Повышение эффективности защиты воздушного бассейна при сжигании газообразного и жидкого топлива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, доктор технических наук Шкаровский, Александр Леонидович

• Шкаровский, Александр Леонидович
• доктор технических наук
• 1997

Оглавление диссертации доктор технических наук Шкаровский, Александр Леонидович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ АНАЛИЗА ПРИРОДООХРАННОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ СЖИГАНИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА

1.1. Система научного прогнозирования развития окружающей среды и наиболее достоверные

прогнозы изменения ее состояния

1.2. Энерго-эколо гический метод анализа состояния

и прогнозирования развития окружающей среды

1.3. Энерго-экологический анализ эффективности природоохранной деятельности

1.4. Методологические основы повышения энергоэкологической эффективности природоохранных мероприятий

2. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА

2.1. Особенности городской воздушной среды и ее подверженности загрязнению вредными веществами

2.2. Обзор источников загрязнения воздушного бассейна населенных мест

2.3. Анализ сложившейся научно-технической практики атмосфероохранной деятельности и ее эффективности----

2.4. Основные принципы совершенствования практической деятельности по защите атмосферного воздуха

2.4-1. "Ресурсный" подход к проблеме охраны

воздушного бассейна

2.4-2. Принципы рационализации атмосфероохранных схем

промышленных предприятий

2.4-3. Принцип комплексной знерго-технологической

утилизации атмосферных выбросов

2.4-4. Анализ блок-схемы проблемы комплексной

энерго-технологической утилизации выбросов

3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АТМОСФЕРООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

НА БАЗЕ ЦЕЛЕВОГО ЭНЕРГО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

3.1. Структура целевого энерго-экологического анализа

в практический атмосфероохранной деятельности

3.2. Анализ по видам вредных примесей и уровню

мониторинга

3.2-1. Особенности анализа по виду вредных веществ

3.2-2. Особенности анализа по уровню мониторинга

3.3. Нормативно-законодательная стадия анализа

3.4. Территориальная составляющая анализа

3.4-1. Особенности определения территориальных приоритетов в рамках комплексного целевого анализа

3.5. Технико-экономическая стадия анализа

3.5-1. Выбор технологии обезвреживания

3.5-2. Экономический анализ (обоснование).

Экономическая оценка экологического ущерба

3.5-3. Методика оценки эффективности

атаосфероохранных мероприятий

4. КОРРЕКТИРОВКА РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА В АТМОСФЕРУ ПРИ СЖИГАНИИ

ТОПЛИВА В ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛАХ

4.1. Анализ действующей методики расчетного

определения выбросов оксидов азота в атмосферу

4.2. Обобщение результатов практического определения

действительных выбросов оксидов азота в атмосферу для отечественного парка котлов малой и средней мощности.. 148 4.2-1. Обобщение и анализ результатов определения

выхода NOx при сжигании газа в паровых котлах

4.2-2. Обоснование коррекции расчетных методов определения выхода оксидов азота

при сжигании газа в паровых котлах

4.2-3. Обобщение и анализ результатов определения

выхода 1\Юх при сжигании газа в водогрейных котлах.. 163 4.2-4. Обоснование коррекции расчетных методов

определения выхода оксидов азота при сжигании

газа в водогрейных котлах

4.3. Обоснование коррекции расчетных методов определения выхода оксидов азота при сжигании

мазута в паровых и водогрейных котлах

4.4. Разработка предлагаемой к нормативному использованию методики расчетного определения выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании газа и мазута в паровых

и водогрейных котлах малой и средней мощности

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОДАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА В КОТЛАХ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

5.1. Обзор технологий, обеспечивающих снижение выбросов ЫОх в атмосферу при сжигании

органического топлива

5.1-1. Основные положения теории образования ГОх

в пламени горящего топлива

5.1-2. Классификация методов подавления образования N0*

5.1-3. Принципиальное обоснование выбора метода

для разработки технологии Юх-по давления

5.2. Разработка концепции энерго-зкологической

технологии подавления образования Шх

5.2-1. Постановка задачи

5.2-2. Основные положения структурирования зоны горения

5.3. Теоретическое основы метода направленного дозированного балластирования Факела

5.3-1. Общие положения

5.3-2. Принципы активного воздействия на

зоны определяющего влияния

5.3-3. Расчет воздействия впрыска на ЗОВ СП

5.3-3. Расчет воздействия впрыска на ЗОВ СП)

