Вредные выбросы — топливосжигающих установок, транспорта, электростанций, теплостанций
К наиболее значительным вредным выбросами топливосжигающих установок относятся СO2, NOx, SO2, и opганические соединения. В отличие от очистки почв и воды, необязательно привязанной к их месторасположению, загрязнения воздуха могут бить снижены только на месте их возникновения: технологическим путем (снижение выбросов автотранспорта, сжигание угля в вихревом слое), установкой фильтров, применением катализаторов и прочих мер, изложенных в руководстве TP Воздух (ТА Luft, с 01.03.1986 г,) и в Предписании по обращению с крупными, топливосжигающими установками (GFA-Veroidmmg. с 01.07.1983 г.).
В соответствии с законодательно закрепленным принципом виновности все расходы по предупреждению, ликвидация и компенсации ущерба окружающей среде в наиболее полной мере возлагаются на виновника, причинившего ущерб. Планы по поддержанию чистоты атмосферы, кадастры выбросов, вредного влияния и регламентирующий содержат допустимые границы выбросов и служат основой для добавления в них дальнейших ограничений. Предельно допустимые нормы можно выдерживать, заменяя вредные вещества на менее вредные, например, каменный уголь — на природный газ, бензин — на спирт и водород.
Рисунок. Действие систем теплоснабжения на окружающую среду.
Из выбросов фиксируются прежде всего SO2 и СО. Бытовые нагрузки на окружающую среду в ФРГ постоянно снижаются. Причина — в переходе на частные и коллективные системы отопления с заменой угля на мазут и природный газ. Природный газ легко очищается от серы на месте добычи. Модернизируя отопительные и водонагревательные системы, можно сократить объемные расходы дымовых газов, причем это поощряется налоговой системой. Контроль состава отработанных газов (трубочистом) предусмотрен для того, чтобы устанавливать повышенные содержания вредных веществ в заставлять устранить неполадки. Блочные газовые и паровые теплоцентрали (тепло из теплотрассы) благодаря использованию отработанного тепла представляют собой оптимальные системы теплоснабжения, поскольку получаемая вместе с теплом дополнительная электроэнергия делает ненужными строительство других электростанций.
Рисунок. Влажная очистка с нейтрализацией дымовых газов.
Транспорт.
Транспортные средства — основные поставщики NOx, СО и летучих органических веществ. Выход загрязнений с выхлопными газами можно уменьшить с помощью катализаторов или снижением температуры горения (ограничение скорости, двигатели, работающие на бедных смесях). Обиходная капсула с катализатором тройного действия представляет собой стальной корпус, в который вставлено высокопористое керамическое тело (62 поры/ммг) на поверхность которого из паровой фазы осажден слой (около 3 г) из смесей благородных металлов (Pt, Rh), который удаляет сразу три вредных компонента: Rh восстанавливает NOx до NO2, Pt окисляет СО до СO2, а органические углеводороды (СН) — до СO2, Н2O.
Катализатор безотказно работает только в строго ограниченном диапазоне коэффициента расхода воздуха, так называемом окне. (Рисунок. Очистка выхлопных газов катализатором тройного действия, Характеристики катализатора тройного действия).
Рисунок. Очистка выхлопных газов катализатором тройного действия.
Рисунок. Характеристики катализатора тройного действия.
При λ = 1 соблюдается стехиометрическое соотношение топливо/воздух в смеси (1 : 14,7), при котором происходит ее теоретически полное сгорание (при λ > 1 — бедные смеси; при λ < 1 — обогащенные смеси с недостатком кислорода). С помощью измерителя концентрации кислорода (λ-зонд) измеряют всегда имеющийся в наличии избыток кислорода на выходе из глушителя перед капсулой с катализатором в выхлопной трубе. Отклонения от X = 1 регулируют, изменяя расход через жиклер или форсунку, или перенастраивая электронику карбюратора с электронным управлением. При применении катализатора необходим бензин без добавок свинца, поскольку свинец может полностью заблокировать тонкий активный слой катализатора.
Электростанции.
Теплостанции, работающие на угле и мазуте, ответственны в основном за эмиссии SO2. Сероочистка дымовых газов: при сухой сероочистке SO2, удерживается адсорбером, например активированным коксом, и извлекается из него в виде так называемого газа, обогащенного SO2, который может быть далее использован при производстве серной кислоты.
Активированный кокс имеет свойства катализатора, благодаря которым удаляются хлор, фтор и NOx. Способ представляет интерес только при извлечении больших количеств NOx, поскольку цена кокса высокая. Зарекомендовал себя способ мокрой сероочистки с нейтрализацией отработанных газов известью.
Горячие, очищенные от пыли отработанные газы, содержащие SO2, смешиваются в скруббере с известковым молоком (негашенная известь (СаО3) / известь (СаСO3) / Н2O). После завершения химической реакций образуется конечный продукт — гипс (CaSO4), с которым сера и удаляется. Сгорание в вихревом слое (опробовано на теплостанциях малой мощности): угольная пыль сжигается не в топке с зольной решеткой, а в турбулентном потоке, образованном смесью из угольной пыли, золы и извести. При движении частиц улучшается теплообмен. Теплопотери на 80% ниже, чем в обычных топках. При добавке 8% извести SO2, связывается в гипс, а степень очистки от серы составляет 95% без дополнительной фильтрации. Установка работает при температуре только до 800 — 900 "С, благодаря чему снижаются выбросы NOx, в отличие от выбросов при высоких температурах, способствующих окислению азота воздуха.
