Теоретическая часть работы

При горении твердого, жидкого, газообразного топлива в атмосферу попадают вредные и токсичные вещества: твердые частицы (зола, пыль, сажа) оксиды серы SO2, SO3, оксиды азота NO, NO2, оксид углерода (II) CO, органические вещества. Выбросы загрязняющих веществ в воздух происходят вследствие неполного сгорания топлива и в результате перехода неорганических и других примесей в аэрозоли, пыль. Выброс твердых частиц при горении топлива зависит от состава горючего вещества, условий горения, эффективности работы установок вентиляции.

Так, при горении угля с содержанием минеральной части до 15% вынос твердых частиц за пределы пламени составляет 10-13% от массы топлива, а остальная зола остается со шлаком. При неконтролируемом горении угля, дров в атмосферу поступает в 10-20 раз больше твердых частиц, чем при горении жидкого топлива.

Выброс оксида углерода (II), в основном, зависит от условий процесса горения, в частности, поступления кислорода в зону пожара. В небольших пожарах выброс оксида углерода (II) достигает 2% от массы топлива.

Содержащаяся в топливе сера переходит в сернистый ангидрид, поэтому количество оксидов серы, поступивших в атмосферу, определяется содержанием серы и ее соединений в горючем веществе.

Оксиды азота образуются от сгорания азотосодержащих соединений

и в реакциях взаимодействия кислорода воздуха с азотом.

В процессе пиролиза углеводородных топлив получается канцерогенное вещество –бензапирен –C20H12. Образование бензапирена зависит от режима горения –температуры и количества кислорода.

В результате пожаров ежегодно в атмосферу попадает несколько тысяч тонн бензапирена, одного миллиграмма которого достаточно для того, чтобы вызвать рак легких или кожи (бензапирен содержится в табачном дыме и является причиной заболевания многих курильщиков).

Запишем формальные схемы химических реакций, протекающих при горении углеводородов:

2C_nH_2n+1+ (3n+1)O₂= 2nCO2+ 2(n+1)H₂O–основная реакция горения;

2C_nH_2n+2+ (2n+1)O₂= 2nCO+ 2(n+1)H₂O–образование оксида углерода(II);

2C_nH_2n+2+ (2n+1)O₂= nCO₂+ (n+1)H₂O+ nC–образование сажи;

N₂+ O₂= 2NO; N₂+ 2O₂= 2NO₂–образование оксидов азота;

S + O₂= SO₂-образование оксида серы;

C_nH_2n+2+ O₂→ CO₂+ H₂O+ C₂₀H₁₂+ продукты пиролиза–образование бензапирена.

Существуют несколько методов расчета количества загрязняющих веществ,образующихся при горении топлива:

Метод удельных показателей выбросов вредных веществ относится к упрощенному расчету. Этот метод дает оценочные суммарные количества вредных веществ, поступающих в атмосферу:

M_i= α_iМ_i(1 -n_i),

где M_i–масса загрязняющего вещества, кг; М_i–количество сжигаемого вещества, кг; α_i–удельный показатель выброса, кг/кг; η_i–коэффициент полезного действия очистки газов.

Удельный показатель выброса вещества зависит от вида и условий сжигания горючего вещества.

В табл. 1.1 даны значения показателей выбросов вредных веществ в атмосферу при горении различных видов топлива.

Пример 1.Оценить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу при горении угля в количестве 100000 тонн. Удельные показатели выбросов вредных веществ α(тв), α(SO2), α(CO), α(NOx), α_б/псоответственно равны 0,64; 0,0072; 0,049; 0,0019; 2∙10-5.

Решение.Рассчитываем массу выбросов:

М(тв) = 100000∙0,064 = 6400 т;

М(SO₂) = 100000∙0,0072 = 720 т;

М(CO) = 100000∙0,049 = 4900 т;

М(NO_x) = 100000∙0,0019 = 190т;

М_б/п= 100000∙2∙10-5 = 2 т.

При неизвестных удельных выбросах вредных веществ данного вида топлива используют значения табл. 1.1. По табл. 1.1 определяют минимальный и максимальный выброс вредного вещества. Например, при горении угля в количестве 100000 т выделится:

–3000-8000 т твердых веществ;

–200-1000 т оксидов серы;

–2000-7000 т оксида углерода (II);

–100-200 т оксидов азота;

–1-3 т бензапирена.

Таблица 1.1.

Выполнение работы.

В соответствии с условием практической работы пожар возникает в закрытом помещении объемом V(цех, склад горючих материалов). Система вентиляции и очистки газов не работает. Расчет концентрации вредных веществ необходимо провести в соответствии с вариантом работы, табл. 1.2. Для расчета использовать данные табл. 1.1.

Использовать максимальные значения удельных показателей выбросов вредных веществ. Предположить, что масса сгоревшего во время пожара вещества пропорциональна времени горения.

Расчет концентрации для каждого вредного вещества в помещении

провести в различные периоды времени (построить график зависимости

концентрация –время).

С_i= α_iМ_i/V,

где С_i–концентрация загрязняющего вещества, мг/м³; М_i–количество сжигаемого вещества, мг; α_i–удельный показатель выброса, мг/мг; V-объем цеха, м³

На графике отметить время пожара, когда можно с помощью обоняния обнаружить вредное вещество –4 ПДК, время, когда концентрация достигает 1000 ПДК –концентрация токсичного отравления, табл. 1.3.

Таблица 1.2

Таблица 1.3

-

Контрольные вопросы

1. Формальные схемы (уравнения реакций) образования при пожарахвредных веществ.

2. Расчет вредных компонентов, выделяющихся при горении твердых,жидких и газообразных веществ.

3. Причины возникновения пожаров. Технология мероприятий предотвращения пожаров.

4. Основные условия, при которых неконтролируемое горение переходит во взрыв.

Поиск по сайту: