CC BY
118
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА ТОКСИЧНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ С СУДОВ
Вострикова Марина Александровна
канд. тех. наук, доцент Краснодарского государственного университета
культуры и искусств, РФ, г. Краснодар E-mail: marishavostrikova@yandex. ru
TOPICAL ISSUES OF REDUCING AIR POLLUTION BY TOXIC COMPONENTS OF EXHAUST EMISSIONS FROM SHIPS
Marina Vostrikova
candidate of Science, Associate Professor of Krasnodar State University of Culture
and Arts, Russia Krasnodar
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается остро стоящая проблема загрязнения атмосферы токсичными компонентами отработавших газов судовых энергетических установок. Приведена характеристика вредных выбросов и анализ влияния на окружающую среду.
ABSTRACT
The article deals with acute standing problem of toxic pollution exhaust gas components of ship power plants. The characteristic emissions and analysis of the impact on the environment.
Ключевые слова: морские суда; выбросы; токсичность.
Keywords: ships; emissions; toxicity.
Развитие судоходства на водных путях привело к строительству нового, современного флота с мощными энергетическими установками. Массовая эксплуатация такого флота сопровождается интенсивным ростом его воздействия на окружающую среду.
Один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на природную среду, является морской транспорт. Услуги
морского транспорта играют важную роль в экономике и в жизни людей. При всей важности транспортного комплекса необходимо учитывать его весьма значительное негативное воздействие на природные экологические системы. Ежегодный рост морских судов влечет за собой увеличение объема сжигаемого ими топлива, а, следовательно, к большим выбросам токсичных компонентов с отработавшими газами.
Морские порты являются неорганизованными источниками загрязнения воздушного бассейна твёрдыми и газообразными веществами. Одним из важных показателей степени влияния вредных выбросов дизельных установок судов на окружающею природную среду является уровень их приземных концентраций в атмосферном воздухе в непосредственной близости к судовым фарватерам, местам скопления флота, портам. Интенсивность загрязнения атмосферного воздуха и эмиссия загрязняющих веществ зависят от объёмов и видов основных перерабатываемых грузов, технологии их перегрузки (крановая, конвейерная). Результаты огромного количества исследований показывают, что содержание в воздушной среде оксида углерода, оксидов азота, оксидов серы превышает допустимые максимально-разовые концентрации для атмосферного воздуха. Это свидетельствует о существенном загрязнении воздуха морскими судами [3].
Огромную роль в загрязнении атмосферного воздуха играют дизели и котлы морских судов, которые до сих пор остаются наиболее эффективными в энергетическом смысле. Так, при сгорании дизельного топлива выделяется оксид углерода (II), оксиды азота, углеводороды, оксиды серы, альдегиды, сажа.
При работе судовых энергетических установок в атмосферный воздух выбрасываются выпускные газы главных двигателей и котлов морских судов, токсичность которых определяется как сортом топлива, так и условиями его сгорания. Применение тяжелых топлив, с высоким содержанием серы, способствует уменьшению эксплуатационных затрат на топливо, но при этом повышается загрязнение окружающей среды сернистым и серным ангидридом,
увеличивается износ и число отказов судовых энергетических установок. Отработавшие газы дизелей обладают достаточно высокой токсичностью из-за повышенного содержания оксидов азота, оксидов серы, сажи и альдегидов [2].
Выброс в атмосферу отработавших газов судовых энергетических установок является следствием и естественным условием функционирования двигателей внутреннего сгорания. По своей природе отработавшие газы дизелей представляют собой очень сложную смесь паров, газов, капель жидкостей и частиц. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат около 270 веществ, часть из которых является нетоксичными. При использовании углеводородных топлив нефтяного происхождения и атмосферного воздуха в качестве окислителя отработавшие газы дизельных и котельных установок состоят на 99,2 % из нетоксичных компонентов — продуктов неполного сгорания (диоксид углерода СО2 и водяной пар Н20) и воздуха с пониженным содержанием кислорода О2.
Все токсичные компоненты, образующиеся в судовых дизелях и котлах, можно разделить на две группы. К первой группе относятся продукты неполного сгорания топлива — это монооксид углерода, углеводороды, альдегиды, сажа. Токсичные компоненты второй группы образуются в результате полного окисления химических элементов, входящих в состав топлива и воздуха — оксиды азота N0 и серы 80х [2].
Судовые дизели и котлы, которые находятся в эксплуатации, требуют постоянного поиска эффективных способов снижения токсичности отработавших газов, в первую очередь, выбросов оксидов серы.
