Жылу қазандықтары шығарылымдарын зиянсыздандыру және оларды іске асыру технологияларын негіздеу мен жасау туралы

Жоспар
Кіріспе

Шартты белгілердің, символдардың және терминдердің қысқартылған тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
1 ЖЫЛУ ҚАЗАНДЫҒЫ ШЫҒАРЫЛЫМДАРЫНЫҢ ҚОРШАҒАН ОРТАҒА ЗИЯНДЫ ӘСЕРІНЕН ТУЫНДАЙТЫН ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ЖАҒДАЙЫНА ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

11
1.1 Технологиялық шығарылымдарының құрамындағы газдың таралуының негіздері мен көрсеткіштері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
11
1.2 Жылу қазандықтарында жағылатын отындардың жалпы көрсеткіштері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
17
1.3 Газ түріндегі ластайтын заттарды арнайы аспаппен анықтау ... ... ... 19
1.4 Құрғақ түтінді газдардың көлемін есептеу тәсілімен талдау ... ... ... . 22
1.5 Шығарылатын газ түріндегі ластайтын заттарды есептеу тәсілімен анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
24
1.6 Шығарылым құрамындағы қатты бөлшектер сапасын есептеу ... ... . 28
2 КӨБІКТІ ОРТАДА ГАЗ МОЛЕКУЛАЛАРЫНЫҢ СОРБЦИЯЛАНУЫ ЖӘНЕ ЖОҒАРЫ ДИСПЕРСИЯЛЫ ШАҢ БӨЛШЕКТЕРІН БАСУ НӘТИЖЕЛІЛІГІН ЗЕРТТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ..

30
2.1 Шаң.тозаң бөлшектері мен газ молекулаларын көбікті ортада басу аэродинамикасының теориялық негіздерін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ..
30
2.2 Газдар молекулалары мен шаң.тозаңдарды ауалы.механикалық көбік ортасында ылғалдандырып нәтижелі зиянсыздандыруды аналитикалық негіздеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
34
2.3 Газдарды ауалы.механикалық көбіктермен нәтижелі сіңіріп алынуын аналитикалық негіздеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
39
2.4 Шаңды ауалы.механикалық көбікпен басудың тиімділігін аналитикалық негіздеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
44
2.5 Шаң.тозаң бөлшектері мен газ молекулаларын ауалы.механикалық көбікпен басып зиянсыздандырудың нәтижелі тәсілдерін негіздеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

51
2.6 Шаң бөлшектері мен газ молекулаларын ауалы.механикалық көбікпен басып зиянсыздандыруды негіздейтін аэродинамикалық моделі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

56
2.7 Ауалы.механикалық көбіктің тиімді параметрлерін зертханалық тәжірибелермен анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
59
2.8 Ауалы.механикалық көбікпен шаң бөлшектерін басу нәтижелілігін зертханалық зерттеу моделінде анықтау ... ... ... ... ... ... ...
64
3 ЫСТЫҚ ЛЕПТІ ҚАЗАНДЫҚ ШЫҒАРЫЛЫМДАРЫНЫҢ ЖЫЛУ ДИНАМИКАСЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ІСКЕ АСЫРУ МЕН ШАҢДЫ БАСУ МЕН ГАЗДАРДЫ ЗИЯНСЫЗДАНДЫРУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ ...

68
3.1 Жылу беру жүйелерінде шаңды басу мен газдарды зиянсыздандыру тәсілдеріне талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
68
3.2 Жылу қазандығынан шығарылатын ыстық лепті шаңдыгаз ағымын зиянсыздандырып пайдалану технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
71
3.3 Газды.сулы жылу алмастырғыш ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 73
3.3.1 Жылу алмастырғыштың негізгі технологиялық сипаттамаларын есептеп анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
73
3.3.2 Ауалы.механикалық көбік алудың технологиялық сұлбасы мен көбіктендіргіш қондырғысының жұмыс сипаттамаларын есептеу ... ... .
89
3.3.3 Отын ошағынан кейінгі арна бойында шаңды ауалы.механи.калық көбікпен басу технологиясының өндірістік сынақ әдісі ... ... ... ...
94
3.3.4 Ауалы.механикалық көбікпен газдарды зиянсыздандыру технологиясын өндірістік сынақтан өткізу нәтижелері ... ... ... ... ... ... ...
96
4. ҚОРШАҒАН ТАБИҒИ ОРТАНЫ ҚОРҒАУ ШАРАЛАРЫН ІСКЕ АСЫРУДЫҢ ЭКОНОМИКАЛЫҚ ТИІМДІЛІГІН БАҒАЛАУ ... ... ... ...
98
4.1 Қазандықта отын жағу барысындағы шығарылымдардың әсерінен туындайтын экологиялық мәселелерін талдау және бағалау ... ... ... ... ..
98
4.2 Қоршаған табиғи ортаны басқаруды математикалық моделімен болжамдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
101
4.3 Қоршаған ортаның ластануынан экономикалық шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
107
4.4 Табиғат қорғау шараларының экономикалық нәтижесінің есебі ... ... 109
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 111
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 113
ҚОСЫМША

Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Қазақстанда 1990 жылдан еліміздің экономикалық және әлеуметтік жағдайының тұрақты дамуына бағытталған жаңа экологиялық саясат өріс ала бастады. Оның негізгі мақсаты – қоршаған ортаны сақтау, энергия ресурстарын үнемдеу және табиғат ресурстарын тиімді пайдалану[1,2,3].
Қазандықтан шығарылатын ластаушы заттардың көлемі мен концентрациясын анықтап, таралу шектері мен зиянды әсерлері өнім алатын технологиялық процестер деңгейі мен олардың жабдықталуына, шығарылатын өнімнің минералогиялық және физикалық-химиялық сапасына, көлеміне, оларды зиянсыздандыру тәсілдері мен ортасына байланыстылығын анықтау.
Қазіргі кезеңдегі қоршаған ортаны қорғау талаптарына сәйкес белгілі техногенді қалдықтарды зиянсыздандыру орталары мен тәсілдеріне жан-жақты талдау жасау барысында ауалы-механикалық көбік ортасында ұсақ және өте ұсақ шаң-тозаңдардың басылуы және газдардың сорбциялануын теориялық негіздерінде зерттеп, энергетикалық ресурстарды тиімді пайдалану мақсатында қазандықтан шығарылатын ыстық лепті екінші қайтара пайдалану және температурасы төмендетілген түтінді газ ағымының құрамындағы шаң-тозаңдар мен газдарды зиянсыздандыру технологиясын жасау.
Тақырыптың өзектілігі. Қазақстанның табиғатты қорғау саясатындағы ерекше бағыты – халықаралық қауымдастықпен біріге еліміз қоршаған ортаны қорғау мақсатында 12 халықаралық шарттар мен және басқа да келісімдермен жұмыстар атқаруда[4]. Вена конвенциясы және Монреал хаттамасы және халықаралық келісім шарттармен озон қабатын ыдырататын заттар шығармау туралы биологиялық қалыптарын тұрақты сақтау, жер бетінің шөлейттенуін болдырмау. Қазақстанның экологиялық даму барысында табиғатты пайдалануда нормативті және ұйымдастырушылық жүйелерінде едәуір жұмыстар атқарылуда[5,6].
Арзан, таза отындар: мұнай өнімдері, табиғи газдар болғанымен олардың қоры шексіз емес, сондықтан, зияндылығына қарамастан көмірді отын ретінде пайдалану өмір талабы қажет етіп отыр. Отын жағу тек қана энергия көзі емес, сонымен қатар қоршаған ортаның барлық экологиялық жүйесіне әсер етеді. Жер беті кеңістігіне жылына 6000 млн.т көмірқышқыл газы шығарылады. Адам баласының өмірлік тіршілігіндегі қауіпті жағы ауаның газдармен және шаң-тозаңдармен, сонымен қатар қосымша технологиялық процестермен шығарылатын жылумен ластануы. Бағалау нәтижесінде анықталғаны жер қойнауынан өндірілген, 7 млрд. т. отындармен әрбір жыл сайын 3,4 1010 ккал жылу шығарылады екен, дегенмен жылу отындарын өндіру жыл сайын 5% өсірілсе, онда 200 жылдан кейін отын жағу энергиясы күн энергиясымен теңеседі. Әсіресе қоршаған ортаның ластануының ең қауіптісі газдар, қатты, сұйық, қоспа түріндегі және ыстық леп шығарылымдары. Газ қоспаларының құрамында көмірқышқыл газы (СО2) ерекше орын алады. М.И. Будосконың болжауымен СО2 концентрациясы 0,042% жеткенде қиыр шығыс мәңгілік мұздар еріп кетеді.

Пән: Геология, Геофизика, Геодезия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 27 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті

ӘОЖ 577.4:632.151
Қолжазба құқығында
Ә 49

ӘЛІПБАЕВ ЖАСҰЛАН РӘТХАНҰЛЫ

Жылу қазандықтары шығарылымдарын зиянсыздандыру
және оларды іске асыру технологияларын негіздеу мен жасау

25.00.36 – Геоэкология

Техника ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін
дайындалған диссертация

