Загрязнение воздуха при сжигании топлива

 

При полном сгорании топлива в атмосферу поступает двуокись углерода и пары воды, которые сами по себе не являются вредными примесями, а также незначительные количества окислов серы и азота. Однако в связи с тем, что сгорание топлива редко бывает полным вследствие неправильных режимов работы топочных устройств, их дефектов или различного рода нарушений в дымоходах, а также при использовании топлива, не соответствующего технической характеристике отопительных установок, в атмосферу поступает чрезмерное количество твердых частичек несгоревшего топлива, золы и вредных газов. Укажем основные из них.

Соединения углерода: а) углекислый газ (СО₂), который не вреден при малых концентрациях, но при значительном содержании в топочных газах и поступлении их в плохо вентилируемые помещения способен создавать неблагоприятные условия за счет снижения количества кислорода в воздухе; б) окись углерода (СО) очень токсична, но быстро диффундирует в атмосфере; в) несгоревшие углеводороды или окисленные вещества (альдегиды и кислоты).

Соединения серы – в основном представлены сернистым ангидридом (SO₂), который может переходить в серный ангидрид (SO₃) и в присутствии воды или ее паров образовывает серную кислоту (H₂SO₄).

Окислы азота (NO и NO₂) – благоприятные условия для их образования создаются при высоких температурах.

Сажи – представляют собой несгоревшие частички угля или других видов топлива. Частички сажи имеют очень незначительные размеры (около 1 мкм) и очень легки, но они могут соединяться между собой и образовывать довольно крупные конгломераты, видимые невооруженным глазом.

Дымы – аэродисперсная система, состоящая из мельчайших частичек. При агглютинации (спекании) содержащихся в дымах саж в некоторых случаях возникают волокнистые или пластиноподобные образования, измеряемые иногда несколькими миллиметрами. Плотность дымов очень низка, а составляющие их частицы почти всегда окислены.

Пыль – состоит из частиц угля, количество которых иногда достигает 50% состава, причем чаще из ококсованных или сгоревших частичек угля, а также частиц золы или породы.

 

4. Загрязнение воздуха выбросами предприятий различных отраслей промышленности

 

Основными вредными примесями, выделяемыми в атмосферу предприятиями металлургической промышленности, являются: 1) обычные пыли различного химического и гранулометрического состава (от 10 до 100 мкм в зависимости от технологических процессов); 2) тонкие пыли и различные дымы. В том числе дымы окислов железа рыжего цвета; 3) сернистый ангидрид, образующийся из включений серы в руде или топливе. Одновременно с этими примесями могут выделяться окись углерода и соединения фтора.

Производство серной кислоты. Серная кислота представляет собой главное сырье для производства различных веществ как неорганической, так и органической химии. Прямое окисление двуокиси серы (SO₂) в серный ангидрид (SO₃) в присутствии катализатора (контактный метод) является в настоящее время наиболее распространенным способом получения серной кислоты. Исходными продуктами для получения серной кислоты контактным методом являются элементарная сера, пириты или сульфиды; содержание вредных примесей в них (мышьяковистый и селенистый ангидриды) изменяется в зависимости от месторождения (0,02 % мышьяка для французских пиритов и 0,18% для пиритов немецких).

Производство азотной кислоты. Азотная кислота также является исходным сырьем, применяющимся как в неорганической, так и в органической химии.

Наиболее распространены способы получения азотной кислоты, основанные на окислении аммиака кислородом воздуха. Выделяемые при этом газы содержат окислы азота, аммиак и окись углерода, которые при хорошо отрегулированных режимах производства образуются в небольших объемах. Однако при больших размерах современных производств и количествах установок обуславливаемое ими загрязнение может перерасти в значительное.

По английским данным, средняя концентрация окислов азота в газах, отходящих через 15 дымоводов, составляла 4 г/м³.

Производство хлора. Основным и широко применяемым новым способом получения хлора является электролиз растворов поваренной соли. Каждое нарушение технологии производственного процесса сопровождается опасностью загрязнения атмосферы хлором и соляной кислотой, которые при нормальном режиме процесса содержатся в отходящих газах в незначительном количестве.

Производство удобрений. В настоящее время в сельском хозяйстве используются азотные, фосфорные, калийные и другие удобрения. Основной причиной загрязнения атмосферы при производстве азотных удобрений является процесс синтеза азотной кислоты. При производстве суперфосфата, кроме пыли, выделяемой при переработке фосфата (сушка, грануляция), в атмосферу поступают фтористые выделения, образующиеся в процессе обработки природных фосфатов серной кислотой. При взаимодействии с серной кислотой фосфаты, почти всегда содержащие около 1% элементарного фтора в составе комплексных неорганических соединений, образуют фтористоводородную (HF) и кремний-фтористоводородную (H₂SiF₆) кислоты.

Наибольшее выделение вредных примесей связано с операцией концентрирования фосфорной кислоты воздушным дутьем. При этом в 1 м³ отходящего воздуха может содержаться до 10 г фтора. Даже при использовании специальных очистительных устройств крупный завод выбрасывает из дымовой трубы до 1,6 кг фтора в час.

Производство бумаги. Для этой отрасли промышленности более характерно выделение веществ с различными резкими и неприятными запахами, чем выделение вредных газов. Выделения пахучих веществ могут изменяться в зависимости от способа переработки древесной и целлюлозной массы.

Основными загрязнителями, поступающими в атмосферу при выпаривании обработанной сульфатным способом бумажной массы, являются копоть, сернистый ангидрид, неокисленные сернистые соединения, сероводород и неприятно пахнущие меркаптаны (тиолы).

Для установок по перегонке нефти характерны незначительные выделения вредных примесей (углеводороды, меркаптаны, сернистый ангидрид) за счет испарения с поверхности бассейнов с конденсатом.

На установках каталитическогно крекинга выделения окиси углерода, углеводорода и тонкой пыли происходят во время регенерации катализатора или при выбросах вместе с топливными газами. Окись углерода и углеводород обычно в основном сгорают в специальных печах и в атмосферу не поступают.

Установки вторичных процессов перегонки предназначены для различной химической обработки нефти десульфуризацией, рафинированием с помощью щелочи и кислот и т.п. способами. При этих процессах образуются многочисленные грязи и жидкие отходы, богатые соединениями серы и другими веществами с неприятным запахом.