6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА

6.1. Технология снижения выбросов оксидов азота методом направленного дозированного балластирования ЗОВ

6.1-1. Технические аспекты внедрения технологии

6.1-2. Основные технические решения

6.1-3. Результаты исследования знерго-экологической

эффективности технологии

6.1-4. Реализация технологии на проектной стадии

6.2. Разработка и внедрение смежных технологий

снижения выбросов оксидов азота

6.2-1. Каталитическое восстановление Шх на основе технологического автообеспечения катализатором

6.2-2. Сжигание мазута в виде водомазутных эмульсий

7. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПАРОГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

7.1. Особенности обезвреживания парогазовых выбросов

7.1-1. Классификация выбросов и отходов

7.1-2. Особенности воздействия на человека

и обезвреживания неприятнопахнущих веществ С НПВ)

7.2. Методы обезвреживания парогазовых выбросов

7.3. Метод термоокислительного обезвреживания

7.3-1. Сравнение методов термического окисления

7.3-2. Оценка эффективности термического обезвреживания

термического сжигания

7.3-4. Оптимальная организация процессов ТО

7.4. Практическая реализация энерго-экологических

методов термического обезвреживания

7.4-1. Термическое обезвреживание отбросных газов производства мясо-костной муки мясокомбината

7.4-2. Термическое обезвреживание отбросных газов и

вентвыбросов рыбокоптильного производства

7.5. Повышение экономической эффективности

установок термического обезвреживания

8. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ

СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧАХ

8.1. Энерго-экологический анализ практики сжигания

топлива в топках сушильных установок

8.2. Совершенствование сжигания топлива в выносных

топках на базе энерго-эко логических принципов

8.3. Конструктивное усовершенстование выносных топок

8.4. Математическое описание температурных

характеристик выносных топочных устройств

9. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ЦЕЛЕВЫХ

АТМОСФЕРООХРАННЫХ ПРОГРАММ

9.1. Научные основы разработки атмосфероохранных

с

программ для Санкт-Петербурга на базе

целевого энерго-экологического анализа

9.1-1. Обоснование приоритетного вредного вещества

9.1-2. Приоритетный анализ источников выбросов

оксидов азота в атмосферу города

9.1-3. Вспомогательные стадии анализа

9.2. Сведения о конкретных атмосфероохранных программах

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

приложения:

1. Результаты территориального мониторинга загрязнения воздушного бассейна С.-Петербурга в 1995 г.

2. Результаты экспериментального определения концентрации оксидов азота в воздухе газифицированных квартир.

3. Результаты экспериментального определения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания паровых котлов ДКВР-20-13.

4. Результаты экспериментального определения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания паровых котлов ДКВР-10-13.

5. Методика расчета выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании топлива в паровых и водогрейных котлах.

6. Запрос Ленкомэкологии по уточнению методики.

7. Аттестация Центра Государственного санэпиднадзора.

8. Акт об экологической экспертизе Ленкомэкологии.

9. Рекомендация Газнадзора РФ по внедрению технологии.

10. Перечень объектов внедрения технологии снижения выбросов Шх.

11-13. Сведения о международной апробации результатов работы.

14. Программа мероприятий Центра Государственного санэпиднадзора по снижению фоновой концентрации оксидов азота в атмосферном воздухе С.-Петербурга С общая часть).

15. Программа снижения выбросов оксидов азота от котельных Красногвардейского филиала ГП "ТЭК С.-Петербурга"-

16. Письмо об организации программы снижения выбросов оксидов азота Кронштадтского филиала ГП "ТЭК С.-Петербурга".

17. Рабочие документы Красногвардейской администрации С.-Петербурга по организации программы снижения выбросов оксидов азота в атмосферу от теплоисточников района.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности защиты воздушного бассейна при сжигании газообразного и жидкого топлива»

- 8 -введение

Актояпьнпгть_пшблвш. Неблагоприятное воздействие хозяйственной деятельности на различные сферы окружающей среды приблизилось к такому уровню, когда оно уже без преувеличения угрожает самому существованию человечества, вплоть до генетического уровня. Авторитетные научные прогнозы развития элементов биосферы, разработанные 70-х годах, получили экспертную оценку на экологическом форуме ООН 1992 г. и в докладе "Экология и развитие человечества" на аналогичном форуме в июне 1997 г. Выводы экспертов однозначно указывают на продолжающееся, несмотря на предпринимаемые усилия, опасное загрязнение и неблагоприятное изменение окружающей среды. Только за последние три года столетия и только глобальные природоохранные проекты потребуют неотложных затрат в размере 600 млрд. $.