Ғылыми жетекшісі
т.ғ.д. И.С. Тілегенов

Қазақстан Республикасы

Тараз, 2005

Мазмұны

Шартты белгілердің, символдардың және терминдердің қысқартылған
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1 Жылу қазандығы шығарылымдарының қоршаған ортаға зиянды әсерінен
туындайтын экологиялық жағдайына
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1.1 Технологиялық шығарылымдарының құрамындағы газдың таралуының
негіздері мен 11
көрсеткіштері ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2 Жылу қазандықтарында жағылатын отындардың жалпы
көрсеткіштері ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .17
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .
1.3 Газ түріндегі ластайтын заттарды арнайы аспаппен 19
анықтау ... ... ...
1.4 Құрғақ түтінді газдардың көлемін есептеу тәсілімен 22
талдау ... ... ... .
1.5 Шығарылатын газ түріндегі ластайтын заттарды есептеу тәсілімен
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .2 4
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1.6 Шығарылым құрамындағы қатты бөлшектер сапасын есептеу ... ... . 28
2 Көбікті ортада газ молекулаларыНЫҢ СОРБЦИЯЛАНУЫ ЖӘНЕ жоғары
дисперсиялы ШАҢ бөлшектерін басу нәтижелілігін
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... 30
2.1 Шаң-тозаң бөлшектері мен газ молекулаларын көбікті ортада басу
аэродинамикасының теориялық негіздерін 30
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Газдар молекулалары мен шаң-тозаңдарды ауалы-механикалық көбік
ортасында ылғалдандырып нәтижелі зиянсыздандыруды аналитикалық 34
негіздеу
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ...
2.3 Газдарды ауалы-механикалық көбіктермен нәтижелі сіңіріп алынуын
аналитикалық 39
негіздеу ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ..
2.4 Шаңды ауалы-механикалық көбікпен басудың тиімділігін
аналитикалық 44
негіздеу ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ..
2.5 Шаң-тозаң бөлшектері мен газ молекулаларын ауалы-механикалық
көбікпен басып зиянсыздандырудың нәтижелі тәсілдерін
негіздеу ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .51
... ... ... ... ... ... ... .
2.6 Шаң бөлшектері мен газ молекулаларын ауалы-механикалық көбікпен
басып зиянсыздандыруды негіздейтін аэродинамикалық
моделі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5 6
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ..
2.7 Ауалы-механикалық көбіктің тиімді параметрлерін зертханалық
тәжірибелермен 59
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ..
2.8 Ауалы-механикалық көбікпен шаң бөлшектерін басу нәтижелілігін
зертханалық зерттеу моделінде анықтау ... ... ... ... ... ... ... 64
3 Ыстық лепті қазандық шығарылымдарының жылу динамикасы және оларды
іске асыру мен шаңды басу мен газдарды зиянсыздандыру
технологиясы ... 68
3.1 Жылу беру жүйелерінде шаңды басу мен газдарды зиянсыздандыру
тәсілдеріне 68
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2 Жылу қазандығынан шығарылатын ыстық лепті шаңдыгаз ағымын
зиянсыздандырып пайдалану 71
технологиясы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ...
3.3 Газды-сулы жылу 73
алмастырғыш ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
...
3.3.1 Жылу алмастырғыштың негізгі технологиялық сипаттамаларын
есептеп 73
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
...
3.3.2 Ауалы-механикалық көбік алудың технологиялық сұлбасы мен
көбіктендіргіш қондырғысының жұмыс сипаттамаларын есептеу ... ... . 89
3.3.3 Отын ошағынан кейінгі арна бойында шаңды ауалы-механи-калық
көбікпен басу технологиясының өндірістік сынақ әдісі ... ... ... ...94
3.3.4 Ауалы-механикалық көбікпен газдарды зиянсыздандыру
технологиясын өндірістік сынақтан өткізу 96
нәтижелері ... ... ... ... ... ... ...
4. Қоршаған табиғи ортаны қорғау шараларыН іске асырудың
экономикалық тиімділігін бағалау ... ... ... ... 98
4.1 Қазандықта отын жағу барысындағы шығарылымдардың әсерінен
туындайтын экологиялық мәселелерін талдау және бағалау 98
... ... ... ... ..
4.2 Қоршаған табиғи ортаны басқаруды математикалық моделімен
болжамдау ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .1 01
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ..
4.3 Қоршаған ортаның ластануынан экономикалық шығындарды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1 07
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ..
4.4 Табиғат қорғау шараларының экономикалық нәтижесінің 109
есебі ... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .1 11
... ... ... ... ... ... ... ... .. ..
Пайдаланылған әдебиеттер 113
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қосымша

Шартты белгілердің, символдардың және терминдердің қысқартылған тізімі

1-2 бөлімдер бойынша

τ – уақыт;
ξ – кедергі коэффициенті;
Х, Y, Z – шексіздік координаттары;
ηТ – пайдалы әсер коэффициенті;
ρ – газ тығыздығы;
Р – қысым;
– ластайтын газ концентрациясының өзгерілу жылдамдығы;
n – турбуленттік коэффициенті;
Cr ,Cу – турбулент дәрежесі немесе жел бағытының функциясы тағы басқа
өзгерістерді есепке алатын құйынды диффузияның коэффициенті;
в1 – ауа температурасына байланысты күштің әсерінен болатын атмосфера
турбуленттік коэффициенті;

М – түсу жиілігі;

