До проведення практичних занять

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

До проведення практичних занять

з дисципліни Екологія та охорона навколишнього середовища

освітньо-кваліфікаційний рівень

бакалавр

галузь знань:

0701 «Транспорт і транспортна інфраструктура»

напрям підготовки:

6.070104 «Морський та річковий транспорт»

професійне спрямування:

«Судноводіння»

«Експлуатація суднових енергетичних установок»

«Експлуатація суднового електрообладнання і засобів автоматики»

курс: перший, другий, третій

 

форма навчання: денна / заочна

 

 

м. Херсон 2014 р.

Методичні рекомендації до проведення практичних занять з дисципліни «Екологія та охорона навколишнього середовища» розробив у відповідності з робочою навчальною програмою завідувач кафедри судноводіння, охорони праці та навколишнього середовища д.т.н., професор В.Є.Лєонов та асистент І.С.Геращенко (російською мовою).

 

 

Методичні рекомендації до проведення практичних занять розглянуто та схвалено на засіданні кафедри судноводіння, охорони праці та навколишнього середовища

29 серпня 2014 р. протокол № 1

 

 

Завідувач випускової кафедри судноводіння,

охорони праці та навколишнього середовища

д.т.н., професор ______________ В.Є.Лєонов

^{(підпис)}

 

 

Завідувач навчально-методичного відділу ______________ В.В.Черненко

^{(підпис)}

Содержание

Введение
План занятия
Порядок зачисления
Оборудование
Практическое занятие № 1. Расчёт предотвращённого ущерба от отработанных газов судовых энергетических установок (СЭУ) при работе на разных видах топлив
Практическое занятие № 2.Предотвращение загрязнения морской среды от соединений тяжёлых металлов и нефтепродуктов
Практическое занятие № 3.Экономическая эффективность проведения водозащитных мероприятий
Контрольные вопросы

Введение

Методические рекомендации из проведения практических занятий по данной дисциплине составленные согласно действующей программе курса «Экология и охрана окружающей среды» для высших учебных заведений. Они содержат основные теоретические сведения и вопросы для контроля знаний, а также практическую часть, необходимую для обеспечения экологической безопасности рейса и предотвращения загрязнения морской среды. Также предоставлены индивидуальные варианты для самостоятельного решения курсантами (студентами).

План занятия

При проведении практических занятий по курсу «Экология и охрана окружающей среды» нужно придерживаться следующей последовательности: в начале занятия (первый этап) курсантам (студентам) приводят теоретические сведения, на которые базируется решение предложенных в дальнейшем задач.

На втором этапе курсантам (студентам) предлагаются индивидуальные задачи для самостоятельного решения. При условии вдумчивой и настойчивой обработки теоретического материала и примеров действий, курсанты (студенты) с предложенными вопросами могут управиться самостоятельно. Это будет оказывать содействие развитию в них творческих способностей, умений и привычек.

На третьем этапе показывают практические примеры решения вопросов применения приобретенных знаний на судне.

Порядок зачисления

Проверка знаний курсантов (студентов) происходит во время контрольных мероприятий в форме собеседования. Курсантам (студентам) предлагается несколько вопросов из тем, которые были обработаны за прошлый период. Полученная оценка зависит от качества и полноты ответов на предложенные задачи.

Оборудование

Для обеспечения доступности и эффективности преподавания учебного материала, облегчение его восприятия слушателями, предоставление справочной информации для выполнения необходимых расчетов, развития практических профессиональных привычек, проведение практических занятий, дисциплина «Экология и охрана окружающей среды» обеспечена кабинетом «Живучести судна, охраны работы экипажа и окружающей среды» (ауд. 215, УК № 2) с необходимым наглядным пособием для лекционной работы и комплектом действующих установок из разделов данного курса.

Практическое занятие № 1

Тема: Расчёт предотвращённого ущерба от отработанных газов судовых энергетических установок (СЭУ) при работе на разных видах топлив

Введение

На часть отработанных газов СЭУ приходится 50-60% основных загрязнителей атмосферного воздуха, в мегаполисах уровень загрязнения еще выше - 85-90%.

В данной работе приведенная методика расчетов абсолютного и предотвращенного ущерба, наносимого воздушному бассейну отработанными газами СЭУ.

Только от одного улучшения качества исходного топлива можно в значительной мере снизить социально-экологический ущерб воздушному бассейну. В совокупности с комплексом инженерных методов защиты окружающего среды использования на борту судна оборудования и устройств нейтрализации материальных и энергетических отходов, снижение вреда будет выше.

