при помощи термопары с самопишущим потенциометром КСП. Пробы газообразных веществ для хроматографического анализа отбирали в моменты интенсивного выделения летучих веществ при термообработке сырых брикетов и горения топлива в соответствии с ГОСТ 14920-79 [2], который устанавливает метод определения компонентного состава сухого газа, содержащего углеводороды С1–С5, а также неуглеводородные компоненты (водород, кислород, азот, углекислый газ, окись углерода, сероводород).
Содержание ароматических углеводородов, фенола, формальдегида, двуокисей серы и азота в отходящих газах при термообработке и горении брикетов определяли в соответствии с РД 52.04.186-89 [3].
Результаты анализов отходящих газов при термообработке сырых брикетов и сжигании готовых брикетов представлены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, в отходящих газах отмечено незначительное присутствие таких токсичных веществ, как сернистый ангидрид, фенол, формальдегид, углеводороды ароматические – бензол и его производные.
При внедрении новой технологии брикетирования необходимо соблюдение технических нормативов выбросов вредных воздействий в атмосферный воздух. При этом должны предусматриваться улавливание, утилизация и обезвреживание вредных веществ, а также выполнение других требований по охране воздуха, чтобы совокупность выбросов не привела к превышению предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Для тех веществ, которые оказывают немедленное, но кратковременное раздражающее действие (до 20 мин), устанавливают максимально разовые ПДКм.р. Для веществ, оказывающих вредное влияние при накоплении в организме, устанавливают среднесуточные ПДКс.с.
ПДК, установленные для рабочей зоны, по санитарно-гигиеническим требованиям, как правило, значительно больше, чем ПДК для населенных мест. Это объясняется тем, что на предприятии люди проводят только часть суток. При одновременном присутствии в воздухе нескольких вредных веществ, что обычно имеет место, некоторые вещества обладают эффектом суммирующего действия.
Таблица 1
Компонентный состав отходящих газов при термообработке и сжигании брикетов из антрацитового штыба на основе комплексного связующего МЛС ТП
|
Компонентный состав отходящих газов |
Содержание отходящих газов, мг/м3 |
|||
|
При термообработке сырых брикетов |
При сжигании готовых брикетов |
|||
|
6 % связующего |
8 % связующего |
10 % связующего |
8 % связующего |
|
|
Ангидрид сернистый, SO2 |
1,95 |
2,25 |
2,60 |
2,80 |
|
Оксиды азота, NО, NO2 |
не обн. |
0,10 |
0,04 |
0,01 |
|
Оксид углерода, СО |
не обн. |
не обн. |
не обн. |
0,03 |
|
Сумма бензиновых углеводородов |
9,94 |
14,84 |
2,8 |
10,5 |
|
Формальдегид, НСОН |
0,014 |
0,037 |
0,400 |
не обн. |
|
Фенол, С6Н5ОН |
0,019 |
0,100 |
0,380 |
0,013 |
|
Бензол, С6Н6 |
0,42 |
0,90 |
0,14 |
0,48 |
|
Толуол, С6Н5СН3 |
0,24 |
1,60 |
0,20 |
0,40 |
|
Ксилол, С6Н4(СН3)2 |
0,10 |
0,06 |
0,02 |
0,08 |
Эффектом суммации применительно к табл. 1 обладают следующие вещества: формальдегид и фенол; диоксид азота и формальдегид; оксид углерода, диоксид азота и формальдегид; сернистый ангидрид и диоксид азота; сернистый ангидрид, оксид углерода, фенол и диоксид азота; сернистый ангидрид и фенол.
В табл. 2 приведены ПДК для вредных веществ, представленных в табл. 1.
Таблица 2
ПДК для веществ, обнаруженных при анализе газов, выделяющихся при термообработке и сжигании брикетов со связующим МЛС – ТП
|
Вещества |
Для населенных мест, мг/м3 |
Для рабочей зоны, мг/м3 |
|
|
ПДКм.р. |
ПДКс.с. |
ПДКр.з. |
|
|
Ангидрид сернистый, SO2 |
0,5 |
0,05 |
10,0 |
|
Оксиды азота (в пересчете на NO2) |
0,2 |
0,04 |
2,0 |
|
Оксид углерода, СО |
5,0 |
3,0 |
10,0 |
|
Бензин (в пересчете на углерод) |
5,0 |
15,0 |
- |
|
Формальдегид, НСОН |
0,035 |
0,003 |
0,5 |
|
Фенол, С6Н5ОН |
0,01 |
0,003 |
0,3 |
|
Бензол, С6Н6 |
0,3 |
0,1 |
5,0 |
|
Толуол, С6Н5СН3 |
0,6 |
- |
50,0 |
|
Ксилол, С6Н5(СН3)2 |
0,2 |
0,2 |
50,0 |
Из сравнения данных табл. 1 и 2 видно, что содержание вредных веществ в отходящих газах, выделяющихся при термообработке и сжигании брикетов, не превышает ПДК их концентраций в рабочей зоне при расходе связующего от 6 до 10 %, что свидетельствует о низкой токсичности разработанного связующего МЛС – ТП. Эффект суммирующего воздействия вредных веществ (определение суммарной концентрации групп веществ) в настоящей работе не рассматривался.
Библиографическая ссылка
Евстифеев Е.Н., Попов Е.М. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ И СЖИГАНИИ ТЕРМООБРАБОТАННЫХ БРИКЕТОВ ИЗ АНТРАЦИТОВОГО ШТЫБА И КОМПЛЕКСНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ИЗ ОТХОДОВ ЦБК // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8-3. – С. 77-79;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=5947 (дата обращения: 19.04.2024).