W – шаң бөліну жиілігі;
F – шаң бөлшектерінің еркін түсу жылдамдығы;
q – қоршаған ортаның температурасының ауытқу коэффициенті;
– зерттеу орнындағы артық ауа коэффициенті;
К – отын сипаттамасын есепке алатын коэффициенті;
– оттықтың конструкциясын есепке алатын өлшемсіз коэффициент;
– жандырылуға берілетін ауаның температурасын есепке алатын өлшемсіз
коэффициент;
В – табиғи отынның шығыны;
АГ – жағылған отынның күлділігі;
аұш – қазандықтан шығарылып газдармен ұшырылатын күлдің мөлшері;
– күл ұстағышпен қамтылатын қатты бөлшектердің мөлшері;
q4 – отынның механикалық толық жанып кетпеуінен болатын жылу шығыны;
Дd – бөлшектердің диффузия коэффициенті;
N – бірлік көлеміндегі газ молекуласының саны;
– молекулалардың қозғалуының орташа жылдамдығы;
u – бөлшектер ағымының жылдамдық модулі;
m – бөлшектер салмағы;
– бөлшектердің салмақты тығыздығы;
– молекула диаметрі;
– ерітінді тұтқырлығы;
– молекуланың қозғалыс жылдамдығы;
nk – көлемдегі көпіршік саны;
dk – көбік көпіршігі диаметрі;
Мk – көпіршіктердің геометриялық қалпын ескеретін коэффициент;
r- бөлшектер радиусы;
r - түтінді газдардың қайта айдалуының дәрежесі.

3-4 бөлімдер бойынша:

Со – абсолютті қара дененің шашырату коэффициенті;
CP2 – судың жылу сыйымдылығы;
– ауа көлемінің температураға байланысты өзгеруі;
g – еркін түсу үдеуі;
К – көбік еселігі;
qе – ласты ауа ағымына бүркілетін көбіктендіргіш ерітіндісінің өнімділігі;
– жергілікті қарсылық коэффициенті;
qn – көбік шығыны;
Fc – торлы пакет ауданы;
– бүріккіштен шығатын ерітінді жылдамдығы;
q – жылу ағынының тығыздығы;
α – жылу бергіш коэффициенті;
d – қатты бөлшектердің диаметрі;
М – зиянды заттардың шығарылым массасы;
Эн – экономикалық нәтиже;
К – күрделі салым;
У – ластану нәтижесінде болатын шығындар;
С – пайдалану шығындары.

Белгілі-бір сандар немесе белгілер

1. – Рейнольдс саны;

2. – Прандтль саны;

3. – Фруд саны;

4. – Грасгоф саны;

5. – Нуссельт саны;

6. – Стокс саны.