 

Цель работи

- Освоить методику определения предотвращённого ущерба от отработанных газов СЭУ при работе на разных видах топлив.

- Определить абсолютный ущерб от воздействия токсикантов отработанных газов СЭУ воздушному бассейну при работе на разных видах топлив.

- Определить величину предотвращённого ущерба от отработанных газов СЭУ при работе на разных видах топлив.

- Определить величину удельного ущерба воздушному бассейну при работе на разных видах топлив.

- Разработать технические рекомендации по снижению ущерба от отработанных газов СЭУ при работе на разных видах топлив [5].

Теоретическая часть

В результате антропогенной деятельности в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, военно-промышленном комплексе наносится ущерб окружающей среде, обусловленный оборудованием материальных и энергетических отходов. В результате совокупного действия этих факторов на окружающую среду нарушается один из основных законов экологии - принцип взаимосвязи, рационального взаимодействия человека с окружающей средой. Ущерб проявляется в сокращении плодородных земель и лесных массивов, загрязнении водного и воздушного бассейна, литосферы, эрозии грунта, создании условий для "парникового" эффекта планеты, уничтожении защитного «озонового слоя», повышении уровня заболеваний человека и снижение его иммунной системы.

Ущерб, наносимый окружающей среде, распределяется следующим образом между оболочками Земли:

- воздушний бассейн 70%;

- водный бассейн 20%;

- литосфера 10%.

Абсолютный ущерб может быть рассчитан в зависимости от совокупного действия вредных веществ, выделяемых при эксплуатации судна, наносимый морской, окружающей среде.

Предотвращенний ущерб определяется по разнице величин абсолютных ущербов на разных видах топлив.

Для снижения уровня деградации окружающей среды необходимо, чтобы совокупная величина абсолютного ущерба стремилась к нулю, а величина предотвращенного ущерба была максимальной.

Ужесточение требований по содержанию серосоединений в судовом топливе может решаться тремя путями:

1) использованием вместо судового мазута дистиллятов - газойля, дизельного топлива, вакуумного газойля, однако стоимость такого топлива в среднем на 250 долл. дороже высокосернистого мазута;

2) очистка отработанніх газов при помощи очистных систем. Этот вариант позволяет применять топливо с любым содержанием серы и очищать его до требуемых норм. Но стоимость таких систем несколько миллионов евро, к тому же они занимают приличный об’єм до 500 м³, что уменьшает полезный об’єм судна.

3) переход на СПГ (сжиженный природный газ) - экономически выгодно и не требует больших дополнительных вложений по переоборудованию судов, однако ресурсы СПГ недостаточны.

 

Практическая часть

В результате сжигания углеводного топлива в СЭУ образуются отработанные газы, которые содержат больше 250 наименований токсикантов, основные из которых диоксид углерода, оксид углевода, сажа, тяжелые металлы, оксиды серы и азота.

Основные виды топлива, которые используются в СЭУ:

1. дизельное топливо (лёгкое, среднее, тяжёлое);

2. флотский мазут;

3. сжиженная фракция «пропан-бутан»;

4. сжиженный природный газ;

5. водно-топливные эмульсии.

В перспективе будет использоваться в качестве топлива для СЭУ водород, сероводород [5].

ОГ^Н

Т - топливо, В- воздух, ТВС - топливо воздушная смесь,
Q - тепло, виделяемое при сжигании топлива,

А - робота; ОГ^О – очищенные отработанные газы;

ОГ^Н – неочищенные отработанные газы;

ТИ - тепловий импульс, КН - каталитический нейтрализатор.

Рисунок 1 - Принципиальная схема работы СЭУ и получения отработанных газов.

 

Абсолютный ущерб, наносимый отработанными газами СЭУ, Y, грн./год, определяется по формуле [5]:

 

Y=γ*σ*f*M, (1)

 

де γ – константа, численное значение которой равно 48, грн./усл.т;

σ – показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха на разных территориях [5], в работе принимается σ=4;

f – поправка, которая учитывает характер рассеяния массы в атмосфере. При скорости оседания массы со скоростью меньше 1 см/с, определяется по формуле:

 

f =[100/(100+φ*h)]*[4/(1+υ)], (2)

 

де h –геометрическая висота выхлопной трубы от выхода из СЭУ до устья выхлопа, м (принимается в зависимости от проекта судна);

υ – среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, применяется равным 3 м/с;

φ – Безрозмірна поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере, определяется по формуле:

 

φ=1+∆T/75, (3)

 

де ∆T – среднегодовая разница температур на выходе из устья выхлопной трубы и в атмосфере, °C, определяется по формуле:

∆T=T-t (4)

 

T - максимальная температура воздуха в 13 ⁰⁰ наиболее жаркого месяца года данного региона [3], ⁰С;

где t – температура отработанных газов СЭУ на виходе из СЭУ, °C.