Ущерб, который наносится живой природе атмосферными загрязнениями тяжело оценить. Однако, гибель лесов, загрязнение водных объектов, распространение аллергических заболеваний, нарушение биологического равновесия в экосистемах в большей степени связаны с высокими концентрациями агрессивных примесей в атмосфере. Некоторые компоненты отработавших газов судовых дизелей обладают сильными токсикологическими свойствами и могут вызывать тяжелые заболевания у людей. Это приводит к
необходимости вводить строгие ограничения на их содержания в отработавших газах. Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосферы. Однако по вине человечества ежегодно в атмосферу выбрасывается миллионы тонн оксидов азота, оксидов серы, сажа, соединения тяжелых металлов, водяной пар.
Таким образом, проанализировав состав отработавших газов, можно прийти к выводу, что присутствие сравнительно небольшого по объему, но опасного по воздействию количества вредных веществ, выбрасываемых с судов, оказывает значительное влияние на состояние здоровья человека и окружающую среду, особенно в крупных портовых центрах.
Существует достаточно технологий, которые снижают выбросы и токсичность компонентов отработавших газов морских судов, рассмотренных в данной статье. Наиболее известные и эффективные — мокрые методы, сухие методы, очистка топлива от серы, регулировка рабочих и режимных параметров. С их помощью можно добиться существенного снижения выбросов оксидов серы, оксидов азота, оксидов углерода в результате работы судовых энергетических установок.
Предварительная очистка топлива от соединений серы — технически эта технология освоена, но процедура очень дорогостоящая.
Топливоподготовка и регулировка режимных параметров — к этим методам (для транспортных систем) возможно отнести изменение конструктивных параметров (форма камеры сгорания, усовершенствование форсунки и др.), применение рециркуляции отходящих газов, использование различных катализаторов, применение водотопливных эмульсий.
Наиболее распространенный метод — мокрый процесс, когда уходящие газы, например, барботируют через раствор известняка, в результате чего образуются сульфит или сульфат кальция; к простейшим мокрым методам относятся абсорбция с помощью воды, а также более емких поглотителей органического происхождения (ксилидин, диметиланилин и др.) или водных растворов неорганических веществ (щелочи, аммиачная вода, известняковая и
известковая пульпа и др.). Преимущества мокрых методов очистки заключается в их высокой эффективности, дешевизне реагентов, возможности одновременного улавливания летучей золы, относительно малых массогабаритных показателях установок. К мокрым методам относятся содово-электролитический, содово-сульфитный Шова-Денко, цитратный и метод Веллман-Лорд.
Также эффективен метод использования скруббера, который в значительной степени уменьшает выбросы оксидов серы. 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.
Применение сухих методов очистки. Процесс улавливания отходящих газов из продуктов сгорания твердыми сорбентами происходит за счет преимущественной ее адсорбции поверхностью сорбента. Поэтому, как величина, так и характер поверхности сорбентов играют важную роль при очистке газа сухими методами. К наиболее разработанным и перспективным методам очистки дымовых газов от оксидов серы, оксидов азота с применением углеродных сорбентов относятся методы Рейнлюфт, Бергбау-Форшунг и окисно-медный. В качестве сорбентов при сухих методах очистки применяются различные марки активированных углей, силикагели, синтетические смолы и другие. Процесс поглощения газов происходит на поверхности твердых сорбентов и сопровождается капиллярной конденсацией и химическими реакциями (хемосорбция). К сожалению, установки сухих методов очистки имеют большие массогабаритные показатели и более высокую удельную стоимость очистки.
Главными аппаратами, обеспечивающими эффективность работы схемы очистки дымовых газов от газообразных примесей при использовании мокрых методов, являются абсорберы, а сухих методов — адсорберы. Конструкции абсорберов весьма многообразны, однако, для очистки продуктов сгорания наиболее часто применяются абсорберы поверхностные, насадочные,
барботажные (в том числе и с подвижной насадкой) и абсорберы (скрубберы) Вентури [1].
В результате использования технологий очистки, рассмотренных в данной статье, можно добиться радикального снижения выбросов.
Список литературы:
1. Комплексная очистка дымовых газов теплогенерирующих установок. Монография. / Комиссаров К.Б., Лутков С.А., Филь А.В. Ростов н/Д.: Филиал ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» в г. Ростове-на-Дону, 2007. — 134 с.
2. Носков А.С. Технологические методы защиты атмосферы от вредных выбросов на предприятиях энергетики: Аналит. обзор / А.С. Носков, З.П. Пай / СО РАН. ГПНТБ, Ин-т катализа имени К.Б. Борескова; Отв. редактор чл.-кор. РАН В.Н. Парамон. Новосибирск, 1996. — 156 с.
3. Щавелев Д.В. Экологически безопасный судовой двигатель / Д.В. Щавелев // Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи / Сб. материалов. М.: ГАО ВВЦ, 2004. — С. 262—264.