Кіріспе

Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Қазақстанда 1990 жылдан еліміздің
экономикалық және әлеуметтік жағдайының тұрақты дамуына бағытталған жаңа
экологиялық саясат өріс ала бастады. Оның негізгі мақсаты – қоршаған ортаны
сақтау, энергия ресурстарын үнемдеу және табиғат ресурстарын тиімді
пайдалану[1,2,3].
Қазандықтан шығарылатын ластаушы заттардың көлемі мен концентрациясын
анықтап, таралу шектері мен зиянды әсерлері өнім алатын технологиялық
процестер деңгейі мен олардың жабдықталуына, шығарылатын өнімнің
минералогиялық және физикалық-химиялық сапасына, көлеміне, оларды
зиянсыздандыру тәсілдері мен ортасына байланыстылығын анықтау.
Қазіргі кезеңдегі қоршаған ортаны қорғау талаптарына сәйкес белгілі
техногенді қалдықтарды зиянсыздандыру орталары мен тәсілдеріне жан-жақты
талдау жасау барысында ауалы-механикалық көбік ортасында ұсақ және өте ұсақ
шаң-тозаңдардың басылуы және газдардың сорбциялануын теориялық негіздерінде
зерттеп, энергетикалық ресурстарды тиімді пайдалану мақсатында қазандықтан
шығарылатын ыстық лепті екінші қайтара пайдалану және температурасы
төмендетілген түтінді газ ағымының құрамындағы шаң-тозаңдар мен газдарды
зиянсыздандыру технологиясын жасау.
Тақырыптың өзектілігі. Қазақстанның табиғатты қорғау саясатындағы
ерекше бағыты – халықаралық қауымдастықпен біріге еліміз қоршаған ортаны
қорғау мақсатында 12 халықаралық шарттар мен және басқа да келісімдермен
жұмыстар атқаруда[4]. Вена конвенциясы және Монреал хаттамасы және
халықаралық келісім шарттармен озон қабатын ыдырататын заттар шығармау
туралы биологиялық қалыптарын тұрақты сақтау, жер бетінің шөлейттенуін
болдырмау. Қазақстанның экологиялық даму барысында табиғатты пайдалануда
нормативті және ұйымдастырушылық жүйелерінде едәуір жұмыстар
атқарылуда[5,6].
Арзан, таза отындар: мұнай өнімдері, табиғи газдар болғанымен олардың
қоры шексіз емес, сондықтан, зияндылығына қарамастан көмірді отын ретінде
пайдалану өмір талабы қажет етіп отыр. Отын жағу тек қана энергия көзі
емес, сонымен қатар қоршаған ортаның барлық экологиялық жүйесіне әсер
етеді. Жер беті кеңістігіне жылына 6000 млн.т көмірқышқыл газы шығарылады.
Адам баласының өмірлік тіршілігіндегі қауіпті жағы ауаның газдармен және
шаң-тозаңдармен, сонымен қатар қосымша технологиялық процестермен
шығарылатын жылумен ластануы. Бағалау нәтижесінде анықталғаны жер
қойнауынан өндірілген, 7 млрд. т. отындармен әрбір жыл сайын 3,4 1010 ккал
жылу шығарылады екен, дегенмен жылу отындарын өндіру жыл сайын 5%
өсірілсе, онда 200 жылдан кейін отын жағу энергиясы күн энергиясымен
теңеседі. Әсіресе қоршаған ортаның ластануының ең қауіптісі газдар, қатты,
сұйық, қоспа түріндегі және ыстық леп шығарылымдары. Газ қоспаларының
құрамында көмірқышқыл газы (СО2) ерекше орын алады. М.И. Будосконың
болжауымен СО2 концентрациясы 0,042% жеткенде қиыр шығыс мәңгілік мұздар
еріп кетеді. Жылу электростансалары (ЖЭС) мен қазандықтары техногенді
көміртегінің (негізінде СО2 түрінде) негізгі бөлігін 50% жуық, күкірттің
қос тотығын, 35-40% азоттың тотықтарын және 35% шаң-тозаңдарды шығарады.
Жылу, электр қазандық жүйелерінен зиянды газдармен қоса көп көлемде әртүрлі
металдар және олардың қоспалары қуаттылығы 1 млн. квт ЖЭС-тің 1 жылдық
шығарылымында қауіпті мөлшерімен алғанда аллюминий және олардың қоспалары
100 млн. мөлшерге, темір -400 млн. мөлшерге, магний-1,5 млн. мөлшерге
жететіндігі мәлім. Бұлар аз мөлшерде болғанымен адам денсаулығына, су
құрамына, топырақтың сапасына және басқа да экожүйелердің зиянды әсерін
тигізуде.
Белгілі мағлұматтар бойынша, мазутты жаққанда оның әрбір тоннасынан
көміртегі тотығы СО -1,3 кгт; күкірттің қос тотығы SO2– 1,96 кгт;
көмірқышқыл газы СО2 – 1,3 кгт; азот тотықтарын NO2 есептегенде – 1,47
кгт; ваннадийдің тотығы V2O5 - 0,02 кгт. Табиғи газдың 1 м3 жаққанда:
көміртегі тотығы СО - 6,91 кгм3; көмірқышқыл газы СО2 – 2,94 кгм3; азот
тотықтары NO2 есептегенде – 1,66 кгм3 шығарылады.
Қазандықтан шығарылатын газ концентрацияларын азайтудың ең бір тиімді
тәсілі отынды күкірттен алдын-ала ажыратып жағу. Дегенмен, бұл тәсілдер
қаражатты көп қажет ететіндіктен жылу өндірісі кәсіпорындарында
пайдаланылмайды.
Түтінді газдарды күкірттің қос тотығы мен азот тотықтарынан тазалаудың
тиімді әдісі болмағандықтан, бұл газдар жоғары ауа қабатына биік
мұнаралармен шығарылады. Бұл әдіспен қоршаған ортаны тазартуға болмайды,
тек қана зиянды заттектердің таралуына мүмкіндік туғызылады. Ауа
қабатындағы зиянды заттектердің концентрациясы шығарылған көзінің маңында
алғашқы кезде аз болғанымен бірте-бірте ұлғайып шектеліп жіберілген
концентрациясынан асып төңіректі ластайды. Жапонияда күкірттің қос тотығын
және азот тотықтарын толығымен зиянсыздандырып, одан алынған заттарды
шикізат ретінде пайдалануда. Ол үшін арнайы десульфуранциялық және
денитрификациялық құрылымдар пайдаланылады. ТМД және Қазақстан
Республикасында зиянды газдарды (СО, SO2, NOx) басатын арнайы құрылымдар,
тәсілдер, орталар тиімділігі жеткіліксіз және өте төмен.
Әртүрлі өндіріс жағдайларында шаң-тозаңдар және газдармен күресудің
негізгі тәсілі сумен ылғалдандыру. Бірақ бүркілген сумен шаң-тозаңдарды
басу нәтижесі жеткіліксіз, әртүрлі минералдық заттар (аэрозольдар), газдар
таза суда ери қоймайды, сондықтан да тікелей жұмыс орындарында санитарлық
мөлшер деңгейіне жеткізу мүмкін емес, олар қалдық ретінде қоршаған ортаға
шығарылып биосфера құрауыштарын ластайды.
Соңғы кезеңде күлді, ысты жоғары дәрежеде ұстайтын құрылымдар іске
асырылуда. Циклонда, сүзгіштерде және басқа да агрегаттарда шаң бөлшектері
тиімді ұсталынады. Дегенмен, бұл құрылымдарда шаң бөлшектерінің диаметрі
5мкм-ден төмен болғанда тазалау нәтижелілігі күрт азаяды.
Қазандықтардан шығарылатын ыстық лепті екінші қайтара пайдалану
энергетикалық ресурстарды үнемдеуге мүмкіндік туғызады.
Ұсақ, өте ұсақ және субмикронды шаң-тозаңдарды, газ молекулаларын
зиянсыздандыру тәсілдерінің ең тиімдісі – ауалы-механикалық көбікті
қолдану. Бұл тәсілдердің негізгі бағыттары көптеген зерттеулермен
негізделуде. Бірақ та, қазандық шығарылымдарының температурасы өте жоғары
болғандықтан осы және басқа тәсілдер тиянақты шешімдерін таппай келеді.
Сонымен, қазандықтардан шығарылатын шаңдыгаз ағымы арнасында шаң-
тозаңдарды басып, газдарды зиянсыздандырудың көбікті ортасын жасап,
қоршаған ортаны қорғау және энергетика ресурстарын тиімді пайдалану қазіргі
кезеңнің талаптарына сәйкес өзекті мәселе[10-15].
Жұмыстың негізгі идеясы. Шаң-тозаңдар және зиянды газдарды көбікті