M – приведенная Маса годового выброса вредных компонентов отработанных газов, поступающих в атмосферный бассейн, усл.т/год, определяется по формуле [5]:

_N

M=∑А_i*m_i (5)

ⁱ⁼¹

 

де А_i – показатель относительной опасности вредного компонента i- го вида, усл.т/т;

N – число компонентов отработанного газа;

m_i – Маса выброса вредного компонента i-го вида, т/год.

Предотвращённый ущерб, П, грн./год, полученный в результате перехода на менее токсичное топливо определяется по формуле:

 

П=Y_ДТ1–Y_ДТ2, (6)

 

где Y_ДТ1,Y_ДТ2 - абсолютый ущерб, наносимый воздушному бассейну при работе на разных видах топлив (ДТ₁, ДТ₂)

Удельный предотвращённый ущерб, грн./т, по формуле:

 

П_ПИТ.= П/Q, (7)

 

де Q –Маса используемого топлива, т/год.

Приведенная Маса выбросов загрязнений, т/год, при работе СЭУ на ДТ₁ определяется по формуле:

 

М_ДТ1=Q(С_СО^ДТ1*А_СО+С_Nox^ДТ1*А_NOx+С_SO2^ДТ1*А_SO2+С_CHx^ДТ1*А_CHx+С_сажа^ДТ1*А_сажа) (8)

 

Абсолютый ущерб, грн./год, при работі СЭУ на ДТ₁ определяется по формуле:

 

Y_ДТ1=γ*σ*f*M_ДТ1 (9)

 

Приведенная Маса выбросов загрязнений, т/год, при работе СЭУ на ДТ₂ определяется по формуле:

 

М_ДТ2=Q(С_СО^ДТ2*А_СО+С_Nox^ДТ2*А_NOx+С_SO2^ДТ2*А_SO2+С_CHx^ДТ1*А_CHx+С_CHx^ДТ2*А_CHx)(10)

 

Абсолютый ущерб, грн./год, при работі СЭУ на ДТ₂ определяется по формуле:

 

Y_ДТ2=γ*σ*f*M_ДТ2 (11)

 

Величина предотвращённого ущерба, грн./год, определяется по формуле:

 

П=Y_ДТ1–Y_ДТ2 (12)

 

Величина удельного предотвращённого ущерба, грн./т, определяется по формуле:

 

П_ПИТ.= П/Q, (13)

Пример расчёта

Исходные данные (при %МК=4,5%)

Q=50000 т/год

t=35°C

T=500°C

σ=4

γ=48 грн./ум.т

h=20 м

υ=3 м/с

 

Молекулярна Маса метилмеркаптана (МК)%

CH₃SH = 12+3+32 +1 =М_МК=48

1.1. Маса метилмеркаптана в дизельном топливе (ДП) определяется по формуле:

m_{МК 4,5} = Q * %МК = 50000 т/год * 4,5% / 100% = 2250т/год

1.2. Сколько образуется SO2 при сжигании МК:

CH₃SH + 3O₂ → SO₂ +CO₂ + 2H₂O

Переведем массу МК в об’єм:

m_{МК 4,5} * 10³ * 22,4 / М_МК = 2250т/год * 10³ * 22,4 / 48 = 1050000 м³/год

1.3. Маса SO₂:

m_{SO2 4,5}= 1050000 м³/год * 64 10^-3/ 22,4 = 3000 т/год

1.4. Эмиссия SO2:

СSO2 _4,5 = m SO2 / Q = 3000 т / рік * 10³ /50000 т / рік = 60 кг / т

1.5. Наведена маса СO:

М_СO= Q * С_СО * А_СО = 50000 т/рік *23*1*10^-3 = 1150,00 ум.т./рік

Наведена Маса NO_x:

М_NOx= Q * С_NOx * А_NOx = 50000 т/рік *41*41*10^-3 = 84050,00 ум.т./рік

Наведена Маса SO₂:

М_{SO2 4,5}=Q * С_SO2 * А_SO2 = 50000 т/рік *60*22,8*10^-3 = 68400 ум.т./рік;

Наведена Маса CHx:

М_CHx= Q * С_CHx * А_CHx = 50000 т/рік *11*3,16*10^-3 = 1738,00 ум.т./рік

Наведена Маса сажа:

М_сажа = Q * С_сажа * А_сажа = 50000 т/рік *8*250*10^-3 = 100000,00 ум.т./рік

Сумаційна наведена маса:

ΣM_4,5=М_SO2+М_СO+М_NOx+М_CHx+М_сажа=68400+1150+84050+1738+100000=255338ум.т./рік

1.6. Безрозмірна поправка на тепловий підйом факела викиду в атмосфері визначається за формулою [5]:

φ=1+∆T/75=1+465°C/75=7,2

где ∆T=T-t=500°C-35°C=465°C,

Поправка, яка враховує характер розсіювання маси в атмосфері, визначається за формулою (3) [5]:

f=[100/(100+7,2·20)]*[4/(1+3)]=0,41

1.7. Абсолютна шкода визначається за формулою:

Y=γ*σ*f*ΣM

У_4,5% = 48·4·0,41·255338 =20092170,49 грн./рік

1.8. Маса викидів забрпитнень при работі СЕУ ДТ_4,5% після каталітичного нейтралізатора (К) визначається за формулою:

М_к=Q*(С_СОк*А_СО+С_NОxк*А_Nox+С_SO2к*А_SO2+С_CHxк*А_CHx+С_сажак*А_сажа),

α=95%

m_{SO2 к}= (1-95/100)*m_SO2=(1-95/100)*3000 т/рік= 150 т/рік,

що відповідає С_{SO2 к}=150000кг/т/50000т/рік=3кг/т

М_SO2к=50000т/рік(3*22,8)10^-3=34200,00 ум.т./рік;

У_SO2к=48·4*0,41*34200,00 =269114,75 грн./рік

М_к=50000т/рік((10*1+15*41+3*22,8+3*3,16+1*250)10^-3=47644,00 ум.т./рік;

Абсолютна шкода после каталитического нейтрализатора определяется за формулою:

У_{4,5% к}=48·4*0,41*47644,00 =3749036,07 грн./рік

Відвернена шкода після каталітичного нейтралізатора визначається за формулою:

Пк=У_4,5% –У_к= 20092170,49 - 3749036,07=16343134,43 грн./рік.

Величина питомої відверненої шкоди визначається за формулою:

Ппит к=16343134,43/50000=326,86 грн./т

Исходные данные (при %МК=3,5%)

1.1. Маса метілмеркаптана в дизельному паливі (ДП) визначається за формулою::

m_{МК 3,5} = Q * %МК = 50000 т/рік * 3,5% / 100% = 1750,00 т/рік

1.2. Скільки утворюється SO2 при спалюванні МК:

CH₃SH + 3O₂ → SO₂ +CO₂ + 2H₂O

Переведемо масу МК в об'єм:

m_{МК 3,5} * 10³ * 22,4 / М_МК = 1750,00т/рік * 10³ * 22,4 / 48 = 816666,67 м³/рік

1.3. Маса SO₂:

m_{SO2 3,5}= 816666,67 м³/рік * 64 10^-3/ 22,4 = 2333,33 т/рік

1.4. Емісія SO₂:

С_{SO2 3,5} = m_SO2 / Q = 2333,33 т/рік * 10³/ 50000 т/рік = 46,67 кг/т

1.5. Наведена маса СO:

М_СO= Q * С_СО * А_СО = 50000 т/рік *23*1*10^-3 = 1150,00 ум.т./рік

Наведена маса NO_x:

М_NOx= Q * С_NOx * А_NOx = 50000 т/рік *41*41*10^-3 = 84050,00 ум.т./рік

Наведена маса SO₂:

М_{SO2 3,5}=Q * С_SO2 * А_SO2 = 50000 т/рік *46,67 *22,8*10^-3 = 53200,00 ум.т./рік;

Наведена маса CHx:

М_CHx= Q * С_CHx * А_CHx = 50000 т/рік *11*3,16*10^-3 = 1738,00 ум.т./рік

Наведена маса сажа:

М_сажа = Q * С_сажа * А_сажа = 50000 т/рік *8*250*10^-3 = 100000,00 ум.т./рік

Сумаційна наведена маса:

ΣM_3,5=М_SO2+М_СO+М_NOx+М_CHx+М_сажа=53200,00+1150+84050+1738+100000=240138,00ум.т./рік

1.6. Безрозмірна поправка на тепловий підйом факела викиду в атмосфері визначається за формулою [5]:

φ=1+∆T/75=1+465°C/75=7,2

де ∆T=T-t=500°C-35°C=465°C,

Поправка, яка враховує характер розсіювання маси в атмосфері, визначається за формулою (3) [5]:

f=[100/(100+7,2·20)]*[4/(1+3)]=0,41

1.7. Абсолютна шкода визначається за формулою:

Y=γ*σ*f*ΣM

У_3,5% = 48·4·0,41·240138,00 =18896104,92 грн./рік

1.8. Відвернена шкода визначається за формулою:

П=У_4,5% –У_3,5% = 20092170,49 - 18896104,92 = 1196065,57 грн./рік

1.9. Питома відвернена шкода визначається за формулою:

П_ПИТ.= П/Q=1196065,57/50000=23,92 грн./т

Исходные данные (при %МК=1,0%)

1.1. Маса метилмеркаптана в дизельному паливі (ДП) визначається за формулою:

m_{МК 1,0} = Q * %МК = 50000 т/рік * 1,0% / 100% = 500,00т/рік

1.2. Скільки утворюється SO2 при спалюванні МК:

CH₃SH + 3O₂ → SO₂ +CO₂ + 2H₂O

Переведемо массу МК в об’єм:

m_{МК 1,0} * 10³ * 22,4 / М_МК = 500,00т/рік * 10³ * 22,4 / 48 = 233333,33м³/рік

1.3. Маса SO₂:

m_{SO2 1,0}= 233333,33 м³/рік * 64 10^-3/ 22,4 = 666,67 т/рік

1.4. Эмиссия SO₂:

С_{SO2 1,0} = m_SO2 / Q = 666,67 т/рік * 10³/ 50000 т/рік = 13,33 кг/т

1.5. Наведена Маса СO:

М_СO= Q * С_СО * А_СО = 50000 т/рік *23*1*10^-3 = 1150,00 ум.т./рік

Наведена маса NO_x:

М_NOx= Q * С_NOx * А_NOx = 50000 т/рік *41*41*10^-3 = 84050,00 ум.т./рік

Наведена маса SO₂:

М_{SO2 1,0}=Q * С_SO2 * А_SO2 = 50000 т/рік *13,33*22,8*10^-3 = 15200,00 ум.т./рік;

Наведена маса CHx:

М_CHx= Q * С_CHx * А_CHx = 50000 т/рік *11*3,16*10^-3 = 1738,00 ум.т./рік

Наведена маса сажа:

М_сажа = Q * С_сажа * А_сажа = 50000 т/рік *8*250*10^-3 = 100000,00 ум.т./рік

Сумаційна наведена маса:

ΣM_1,0=М_SO2+М_СO+М_NOx+М_CHx+М_сажа=15200,00+1150+84050+1738+100000=202138,00ум.т./рік

1.6. Безрозмірна поправка на тепловий підйом факела викиду в атмосфері визначається за формулою [5]:

φ=1+∆T/75=1+465°C/75=7,2

де ∆T=T-t=500°C-35°C=465°C,

Поправка, яка враховує характер розсіювання маси в атмосфері, визначається за формулою (3) [5]:

f=[100/(100+7,2·20)]*[4/(1+3)]=0,41

1.7. Абсолютна шкода визначається за формулою:

Y=γ*σ*f*ΣM

У_1,0% = 48·4·0,41·202138,00 = 15905940,98 грн./рік

1.8. Відвернена шкода визначається за формулою:

П=У_4,5% –У_1,0% = 20092170,49 - 15905940,98 = 4186229,51 грн./рік

1.9. Питома відвернена шкода визначається за формулою:

П_ПИТ.= П/Q=4186229,51/50000=83,72 грн./т

 

Исходные данные (при %МК=0,1%)

1.1. Маса метилмеркаптана в дизельном топливе (ДП) определяется по формуле:

m_{МК 0,1} = Q * %МК = 50000 т/рік * 0,1% / 100% = 50,00т/рік (14)

1.2. Сколько образуется SO2 при сжигании МК:

CH₃SH + 3O₂ → SO₂ +CO₂ + 2H₂O

Переведемо массу МК в об’єм:

m_{МК 0,1} * 10³ * 22,4 / М_МК = 50,00т/рік * 10³ * 22,4 / 48 = 23333,33 м³/рік

1.3. Маса SO₂:

m_{SO2 0,1}= 23333,33 м³/рік * 64 10^-3/ 22,4 = 66,67 т/рік

1.4. Эмиссия SO₂:

С_{SO2 0,1} = m_SO2 / Q = 66,67 т/рік * 10³/ 50000 т/рік = 1,33 кг/т

1.5. Наведена Маса СO:

М_СO= Q * С_СО * А_СО = 50000 т/рік *23*1*10^-3 = 1150,00 ум.т./рік

Наведена Маса NO_x:

М_NOx= Q * С_NOx * А_NOx = 50000 т/рік *41*41*10^-3 = 84050,00 ум.т./рік

Наведена Маса SO₂:

М_{SO2 0,1}=Q * С_SO2 * А_SO2 = 50000 т/рік *1,33 *22,8*10^-3 = 1520,00 ум.т./рік;

Наведена Маса CHx:

М_CHx= Q * С_CHx * А_CHx = 50000 т/рік *11*3,16*10^-3 = 1738,00 ум.т./рік

Наведена Маса сажа:

М_сажа = Q * С_сажа * А_сажа = 50000 т/рік *8*250*10^-3 = 100000,00 ум.т./рік

Сумаційна наведена маса:

ΣM_0,1=М_SO2+М_СO+М_NOx+М_CHx+М_сажа=1520,00+1150+84050+1738+100000=188458,00ум.т./рік

1.6. Безрозмірна поправка на тепловий підйом факела викиду в атмосфері визначається за формулою [5]: φ=1+∆T/75=1+465°C/75=7,2

где ∆T=T-t=500°C-35°C=465°C.

Поправка, яка враховує характер розсіювання маси в атмосфері, визначається за формулою (3) [5]:

f=[100/(100+7,2·20)]*[4/(1+3)]=0,41

1.7. Абсолютна шкода визначається за формулою:

Y=γ*σ*f*ΣM

У_0,1% = 48·4·0,41·188458,00 =14829481,97 грн./рік

1.8. Відвернена шкода визначається за формулою:

П=У_4,5% –У_0,1% = 20092170,49 - 14829481,97 = 5262688,52 грн./рік

1.9. Питома відвернена шкода визначається за формулою:

П_ПИТ.= П/Q=5262688,52/50000=105,25 грн./т

 

 

MK, % мас.	0,1		3,5	4,5
У, грн./рік	14829481,97	15905940,98	18896104,92	20092170,49
У4,5 k				3749036,07

Рисунок 2 – Залежність абсолютної шкоди (У, грн./рік) від вмісту меркаптанів в перерахунку на метилмеркаптан в дизельному паливі,%мас.

Каталитическое окисление

Катализ – способность материалов-катализаторов ускорять химические реакции, катализатор не вступает в реакцию.

Типы каталитических реакций нейтрализации загрязнителей:

- каталитическое окисление;

- каталитическое восстановление.

В процессе каталитической очистки газов вредные токсичные компоненты преобразуются в малотоксичные или нейтральные по уравнениям:

_[К1]

1) CO + 0,5O₂ −−−−−→ CO₂ + Q₁

^{t, τ, C}

_[К2]

2) SO₂+ 0,5O₂−−−−−−→ SO₃+ Q₂

^{t, τ, C}

_[К3]

3) CH_x + 3/2O₂ −−−−−→ CO₂ + H₂O+Q₃ , где: x = 2 и выше.

^{t, τ, C}

Стадии процесса каталитической очистки:

- диффузия компонентов газа к внешней поверхности катализатора;

- молекулярная диффузия компонентов газа во внутреннюю поверхность катализатора;

- химическая адсорбция компонентов газа во внутренней поверхности катализатора;

- химическая реакция;

- диффузия продуктов реакции и компонентов непрореагировавшего газа к внешней поверхности катализатора;

- десорбция компонентов газа от внешней поверхности катализатора в газовое ядро.

Реактор шахтного типа(рисунок 8):

1, 4 – коллектор ввода и вывода газа; 2 – катализатор; 3 – реактор; 5, 8 – верхняя и нижняя трубные доски; 6 – трубы; 7 – рекуперационный теплообменник.

Рисунок 8 – Реактор шахтного типа

 

Реактор полочного типа (рисунок 9):

1 – рекуперационный теплообменник; 2 – холодильник-конденсатор воздушного охлаждения; 3, 8 – коллекторы ввода и вывода газа; 4 – реактор; 5, 6, 7 – полки с катализатором; ХБ – холодный байпас газа.

Рисунок 9 – Реактор полочного типа

 

Выводы

Освоена методика определения абсолютного и предотвращённого ущербов от отработанных газов СЭУ при работе на разных видах топлив.

Определён абсолютный ущерб от воздействия токсикантов отработанных газов СЭУ воздушному бассейну на разных видах топлив.