В комплексной проблеме антропогенного изменения окружающей среды особую озабоченность вызывает загрязнение атмосферы. Дыхание - наиболее интенсивный биохимический контакт человека с окружающей средой, процесс биологически безостановочный и наименее поддающийся применению средств индивидуальной или групповой защиты и контроля. Вполне мыслимо и технически осуществимо обеспечить каждого человека средствами очистки питьевой воды. Но для вдыхаемого человеком атмосферного воздуха подобные мероприятия в массовом порядке практически неосуществимы.

В общей проблеме загрязнения атмосферы особенно остро стоит вопрос охраны воздушного бассейна населенных мест С в первую очередь - крупных промышленных городов). Профиль городской застройки существенно затрудняет естественный ветровой воздухообомен в приземном слое атмосферы. В аэродинамических "тенях" плотно застроенной части города, атмосфера которой и без того насыщена токсикантами, происходит застаивание загрязненного воздуха с все более опасным для здоровья людей накоплением вредных веществ, усу-

губляемым протеканием реакций фотохимического синтеза и образованием смогов. Если принять, например, запыленность атмосферы над поверхностью океана за единицу, то над сушей она составит: для сельских районов - 10, для небольших городов - 35, а для крупных -150 и более. Такое превышение загрязненности атмосферы больших городов на порядок характерно для большинства вредных примесей.

Атмосфера является тончайшим инструментом взаимодействия солнечного излучения со всей биосферой. Можно уверенно констатировать, что жизнь на Земле возникла и в процессе эволюции "подстроилась" именно под такую атмосферу, со всеми ее составляющими вплоть до микрокомпонентов. Возможную реакцию климата планеты и ее биосферы на активное антропогенное и техногенное вторжение в этот механизм в настоящее время трудно достоверно прогнозировать.

Проблема загрязнения атмосферы не является изолированной. Атмосферные процессы активно участвуют во "вторичном" загрязнении прочих природных сред. Воздушные массы могут за несколько дней на тысячи километров переносить вредные выбросы в виде газообразных компонентов, аэрозолей, твердых частиц и адсобированных на них веществ. В результате и в региональном, и в глобальном масштабе во вполне благополучных с экологической точки зрения районах могут загрязняться почва, растительность, водоемы.

Положение с состоянием воздушного бассейна населенных мест ухудшается, несмотря на значительные средства вкладываемые в технические и организационные мероприятия по предотвращению его загрязнения. Многолетняя ориентация на рассеивание выбросов, как метод "защиты" атмосферы привела к тому, что фоновая концентрация наиболее опасных вредных веществ в воздушном бассейне промышленных городов превышает ПДК, причем нередко - многократно. При этом в понятие фоновой концентрации обычно не включаются вредные вещества, вдыхаемые человеком на производственном рабочем месте и не-

посредственно в жилых помещениях. Исправить положение можно только радикальным изменением основополагающих принципов атмосфероохран-ной деятельности, ее целевой территориальной переориентацией на конечный результат. В такой ситуации особое значение приобретает возможность очень точного адресного использование вкладываемых в атмосфероохранные мероприятия средств с максимально достигаемым результатом реального оздоровления атмосферы в масштабах территории жилой зоны, городского района или города в целом.

Динамика основных показателей современной экономической ситуации в Российской Федерации, на первый взгляд, делает непредставительными и неизбирательными любые примеры по результатам мониторинга воздушного бассейна промышленных центров страны за последнее пятилетие: общеизвестны масштабы падения промышленного производства и, соответственно, сокращение объема выбросов вредных веществ в атмосферу. Однако именно в указанной совокупности с показателями регрессии экономики результаты наблюдения за состоянием атмосферы приводят к поразительному выводу.