ортада көбіктендіргіш ерітіндісімен ылғалдандырып, сорбциялық әсерімен
зиянсыздандыру.
Жұмыстың мақсаты: Қазандықтарда отынды жағу барысында шығарылатын
заттарды зиянсыздандырумен қатар оның құрамындағы ыстық лебін пайдаланып
табиғат ресурстарын сақтауға бағытталған кешенді технологиялық шешімдерін
іске асыру.
Қойылған мақсатқа жету үшін төмендегі мәселелер шешілген:
- қазандықтан шығарылатын ластаушы заттардың көлемі мен концентрациясын
анықтап, қоршаған ортаға таралуын зерттеу, осы заттардың зиянды әсерлеріне
талдау жасау;
- ауалы-механикалық көбік ортасында ұсақ және өте ұсақ шаңдардың
ұсталуы және газдардың сорбциялануын теориялық негізде зерттеу;
- қазандықтан шығарылатын ыстық лепті екінші қайтара пайдалануды
негіздеп, температурасы төмендетілген түтінді газ ағымының құрамындағы шаң-
тозаңдар мен газдарды зиянсыздандыру технологиясын негіздеу және жасау;
- қазандық шығарылымдарын зиянсыздандыруға жасалынған технологияның
экономикалық тиімділігін болжамдау.
Жұмыстың ғылыми жаңалықтары.
- қазандық шығарылымдарының қоршаған ортаға таралу аумақтарының
ластағыш заттардың бастапқы концентрациясына байланысты зерттеліп
тиянақталуы;
- шаңдыгазды басу тәсілдеріне жан-жақты теориялық, зертханалық
зерттеулер нәтижесінде экономикалық тұрғыдан тиімді, экологиялық тұрғыдан
таза керотинді көбіктендіргіш негізінде ауалы-механикалық орта жасалынуы;
- қазандық ошағының жоғары температуралы (180-2000С) шығарындысының
қоршаған ортаға жылулық әсерін болдырмау мақсатында энергия ресурстарын
тиімді пайдалану технологиясы негізделіп жасалынған;
- тұңғыш рет қазандық ошағынан шыққан ыстық лептің температурасы
жылуалмастырғышпен 60-400С дейін төмендетілген шаңды-газды ағым және
көбіктендіргіш ерітіндісін бүркілуінен құрылған ауалы-механикалық көбік
ортасында шаң-тозаң және газдарды зиянсыздандыру технологиясы жасалынған.
Қорғауға ұсынылатын негізгі ғылыми тұжырымдар:
- Базанквет, Пирсон және Сэттон қағидаларының негізінде қазандықтан
шығарылатын газдар мен шаң-тозаңдардың концентрацияларының өзгерілуін ауа
ағымының кинетикалық энергиясының ықпалы, ыстық лепті шаңдыгаз ағымы мен
шығарылу ортасының температураларына байланыстылығын зерттеу нәтижелері;
- шаңдыгаз ағымы арнасының аэродинамикалық зертханалық моделінде ауалы-
механикалық көбікті ортада шаң-тозаңдарды ылғалдандырып нәтижелі басудың,
газдардың сіңірілуімен зиянсыздандырудың физикалық-механикалық, химиялық
көрсеткіштеріне байланыстылығының теориялық негіздерін зерттеу және олардың
тиімді параметрлерін анықтаудағы зерттеу нәтижелері;
- кератинді көбіктендіргіштің ерітіндісінен алынған ауалы-механикалық
көбіктің физикалық-механикалық, химиялық қасиеттерін зерттеу нәтижелері,
шаң-тозаңдарды басу мен газдарды зиянсыздандырудың аналитикалық талдау
жолымен негізделген жалпы нәтижелілік теңдеулері;
- қазандықтардан шығарылатын ыстық лепті шаңдыгаз ағымын екінші қайтара
пайдалану мақсатында салқындатып, ауалы-механикалық көбікпен шаң-тозаңдарды
басу мен газдарды зиянсыздандырудың технологиясы және оның негізгі
аэродинамикалық, физикалық сипаттамаларын анықтау нәтижелері;
- қазандық шығарылым құрамындағы шаң-тозаңдардың, газдардың қоршаған
ортаға әсер етуі салдарынан болатын экономикалық шығындары және ауалы-
механикалық көбік ортасымен шаң-тозаңдар мен газдарды зиянсыздандырудың
кешенді технологиясының өндіріске енгізілуінен болатын экономикалық болжам
нәтижесі.
Ғылыми қағидаларының, қорытындыларының және ұсыныстарының негізділігі
мен дәлелдігі - шаң-тозаңдар бөлшектерінің және газ молекуларының ауалы-
механикалық көбіктің көпіршіктері мен өз-ара әсерлері фундаменталды
заңдылықтарымен құпталып негізделуі;
- Игілік көп салалы мемлекеттік коммуналды кәсіпорнының көлемді
техника-экономикалық мағлұматтарын пайдалануымен;
- шешілетін мәселеге сәйкес экономика-математикалық және техника-
экономикалық талдау мен болжамдау;
- математикалық статистика, физикалық, органикалық химияның
негіздерінде зерттеу жұмыстарының орындалуы;
- лабораториялық және сынақ жұмыстарын жеткілікті көп көлемде орындалуы
және олардың нәтижелерінің бір-біріне сәйкестілігі мен тиянақтылығы.
Жұмыстың өндірістік құндылығы. Энергия ресурстарын үнемді пайдалану
мақсатында Қаратау қаласындағы Игілік көпсалалы коммуналды кәсіпорын
жағдайында қазандықтан жоғары температурамен (180-2000С) шығарылатын ыстық
лепті шаңдыгаз ағымының жылуын қыс мезгілінде жылыжайда көкөніс өсіру үшін
екінші қайтара пайдалану және шаң-тозаңдар мен газдарды ауалы-механикалық
көбік ортасымен зиянсыздандырудың кешенді технологиясын өндірістердің әр
саласында енгізуге мүмкін екендігі дәлелденіп, өндіріске енгізу
хаттамасымен расталған.
Жұмыс нәтижелерін іске асыру:
Диссертациялық жұмыстағы қоршаған табиғи ортаның ластануы дәрежесін сан
және сапа жағынан бағалаудағы негізгі ұсыныстары Талас ауданы аумағында
шектелген мөлшерлі шығарылымдарды (ШМШ) жобалау нормативтерін жасауға
Қаратау қаласындағы Игілік көп салалы коммуналды кәсіпорнында
пайдаланылған.
Жұмыстың теориялық нәтижелері мен ұсыныстары Экология мамандық
пәндерін оқытуда және курстық, дипломдық жұмыстарды жобалау барысында
пайдаланылуда.
Диссертациялық жұмысты М.Х. Дулати атындағы Тараз Мемлекеттік
университетінің 1999-2005 жылдар аралығындағы Ғылыми зерттеу жұмыстарының
Жамбыл облысы аумағының қоршаған ортасының жағдайын бақылау тақырыпты
жоспары бойынша орындаған.
Қазақстан Республикасы өнеркәсіптерінің 2002-2006 жылдар аралығында
ғылыми-техникалық дамуын қамтамасыз ету жоспарына сәйкес қалыптастырылған
ғылыми-техникалық жобалардың негізінде, ҚР білім және ғылым министрлігінің
конкурсында жеңіп алған Таукен-байыту өндірістерінің техногендік
шығарылымдарын басуға кешенді орталары мен тәсілдерін жасау тақырыбында
орындалып жүрген ғылыми-зерттеу жұмысына 2002жылдан тікелей орындаушы
ретінде қатысуда (ҚР білім және ғылым министрлігімен 20.07.2002 ж.
жасалынған №781 келісім-шарт).
Жұмыстың жариялылығы.
Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері Қарағанды Мемлекеттік
техникалық университетінің 50 жылдығына арналған Ғылым және білім
Қазақстан 2030 стратегиясының жетекші көрсеткіші тақырыбында VI
Халықаралық конференциясында екі рет (Қарағанды қаласы, 2003ж.), Қоршаған
ортаны қорғаудың ғылыми-теориялық және практикалық аспектілері:
проблемалар, стратегия және табиғат қорларын пайдаланудың перспективалары
тақырыбында Халықаралық ғылыми-практикалық конференцияда үш рет (Тараз
қаласы, 2005ж.) баяндалған.