Определёна величина предотвращённого ущерба от отработанных газов СЭУ при работе на разных видах топлив.

Определена величина удельного ущерба воздушному бассейну при работе СЭУ на разных видах топлив.

Разработаны технические рекомендации по снижению ущерба воздушному бассейну от отработанных газов СЭУ при работе на разных видах топлив.

 

Список рекомендованої літератури

1. Леонов В.Е. Экология. Учебное пособие. Новосибирск: НГАВТ, 1999. – 133с.

2. Лєонов В.Є. Патент на корисну модель “Спосіб переробки сірководню на паливо для суднових енергетичних установок”. Патент України на корисну модель № 66509, від 10.01.2012, Опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1.

3. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. - Взамен СНиП 2.01.01-82; Введ. 01.01.2000. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 50 с.

4. Дмитриев В.И., Леонов В.Е., Химич П.Г., Ходаковский В.Ф, Куликова Л.Б. Обеспечение безопасности плавания судов и предотвращение загрязнения окружащей среды. Монография/под ред. В.И. Дмитриева, В.Е. Леонова. - Херсон: ХГМА, 2012-397 с.: рос.мовою.

5. Леонов В.Е, Ходаковский В.Ф., Куликова Л.Б. Основы экологии и охрана окружающей среды: Монография. / Под редакцией д.т.н., профессора В.Е. Леонова. – Херсон: Издательство Херсонского государственного морского института, 2010. – 352 с.: рос. мовою.

Приложение 1

Таблица 2 - Выбросы вредных компонентов отработанных газов

Компоненты	Сiдт – выброс вредных компонентов отработанных газов дизельного топлива, кг/т	Аi – показатель относительной опасности вредного компонента i- го вида, усл.т/т	Сi к - выброс вредных компонентов отработанных газов дизельного топлива после каталитического нейтрализатора, кг/т
Монооксид углерода (СО)		1,0
Оксид азота (NOx)		41,0
Оксид серы (SO2)	По расчёту	22,8	По расчёту
Углеводороды (СНХ)		3,16
Твёрдые частицы (сажа)			1,0

Приложение 2

Исходные данные к выполнению работы на тему «Расчёт предотвращённого ущерба от отработанных газов судновых энергетических установок (СЭУ) при работе на разных видах топлив»

№	Вид топлива	Маса используемого топлива, Q, т/год.	Геометрическая висота выхлопной трубы от выхода из СЭУ до устья выхлопа, h, м
1.	ДТ+4,5%МК
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.

 

21.	ДТ+3,5%МК
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.	ДТ+1,0%МК
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.	ДТ+0,1%МК
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.	ДТ+4,5%МК+К
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.

Практическое занятие № 2

Тема: Предотвращение загрязнения морской среды от соединений тяжёлых металлов и нефтепродуктов

Введение

При эксплуатации судов и контакте их металлических поверхностей с морской средой протекают электрохимические процессы, в результате которых в морскую среду поступают ионы тяжёлых металлов. Последние ингибируют жизнедеятельность морепродуктов, приводят к нарушениям биохимических процессов морской среды, и, как результат, к уменьшению биопроизводства сине-зеленых водорослей (источника кислорода на Земле) и биопланктонов, разрушают морские экосистемы.

В процессе эксплуатации судов образуются отходы, которые можно разделить на две группы:

1) отходы, образующиеся вследствие неполноты выгрузки судов, обработки водой палуб, трюмов и танков;

2) отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров (хозяйственно-бытовые, фекальные стоки и бытовой мусор), а также в результате эксплуатации судовых механизмов (подсланевые, нефтесодержащие воды, отработанные газы СЭУ, шум, вибрация, ЭМП, твердые отходы).

Нефтесодержащие воды (льяльные воды) – образуются вследствие негерметичноси трубопроводов, арматуры, насосов, через обшивку корпуса и донную арматуру, при ремонте механизмов, топливной и масляной аппаратуры. Нефтесодержащие воды образуются и вследствие попадания под слани воды, использованной при промывке деталей, механизмов, пропарке топливных и масляных цистерн, а также в результате аварийных протечек, конденсации паров воды на внутренней поверхности корпуса судов в машинно-котельном отделении.

 

Цель работы

- освоить методику определения уровня экологической опасности морской среды при загрязнении её соединениями тяжёлых металлов, нефтепродуктами, углеводородами;

- приобрести практические навыки выполнения расчётов с определением уровня экологической опасности морской среды;

- рассчитать концентрации соединений тяжёлых металлов, нефтепродуктов в морской среде;

- выполнить санитарно-гигиеническую оценку морской среды при загрязнении её соединениями тяжёлых металлов, нефтепродуктами, углеводородами;

- разработать технические предложения по снижению уровня экологической опасности морской среды в процессе её загрязнения соединениями тяжёлых металлов, нефтепродуктами при эксплуатации судов.