Так по данным аналитического обзора "Экологическая обстановка в Ленинградской области в 1991 году" ССПб, "Ленкомэкология", 1993) в воздушный бассейн С.-Петербурга было выброшено 180,6 тыс. т вредных веществ С153,4 тыс.т - газообразных и жидких). Выбросы оксидов азота составили 39,4 тыс. т. По данным "Обзора выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области за 1995 год" С СПб, "Ленкомэкология", 1996) общий выброс вредных веществ сократился до 77,9 тыс. т С64,6 тыс.т газообразных и жидких), а выбросы оксидов азота - до 26,9 тыс.т. Ввиду такого сокращения выбросов естественно было бы ожидать снижения фоновых концентраций вредных веществ. Однако налицо обратное: среднегодовая концентрация NOx в целом по городу увеличилась с 1,5 до 1,8 ПДК, а в наиболее загрязненных районах - с 1,8-2,2 до

- и -

2-3 ПДК. Максимальные разовые превышения возросли с 10-12 до 15-18 ПДК-

Объяснить такое положение только возросшими выбросами от автотранспорта невозможно. Для Центрального района С.-Петербурга с очень насыщенным движением автотранспорта такое объяснение еще выглядит логично. Но в перечень наиболее загрязненных попали индустриальные Калининский и Колпинский районы» а также хорошо "проветриваемый" Василеоегровский. Возросла также фоновая концентрация фенола» большинство примесей характеризуются прежним уровнем загрязнения и лишь по нескольким позициям зафиксировано снижение. Причем одно из них - по оксиду углерода, что еще раз опровергает тезис об определяющем влиянии автотранспорта на современный уровень загрязнения городского воздушного бассейна.

Необъяснимая динамика загрязнения воздуха усугубляется явлениями чисто экономического характера. При установившейся в промыш-ленно развитых странах норме бюджетных расходов на природоохранную деятельность в 2-3 %, бюджет Российской Федерации в 1995-97гг. отводит на эти цели по 0,30-0,32 % (!). По данным отчета С. -Петербургского комитета государственной статистики "Экономика Санкт-Петербурга и Ленинградской области" ("С.-Петербургские Ведомости" N 1444, 31.01.97) капиталовложения в природоохранные мероприятия города в 1996 году оказались на 28 % меньше, чем в предыдущем.

Существенной корректировки заслуживает и сама методика оценки эффективности атмосфероохранных технологий и мероприятий. Нередко их узкая направленность на снижение выбросов одного вещества приводит к увеличению эмиссии других токсикантов и возрастанию суммарного показателя токсичности выбросов. Никак на учитываются с экологической точки зрения дополнительные затраты топлива, энергии и расходуемых материалов, которые в совокупности не только на региональном, но даже на локальном уровне могут привес-

та к суммарному отрицательному результату внедрения таким технологий. Действующая нормативно-законодательная база нередко вынуждает вкладывать средства в технические мероприятия, фактический эффект по снижению ущерба окружающей среде от которых весьма незначителен и ни экономически, ни социально не оправдан.

Необходимость коренного перелома в практической атмос-фероохранной деятельности, осуществляемой сейчас преимущественно в виде неорганизованной борьбы с отдельными источниками вредных выбросов и малоэффективным расходованием значительных средств, все более явные признаки кризисного развития воздушного бассейна, как важнейшего элемента биосферы, незамедлительно требуют концептуально нового подхода к этой деятельности, что и определяет научную и практическую актуальность настоящей работы.

Цели работы.

- выявление современных тенденций в динамике состояния атмосферы и основных факторов, определяющих ее неблагоприятное антропогенное изменение;

- разработка основ принципиально нового метода анализа состояния воздушного бассейна и эффективности природоохранных мероприятий, учитывающего всю возможную глубину вносимых техногенных изменений в сложившийся энерго-экологический баланс;

- анализ состояния воздушного бассейна промышленных городов и проблемы защиты его от загрязнения; разработка основных принципов совершенствования практической деятельности по охране и оздоровлению атмосферного воздуха при сжигании органического топлива;

- разработка концептуальных основ и практической методики целевого энерго-экологического анализа, обеспечивающего наиболее эффективное вложение средств в технические мероприятия по охране атмосферы с максимально возможным эффектом оздоровления воздушного бассейна на значительных территориях;

- корректировка нормативно-методических документов в области охраны атмосферы на основе более представительных результатов исследований;

- исследование, разработка и широкое внедрение атмосфероохран-ных технологий для наиболее распространенных типов промышленных теплотехнических С топливосжигаихцих) установок;

- разработка и реализация целевых атмосфероохраных программ, обеспечивающих оздоровление воздушной среды на значительных территориях крупных промышленных городов.

