Научная статья на тему 'О величине санитарно-защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей'

О величине санитарно-защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
24
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «О величине санитарно-защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей»

1. Полная потребность в кислороде нерастворенных веществ, выделенных из бытовых сточных вод, равняется приблизительно 1 г кислорода на 1 г летучих веществ осадков-

2. Скорость окисления нерастворенных веществ в 2—2х/г раза меньше, чем скорость окисления бытовых сточных вод. Константа скорости их окисления равна приблизительно 0,05—0,04 (вместо 0,1, обычно принятой для бытовых сточных вод).

3. Стабилизированные осадки речных отложений имеют меньшую полную потребность в кислороде (если считать ее на единицу летучих веществ). Пробы осадков из глубины отложений имели биохимическую потребность в кислороде, равную лишь нескольким миллиграммам на 1 г летучих веществ.

Преимущества прямого метода определения биохимической потребности в кислороде заключаются в следующем:

1. Простота и быстрота необходимых манипуляций.

2. Возможность вести работу с одной и той же пробой сточной жидкости за весь период ее окисления и устанавливать количество поглощенного жидкостью кислорода в любой момент.

3. Возможность вести определение биохимической потребности в кислороде сточной жидкости любой концентрации без разведения.

4. Отсутствие аналитических трудностей, связанных с необходимостью определять растворенный кислород в жидкостях, содержащих окислители, восстановители или другие вещества, мешающие этому определению. Это делает прямой метод особенно ценным для определения биохимической потребности в кислороде ряда промышленных сточных вод.

Имеются все основания полагать, что прямой метод найдет широкое применение в санитарной и санитарно-технической практике-

М. С. ГОЛЬДБЕРГ

О величине санитарно-защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей

Из Института общей и коммунальной гигиены АМН СССР

Возвращение к прерванному войной социалистическому строительству в нашей стране, необходимость реконструкции и восстановления разрушенных гитлеровцами фабрик и заводов потребовали пересмотра тех санитарных требований к строительству, которые разрабатывались с учетом условий военного времени. Сюда относится и вопрос о величине санитарно-защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей.

Четвертым пятилетним планом предусматривается программа форсированного строительства и восстановления крупных, средних и малых электростанций. Подавляющая часть электростанций и теплоэлектроцентралей будет работать на местных »видах топлива (бурые, многозольные и низкокалорийные угли, сланцы и торф). Если учесть, что ежегодное потребление электростанциями угля и торфа составит около 60 млн. т, то становится понятным, что перевод станций на местное топливо дает огромные экономические выгоды в связи с освобождением транспорта от излишних перевозок топлива. Вместе с тем сжигание низкосортного топлива в топках крупных котельных, электростанций и теплоэлектро-

дентралей сопровождается загрязнением атмосферы населенных мест золой, частицами несгоревшего угля и сернистым ангидридом.

При сжигании угля на решетке (слоевое сжигание) через трубы выбрасывается 20—35% всей золы. При сжигании же угля в пылевидном состоянии (камерное сжигание), применяемом на современных электростанциях и теплоэлектроцентралях, осаждение пыли в газоходах котла невелико, вследствие значительных скоростей движения газов, поэтому в атмосферу выбрасывается 80°/« всей золы, содержащейся в топливе. Так, например, теплоэлектроцентраль, сжигающая 1 500 г в сутки подмосковного угля с зольностью 25°/о, при отсутствии золоулавливания выбрасывает ежедневно в атмосферу 300 т, или 20 железнодорожных -вагонов золы (1 500 X 0,25 X 0,8 = 300).