1 Жылу қазандығы шығарылымдарының қоршаған ортаға зиянды әсерінен
туындайтын экологиялық жағдайына талдау

1.1 Технологиялық шығарылымдарының құрамындағы газдың таралуының
негіздері мен көрсеткіштері
Есептеу әдісімен төмендегі формулалармен (1), (2) және (3) бірдей
шешімді көрсететін Базанквет, Пирсон және Сэттон қағидаларын қолдана отырып
жер бетіндегі газ концентрациясы өзгерісі анықталған[16-25].

, (1)

мұндағы: – ластайтын газ шығарылымының қарқындылығы, фт3с,
немесе 0,0283 м3с; Н – мұнара биіктігі, м; u – жел
жылдамдығы, фтс, немесе мс; n – турбуленттік коэффициенті;
Сy,Cz – турбулентті диффузия коэффициенттері; х – жел
бойынша қашықтық, м.
Жел бағытымен Хmax ара қашықтықтағы газ концентрациясының жоғары
көрсеткіші:

,
(2)

мұндағы: .
(3)

Негізінен максималды концентрациясы бастапқы кезден жел бағыты бойында
шаңдыгаз шығарылу көзінен 10-15 есе жоғары биіктікте байқалады. Ыстық лепті
газ ықпалымен шығарылатын өте ұсақ бөлшектердің әртүрлі жылдамдықта
бөлінетіні теңдеуге сәйкес анықталады (1,2-сурет).

