Предотвращение загрязнения атмосферного воздуха оксидами серы от судовых энергетических установок

Вострикова М.А.

СПбГАСУ

 

Нарастающее загрязнение воздушного бассейна Земли примесями, имеющими антропогенную природу, является безотлагательной проблемой всего человечества [1].  Водный транспорт – один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на природную среду. Значительное влияние на атмосферный воздух оказывают выбросы от судовых энергетических установок оксидов серы, образующихся в результате сгорания серы, содержащейся в мазуте [2,3].

Снизить токсичность газовых выбросов оксидов серы от судовых энергетических установок можно с помощью следующих мероприятий: предварительная очистка топлива от соединений серы; топливоподготовка и регулировка режимных параметров; замена вида топлива или формы эксплуатации СЭУ при входе с прибрежную зону [4]; очистка выхлопных газов перед выбросом в атмосферу; уменьшение выбросов оксидов серы, возможно, путем использования скруббера [5]; одним из простых способов удаления оксидов серы из отработавших газов является метод скруббирования с использованием морской воды [6]; наиболее распространен­ный метод – мокрый процесс, когда уходящие газы, например, барботируют через раствор известняка, в результате чего образуются сульфит или сульфат кальция [1]; применение сухих методов очистки [4].

В настоящее время одним из перспективных способов очистки продуктов сгорания от соединений серы является применение устройства поглощения газовых выбросов (УПГВ). На первой ступени процесс осуществляется в струйном аппарате, где газовый поток смешивается с водяным паром. После этого в диффузоре и конденсаторе организуется конденсация газопаровой смеси. При этом конденсируемый пар частично взаимодействует с оксидами, содержащимися в дымовых газах. На второй ступени газ подается в установку поглощения газовых выбросов (УПГВ), где газовый поток подвергается сложному процессу сорбции и вибротурбулизации. Освобожденный от примесей газ удаляется в атмосферу. Жидкость, насыщенная оксидами и твердыми частицами направляется на дальнейшую переработку[1].

Для оценки эффективности очистки продуктов сгорания от оксидов серы в струйном аппарате были проведены эксперименты с использованием в качестве модельного газа чистого воздуха, смешанного с диоксидом серы, и инжектируемого в поток водяного пара. С целью получения математической модели, описывающей влияние расхода активного потока модельного газа и исходной концентрации в нём диоксида серы на конечную концентрацию диоксида серы, эксперименты проводились по специально разработанному плану. Разработка плана осуществлялась с учетом рекомендаций теории планирования эксперимента [7].

Математическая модель, представляющая собой уравнение регрессии, задаваемое полином второй степени, в общем случае имеет следующий вид:

                                      ,                            (1)

где  – исследуемая величина (концентрация диоксида серы на выходе из струйного аппарата), мг/м3;  – значения факторов в кодированном масштабе;  – оценки коэффициентов уравнения регрессии.

Проведенные математические вычисления привели к выводу, что полученная математическая модель может быть использована для оценки влияния расхода активного потока модельного газа и исходной концентрации в нём диоксида серы на конечную концентрацию диоксида серы, получаемую в результате использования предложенного струйного аппарата. А эксперименты показали, что в струйном аппарате при смешении продуктов сгорания и водяного пара, который направлялся в приемную камеру струйного аппарата из рядом расположенного парового котла в количестве соответствующем коэффициенту инжекции, процент поглощения оксидов серы составил SO2 – 68%. После струйного аппарата газовый поток направлялся в УПГВ 6, в которой поглотилось оксидов серы – 75% от остаточной после струйного аппарата концентрации. Общий процент поглощения оксидов по предлагаемой схеме очистки продуктов сгорания достигает по SO2  – 92 %.

Литература:

 

1.     Комплексная очистка дымовых газов теплогенерирующих установок. Монография. / Комиссаров К.Б., Лутков С.А., Филь А.В. – Ростов н/Д.: Филиал ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» в г. Ростове-на-Дону, 2007. – 134 с.

2.     Туркин А.В. Снижение загрязнения атмосферы очисткой продуктов сгорания судовых и корабельных энергетических установок. Материалы седьмой региональной научно-технической конференции. – Новороссийск: МГА, 2008.

3.     Возницкий И.В. Практика использования морских топлив на судах – изд.4, испр. и доп. – СПб.: 2006 – 124 с.

4.     Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Перспективы повышения экологической безопасности судовых энергетических установок. / Журнал Судостроение, №5 (750), 2003.

5.     Мельник Г.В. Вопросы экологии на конгрессе CIMAC 2007. / Журнал Двигателестроение №1 (231), 2008.

6.     Раевски П. Снижение уровня эмиссии оксидов серы на судах морского флота. // Двигателестроение,2007, №1. – С. 43-45

7.     Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. – М.: Высшая школа, 1978. – 319 с.