Рис. 1. Мелкая летучая зола. Увели- Рис. 2. Крупная летучая зола,

чение 400х Увеличение 400х

\

Дисперсность выбрасываемой пыли зависит от формы сжигания топлива. При сжигании кускового топлива частицы до 50 составляют 5—10°/о общей массы летучей золы. При сжигании пылевидного топлива в выбросе преобладает мельчайшая пыль. Так, например, при ориентировочном микроскопическом определении дисперсности пыли, выбрасываемой Сталинградской ГРЭС, 'было найдено следующее процентное содержание отдельных фракций (14 000 измерений): до 1 р- — 47,8%; 1—5 ч — 34,2%; 5—10 ^ — 7,8%; 10—20» ц — 4,7%; 20—40 и-—2,7%; 40—60 р.—1,3%; 60—90 н- —0,9%; свыше 90 ц — 0,6% Следовательно, мельчайшие фракции (до 5 р.), могущие проникать в легкие, составляют 82% всей массы пыли.

Специфическим признаком выброса пылевидных топок является наличие пустотелых шариков летучей золы. Это объясняется тем, что, вследствие высокой температуры в топке, частицы топлива и золы расплавляются и, находясь во взвешенном состоянии, принимают сферическую форму (рис. 1 и 2). Под влиянием дальнейшего нагревания летучие вещества переходят в газ, который проникает наружу через капиллярные отверстия, разрыхляя оболочку частицы или разрывая ее. Образующиеся в связи с этим пустотелые шарики с малым удельным весом и сильно развитой поверхностью легко увлекаются потоком газов и выносятся ;в атмосферу. Чем выше температура топки и ниже точка плавления золы, тем больше шарообразных частиц содержится в выбросе. Так как более мелкие частицы топлива скорее расплавляются, чем более крупные, то количество сферических частиц зависит также от степени раздробления топлива. Поэтому наибольшее количество таких частиц обнаруживается в выбросе пылевидных топок, в которых

и температура значительно выше, чем при сжигании кускового топлива на решетке. Наряду с этим, в выбросе содержатся частицы несгорев-шего угля, вследствие механического недожога, доходящего в неблагоприятных случаях до 10—12%- Химический состав золы обусловливает ее пеструю окраску, обязанную прежде всего наличию железа и марганца. Поэтому чаще всего встречаются светложелтые 'частицы с переходом в коричневый и красно-коричневый тон. Встречаются также и прозрачные частицы кварца.

До последнего времени для изучения загрязнения атмосферного воздуха пылью электростанций и теплоэлектроцентралей применялись только седиментационные сосуды. Проведенные с их помощью наблюдения с несомненностью доказывают, что только на расстоянии не менее 2 км от электростанций и теплоэлектроцентралей наблюдается значи-

тельное уменьшение количества оседающей пыли. Однако для полной гигиенической оценки запыленности воздуха седиментационные сосуды недостаточны, так как основная масса дисперсной фазы аэрозолей проносится ветром в горизонтальном направлении мимо сосуда. Это легко доказывается путем одновременной экспозиции вертикальных и горизонтальных стекол при помощи флюгера, разработанного автором сов-место с действительным членом Академии наук Эстонской ССР Н. М. Томсо'Ном. Из рисунка видно, насколько неправильно было бы оценивать степень запыленности воздуха по количеству пыли, оседающей на горизонтальной поверхности. В то время как горизонтальное стекло (рис. За) осталось почти чистым, вертикальное (рис. 36) за 1 час экспозиции на расстоянии 0,5 км от теплоэлектроцентрали покрылось таким густым слоем пыли, что количество ее не поддается подсчету под микроскопом.

Применение портативных электроаспираторов конструкции Н. М. Том-сона позволило нам впервые в ноябре 1946 г. получить необходимые для гигиенической оценки запыленности воздуха объемные концентрации пыли в окружности одной из теплоэлектроцентралей, работающей на тощем угле, не имеющей золоуловителей и выбрасывающей в атмосферу около 200 т пыли в сутки. Нами установлено, что при расстоянии от теплоэлектроцентрали в 0,5 км концентрация пыли составляла 5,94 мг/м3, при расстоянии в 1 км — 3,11 мг/м3, в 2 км — 1,21 мг/м3, в 3 км — 0,47 мг/м3.