1-сурет – Ошақ көзінен бастап әр түрлі жылдамдықта ыстық лепті шаңдыгазды
шығарылым құрамындағы газ концентрациясының өзгерілуі
а) 10000м қашықтықтан бастап газ концентрациясының өзгерісі

б) 1000м қашықтықтан бастап газ концентрациясының өзгерісі

2-сурет – Жел жылдамдығына байланысты газ қоспаларының әртүрлі ара
қашықтықта концентрациясының өзгеруі

Газдың мұнара жиегіндегі бастапқы шоғырлануы В.С. Никитинннің
формуласы [16,17] бойынша анықталған:
түтінді газды үздіксіз шығарылуына сәйкес:

,
(4)

мұндағы: – көрсеткіш төмендегі формула бойынша анықталады:

, (5)

мұндағы: – тік бұрышты тангенске шексіз коэффициент f ;
1 ыстық лепті ауаның температурасына байланысты ауа
ағымының минималды жылдамдығы; в1 – ауа температурасына
байланысты күштің әсерінен болатын атмосфера турбуленттік
коэффициенті; және в1 коэффициенттерінің шоғырлануы ауа
қозғалысының жылдамдығына және газ қалдығының шығатын жеріне
байланысты, олардың мәні: =0,045–0,122; в1= 0,05.
Бұл коэффициенттерді жел жылдамдығының өзгерісіне байланысты, оны
тәжірибе түрінде анықтауға болады.
Өндірістен шығарылу көзі координаттарында (х,y,z) газ шоғырлануын С
бастапқы мәнін В.С. Никитиннің формуласы бойынша анықтауға болады[16,17]:

.
(6)

Қоршаған ортаға шығарылатын газдардың таралуы кинетикалық ауа ағынының
энергиясының қатысымен және ауа температурасының әртүрлілігінен және
түтінді мұнара аузынан шығатын шаңдыгаз қоспасының температурасы ықпалымен
кеңістікке таралады да, газдың концентрациясы көлемді мөлшерде бірнеше
сағатқа сақталады.
Мысалы, көміртегі оксидін шығарылғаннан кейін 2-4 сағаттан соң 100-200
м қашықтықта байқауға болатындығы анықталған.
Осылайша әр түрлі дисперсиялы құрамды шаң бөлшектерінің таралу
заңдылықтары бекітілген және техногенді қалдықтарды сыртқа шығарудағы
газдардың табиғи ортаға таралуы, зиянды қоспаларды аулау, олардың қоршаған
ортаға зияндылығын алдын-ала болдырмау ғылыми негізде есепке алынған.
Газдардың мұнара ернеуінен бастап газ концентрациясының х,y,z бағытта
өзгерілуі экспоненциалды сызық түрде сипатталады.

.
(7)

Өндіріс аумағындағы х,y координаттарында газ концентрациясының
өзгерілуі:

.
(8)

Нүктелі ошақ көзі жағдайында х,y,z кеңістігінде мұнара бағытындағы газ
концентрациясының өзгерілуі:

.
(9)

Сызықты ошақ көзі үшін

.

Қазандықтан шығарылатын газдың таралуын есептеуге қатысты мәліметтер 1-
кестеде, ал газдардың кеңістікте таралу көрсеткіштері 2-кестеде
келтірілген.

1-кесте – Қазандықтан шығарылатын газдың таралуын есептеуге қатысты
мәліметтер

Пара-мНүктелік Сызықтық Өлшем Аталуы
етрі бірлігі
K 3 1,3 өлшемсіз коэффициент
u 2,8 2,8 мс ошақ көзіндегі ауа жылдамдығы
0,19 0,19 газды мұнара бұрышының ашылуы
G 7598 7598 мгс газ ошағының шығару екпінділігі
L 12 м сызықты ошақ көзінің ұзындығы
Х 2 2 м ошақ көзінен қашықтық
С0 2255 мгм3 нүктелік ошақ көзінен шыға
берісіндегі газ шоғырлануы
С0 1547 мгм3 сызықты ошақ көзінен шыға
берістегі газ шоғырлануы

2-кесте – Газдардың кеңістікте таралу көрсеткіштері

X Y Z C0 exp() CT C0 L CTL
10 3,85 1,92 2255,6 0,07 151,22 1547 7,43
20 7,69 3,85 563,9 0,25 141,47 1036,17 3,71
30 11,24 5,77 250,62 0,39 98,45 518,08 2,47
40 15,39 7,69 140,8 0,49 69,48 389,53 1,86
50 19,23 9,62 90,26 0,57 51,01 311,62 1,49
60 23,08 11,54 62,68 0,62 38,84 259,68 1,24
70 26,92 13,46 46,09 0,66 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.