Няуиняя нпяияня.

- на основании изучения достоверности наиболее авторитетных прогнозов развития элементов биосферы за 25-летний период их действия выявлены современные тенденции и основные факторы, определяющие дальнейшую вероятную динамику окружающей природной среды;

- сформулировано понятие и математически описано действие фактора сдерживания, позволяющего достоверно прогнозировать динамику загрязнения окружающей среды на предстоящие 20 лет; установлена высокая вероятность кризисного развития элементов биосферы, включая воздушный бассейн;

- разработан принципиально новый метод полного энерго-экологического анализа состояния окружающей среды и эффективности природоохранных мероприятий по их совокупному конечному результату на определяющей территории;

- разработаны теоретические основы целевого энерго-экологического анализа в атмосфероохранной деятельности, позволяющего планировать и осуществлять комплексное оздоровление воздушного бассейна населенных мест при сжигании органического топлива на основе управления целевыми атмосфероохранными программами с наибольшей эффективностью вложения средств по экономическим и совокупным для данной территории экологическим показателям;

- на основании теоретических исследований и обработки собственных экспериментальных данных определена достоверная научно обоснованная база для уточнения методики расчетного определения выбросов оксидов азота в атмосферу топливосжигающими установками;

- на основании глубокого структурирования Факела горящего топлива обосновано наличие в нем зон определяющего влияния» активное воздействие на которые позволяет одновременно решать задачи подавления образования вредных веществ и интенсификации выгорания горючих компонентов;

- обоснован механизм пульсационного накопления окиси азота в турбулентном факеле, дополняющий термическую теорию окисления атмосферного азота;

- разработан и подтвержден экспериментально теоретический механизм комплексной энерго-экологической оптимизации сжигания газового топлива методом направленного дозированного балластирования зон определяющего влияния;

- разработаны теоретические принципы построения атмосфероохран-ных схем промышленных предприятий при сжигании топлива в наиболее распространенных типах теплотехнических установок.

Работа выполнялась по приоритетному научному направлению "Экология и влияние хозяйственной деятельности на санитарное и экологическое состояние окружающей среды" СПбГАСУ в рамках Межведомственной научно-технической целевой программы "Архитектура и строительство", по проекту "Разработка комплекса научно-технических решений для территориальной программы охрану атмосферного воздуха С.-Петербурга" научно-технической программы "Наука ВУЗов С.-Петербурга - городу", по направлению 3.04. "Развитие научных основ создания эффективных систем и технологий охраны воздушной среды" конкурса грантов Российской Федерации, а также в рамках программы "Энергосберегающие и экологичные методы в строительстве"

международной организации "Passive and Low Energy Architecture".

Ппятсшиегкгяд прннпгть ряйпты

- принципиально новый энерго-зкологический метод анализа состояния и прогнозирования развития элементов окружающей среды и заложенные на его базе методологические основы повышения энерго-эко-логической эффективности природоохранных мероприятий позволят более обосновано подходить к планированию природоохранной деятельности и оценке ее эффективности на региональном и локальном уровнях (область, город, район);

- практическая методика целевого энерго-экологического анализа в атмосфероохранной деятельности позволит с высокой степенью достоверности выявлять приоритетные вредные вещества, источники их выбросов и предпочтительные территории для первоочередного внедрения атмосфероохранных технологий, формировать атмосфероохранные схемы промышленных предприятий, целевые территориальные, производственные и ведомственные программы защиты атмосферы и на этой основе - осуществлять комплексное программное оздоровление воздушного бассейна населенных мест с максимальной эффективностью использования выделяемых на эта цели средств;

- уточненная методика расчетного определения выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании топлива позволит на научно обоснованном уровне проводить паспортизацию выбросов и будет стимулировать внедрение современных атмосфероохранных и топливосберегающих технологий;

- разработанные автором и при его участии рациональные принципы сжигания топлива и обезвреживания парогазовых выбросов составляют основу банка данных по атмосфероохранным технологиям, способного стать фундаментом комплексного программного оздоровления воздушного бассейна любого населенного пункта на стадии реализации соответствующих атмосфероохранных проектов;

- комплексная реализация основных положений диссертации в социальном плане явится действенным механизмом оздоровления воздушного бассейна, реального улучшения условий жизни населения, и в перспективе, при аналогичных успехах в оздоровлении других сфер окружающей среды - увеличения продолжительности жизни до близких к развитым странам показателей.