Из приведенных цифр видно, что даже на расстоянии 3 км от теплоэлектроцентрали концентрация пыли почти вдвое превышает концентрацию ее в чистом воздухе населенных пунктов (0,25 мг/м8). По данным ОоЬзоп, при концентрации копоти и пыли более 2 мг/м3 потеря дневной освещенности может превышать 0,9. Необходимо принять так-

Рис. За. Горизонтальное стекло

Рис. 36. Вертикальное стекло

же во внимание высокую степень дисперсности выбрасываемой теплоэлектроцентралью пыли и содержание БйОг в золе тощего угля в количестве 42,5%. Как известно, в настоящее время установлено, что предельно допустимые концентрации нетоксической пыли в цехах не должны превышать: а) 2 мг/м3 для видов пыли, содержащих кварц в количестве свыше 50% (пыль кварца, песка, кварцита и др.); б) 10 мг/м3 для всех остальных видов пыли. Учитывая все эти данные, нужно признать концентрации пыли, найденные в окружности теплоэлектроцентрали, весьма значительными для открытой атмосферы и крайне неблагоприятными в гигиеническом отношении.

Так как современная техника еще не обеспечивает 100% очистки дымовых газов от золы, то даже при устройстве наиболее совершенных золоуловителей большее или меньшее количество летучей золы и несгс,-ревших угольных частиц (так .называемый остаточный выброс) все же поступает с дымовыми газами в атмосферу. Величина этого выброса из пылевидных топок промышленных котельных, электростанций и теплоэлектроцентралей различной мощности, в зависимости от зольности топлива и коэфициента очистки газов, колеблется от 2,4 до 648 т в сутки для наиболее мощных станций, работающих на низкосортном топливе. 'Нужно принять во внимание также, что на практике электрофильтры редко дают коэфициент полезного действия выше 75%, мультициклоны — 65%, а циклоны типа1 Давидсона — 40%. Особенно капризным аппаратом является электрофильтр, по отношению к которому нужно иметь в виду, что с ростом нагрузки котла эффективность электрофильтра падает под влиянием повышения скоростей движения газов и увеличения содержания горючих в уносе. Так, например, испытание электрофильтра на Киевской теплоэлектроцентрали в 1937 г. показало, что при нагрузке в 5 мгвт коэфициент полезного действия электрофильтра составляет 88%, при нагрузке в 8 мгвт он снижается до 70% и, наконец, при нагрузке в 10 мгвт падает до 55%. Таким образом, именно в то время, когда особенно велик выброс пыли с дымовыми газами в атмосферу, электрофильтр по своей эффективности снижается до уровня обычного циклона.

Следующей составной частью выброса является сернистый ангидрид, содержание которого зависит от сернистости топлива и способа его сжигания, определяющего степень выгорания серы. При сжигании кускового угля 80—85%, а при сжигании угольной пыли практически вся сера, содержащаяся в топливе, переходит в сернистый ангидрид. Так, например, электростанция мощностью в 50 мгвт, работающая на подмосковном угле, выбрасывает в атмосферу около 36 000 т ЭОг в год, что соответствует 56 000 т в год серной кислоты или около 100 т сернистого ангидрида в сутки.

При гигиенической оценке загрязнения атмосферы сернистым ангидридом необходимо учитывать большой удельный вес его (2,264), высокую растворимость в воде (1 л воды при 0° и 760 мм давления растворяет 79,79 л БОг) и высокую гигроскопичность образующейся серной кислоты. Эти свойства сернистого ангидрида замедляют его рассеивание по сравнению с газами легче воздуха и способствуют опусканию сернистого ангидрида с нисходящими токами воздуха. Сернокислый туман отличается большой устойчивостью, так как гигроскопические свойства серной кислоты препятствуют испарению влаги.