Теоретическая часть работы

Основными загрязнителями морской среды являются соединения тяжёлых металлов и нефтепродукты.

В качестве соединений тяжёлых металлов, расстворимых в морской воде, рассматриваются такие соединения, как:

· мышьяк (М);

· ртуть (РТ);

· свинец (СВ).

В качестве нефтепродуктов рассматриваются:

· углеводороды (УВ);

· бензол (Б);

· толуол (Т).

Ионы тяжёлых металлов, поступающие за счёт коррозии металлических корпусов судов, а также коррозии затонувших судов, их фрагментов, орудий и боеприпасов, металлических трубопроводных коммуникаций, арматуры, в морскую среду, ухудшают качество этой воды, которая становится непригодной для разведения морепродуктов, рекреационных целей [1-4].

Соединения тяжёлых металлов, поступающие в организм человека по "пищевой цепочке", ингибируют процессы, происходящие в коре головного мозга, в спинном мозге и кровеносной системе.

Результатом этого влияния на человека соединений тяжёлых металлов являются такие осложнения, как лейкемия крови, проявляются тенденции к мутагенным и терратогенным последствиям [3, 4].

Борьба с угрозой глобального экологического кризиса стала международной проблемой. Решить ее в рамках отдельных стран невозможно. Предпринятые некоторыми государствами меры по охране природы не будут эффективными, если другие их не поддержат. В настоящее время эта проблема стала мировой и обусловлена следующими факторами:

- сброс промышленных и хозяйственных вод без очистки непосредственно в море или с речным стоком;.

- ядохимикаты, используемые в сельском и лесном хозяйствах, в частности наиболее вредный, токсичный ДДТ;

- балластные воды и перенос бактерий, биопланктона, морская инвазия;

- аварийные выбросы и сбросы со скважин, буровых или подводных трубопроводов при разведке, добычи, транспортировки нефти, попутного и природного газа, конденсата;

- разработка полезных ископаемых на морском дне;

- перенос вредных веществ в атмосферу, гидросферу и почву.

Экологическая обстановка стала заметно ухудшаться в 60-70 годах XX столетия.

К основным источникам антропогенного воздействия на экологию Черного моря относятся [3]:

1)сток рек с содержащимися в них различных вредных, токсчных веществ;

2) сельское хозяйство (удобрения, пестициды, инсектициды);

3) промышленность (соединения тяжёлых металлов, детергенты, нефтепродукты);

4) населенные пункты (сточные воды, патогенные организмы, детергенты, нефтепродукты);

5) атмосферные осадки;

6)речное и морское судоходство;

7) порты;

8) рыбный промысел;

9) добыча минеральных ресурсов;

10) защита берегов;

11) рекреация и туризм.

В процессе эксплуатации судов образуются газообразные, жидкие и твёрдые отходы.

Нефтесодержащие воды. В процессе эксплуатации судовых механизмов образуется особый вид отходов – подсланевые нефтесодержащие воды, которые скапливаются под сланями (льялами) машинных отделений. Основные причины их образования – негерметичность трубопроводов, обшивки корпуса и донной арматуры, разливы нефтепродуктов при ремонте механизмов, топливной и масляной аппаратуры. Количество нефтепродуктов во многом зависит от технического состояния оборудования и от выполнения правил его эксплуатации. Среднесуточное накопление нефтесодержащих вод в основном определяется мощностью главного двигателя.

При попадании в воду нефтепродукты образуют эмульсию. Ее устойчивость повышается, если в таких водах присутствуют эмульгаторы, они препятствуют укрупнению и всплытию частичек нефти. Содержащиеся в морской воде ионы различных металлов и солей также могут способствовать образованию эмульсии. Удалять из воды эмульгированные нефтепродукты гораздо сложнее, чем грубодисперсные. Поэтому по возможности следует исключать факторы, способствующие их образованию.

Сточные воды. При использовании природной, пресной воды для питьевых и хозяйственных нужд на судне накапливаются сточные воды. Сточные воды запрещено сбрасывать в морскую среду, их накапливают в специальных герметичных танках с последующей обработкой и нейтрализацией.

Влияние нефти на морскую среду:

1. нарушается природный кругооборот воды;

2. снижается концентрация растворимого кислорода в морской среде;