Как показывают наблюдения, проведенные в окружности медеплавильного завода в Нидермарсберге, столь незначительная концентрация сернистого ангидрида, как 0,01—0,07 мг/м3, воспринималась окружающим населением как неприятный, раздражающий и отягощающий запах. Вредное влияние сернистого ангидрида на растительность проявляется уже при концентрации его 0,3—0,5 части на 1 млн. (0,798—1,33 мг/м3_).

2 Гигиена и санитария, № 3

Так как техника не обладает еще проверенными в промышленном •масштабе методами очистки дымовых газов электростанций ог сернистого ангидрида, то уменьшение загрязнения им атмосферного воздуха может быть пока достигнуто только двумя способами: 1) путем предварительной сепарации колчедана до сжигания угля, благодаря чему может быть значительно снижено содержание серы в топливе и, следовательно, концентрация сернистого ангидрида в отходящих газах; 2) путем удаление дымовых газов через высокие трубы, в результате чего выброс газов производится в зоне больших скоростей ветра; одновременно увеличивается путь, который должны пройти газы до земли. Кроме того, при высоких трубах увеличиваются шансы на удаление отходящих газов выше запирающего слоя при температурных инверсиях. Таким образом, высокие трубы способствуют усилению диффузии выбрасываемого сернистого ангидрида и, следовательно, понижению его концентрации в атмосферном воздухе.

Из приведенных материалов следует, что мероприятия по санитарной охране населения от воздействия производственных вредностей электростанций, теплоэлектроцентралей и промышленных котельных должны проводиться одновременно по двум направлениям: а) обязательное устройство золоуловителей на всех электростанциях и теплоэлектроцентралях с выбросом дымовых газов после очистки через высокие трубы; б) устройство санитарно-защитных зон между этими предприятиями и жилыми кварталами. Поскольку опыта промышленного-применения устройств по сероочистке пока еще нет, очевидно, что в настоящее время ширина защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей может определяться только в зависимости от абсолютного количества летучей золы, выбрасываемой с дымовыми газами в атмосферу после золоулавливания. При этом величина защитных зон должна уменьшаться по мере улучшения очистки газа от пыли. На основе проведенных советскими гигиенистами наблюдений над зональностью распространения пыли от электростанции и теплоэлектроцентралей различной мощности можно предложить следующие размеры санитарно-защитных зон, в зависимости от остаточного выброса летучей золы:

при выбросе до 12 т в сутки ширина зоны — 10Э м

от 12 до 30 . . , . . 00 .

30 . 60 . . . , . 500 .

. 60 . 180 . . . . . 1 0ЭЭ .

. 1?0 . 3 О . . . . 2 000 .

, I выи е 00 не менее 2 I 00 м (устанавливаете) по сс:г асован) ю с ВГСИ)

Построенная на этом принципе таблица защитных зон для электростанций и теплоэлектроцентралей, утвержденная ВГСИ и одобренная ВЦСПС, принята Всесоюзным комитетом стандартов при Совете министров СССР и вошла в новый текст ГОСТ по данному вопросу. В отношении высоты дымовых труб приняты следующие нормы: при расходе топлива до 25 т в час высота дымовых труб должна составлять 60 м, при 25—50 т —80 м, при 50—200 т—100 м, свыше 200 т—120 м. В случае же применения многосернистого топлива (типа подмосковного) установка трубы высотой 120 м требуется уже при расходе топлива более 100 т в час. Необходимость устройства установок для очистки дымовых газов от сернистого ангидрида на электростанциях и теп./ )-электроцентралях, потребляющих такое топливо в количестве не менее 100 т в час, решается в каждом случае по согласованию с органами гос-санинслеклии. К этим нормам дано примечание, обязывающее на электростанциях и теплоэлектроцентралях предусматривать мероприятия, обеспечивающие надежное и бесперебойное удаление золы и шлаког, поскольку на практике нередко наблюдается отключение эффективных золоуловителей из-за необеспеченности удаления уловленной золы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.