ЯНРЛПРНЫР ПР-ЭУПЪТЯТПИ МГГПРЛПЯЯЫМЙ

Результаты работы широко внедрены в практику сжигания топлива, атмосфероохранную деятельность и другие виды прикладной экологии. Методы эффективного и экологичного сжигания топлива, разработанные автором и при его участии, внедрены на различных теплотехнических установках Сболее 80 паровых и водогрейных котлов, промышленные печи, сушила, установки термического обезвреживания парогазовых выбросов) на промышленных предприятиях и объектах городского хозяйства С.-Петербурга и других городов Северо-Запада и Центральной России.

Современные атмосфероохранные и топливосберегакщие решения заложены в проект реконструкции фабрики "Гознак" С С.-Петербург), где уже реализуются на строительно-монтажной стадии, в проект реконструкции 1-й Невской котельной ГП "ТЭК С.-Петербурга" и в проект очистки газовых выбросов Черкесского химкомбината. Применение авторского целевого территориального подхода позволило обеспечить экологическое согласование строительства крупнейшей в городе "Пороховской" котельной С квартал N 46 "Ржевка-Пороховые") на стадии технико-экономического обоснования.

На основании авторских принципов организации атмосфероохран-ной деятельности сформированы и действуют атмосфероохранные проекты:

- общегородская целевая программа снижения выбросов оксидов азота в воздушный бассейн Городского центра Государственного санэ-

пиднадзора С.-Петербурга;

- целевые территориальные программы снижения выбросов оксидов азота в воздушный бассейн Администраций Адмиралтейского и Красногвардейского районов;

- целевая ведомственная программа снижения выбросов оксидов азота от муниципальных котельных ГП "ТЭК С.-Петербурга".

Суммарный экономический эффект внедрения разработок засчет экономии топлива и снижения ущерба окружающей среде по действующим методикам оценки составил более 16 млн. руб. в ценах 1984 г.

Результаты исследований вошли также в учебную и учебно-методическую литературу по специальности 290700 - "Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна" и широко использованы автором при подготовке специалистов этого профиля в лекционной практике, в курсовом и дипломном проектировании.

Ня .чямиту кыыпгятгя:

- результаты анализа прогнозного и Фактического развития биосферы; понятие и математическое описание Фактора сдерживания; прогнозная оценка загрязнения окружающей среды на 20-летний период;

- метод энерго-экологического анализа состояния элементов биосферы и результирующей эффективности природоохранных мероприятий;

- результаты анализа сложившейся научно-технической практики атмосфероохранной деятельности при сжигании органического топлива и главные направления ее совершенствования на основе "ресурсного" подхода и принципа комплексной энерго-технологической утилизации атмосферных выбросов;

- метод целевого энерго-экологического анализа в качестве концептуальной основы для практической организации комплексного программного оздоровления воздушного бассейна населенных мест;

- результаты экспериментального определения концентрации оксидов азота в воздухе газифицированных квартир;

- обобщенные результаты экспериментального определения выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании газового и жидкого топлива в паровых и водогрейных котлах малой и средней мощности отечественного производства:

- уточненная методика расчетного определения выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании газа и мазута в топках котлов;

- теоретические основы, результаты разработки, исследований и внедрения практических атмосфероохранных и топливосберегающих методов при сжигании органического топлива;

- результаты реализации целевых атмосфероохранных программ на территории С.-Петербурга.

Пминмй щепал гпмпсятйпя,

- общая постановка проблемы, конкретизация задач анализа и направлений исследований, теоретическое обоснование, экспериментальные исследования и решение поставленных задач;

- разработка и создание базы экспериментального направления исследований;

- участие в разработке, исследовании и внедрении методов рационального сжигания топлива, тполивосберегающих и атмосфероохранных технологий;

- руководство разработкой и участие в реализации целевых атмосфероохранных проектов.

Апппбятшд рабппгм.

Основные теоретические положения диссертации, разработанные на этой основе практические методы и атмосфероохранные технологии и результаты их внедрения представлялись и получили одобрение:

- на научных конференциях СПбГАСУ С ЛИСИ); 1977-1997 гг,;

- XXX научной конференции Казанского ИСИ, 1978 г.;

- на 51-й Международной научно-технической конференции СПбГАСУ,

1997 г.;

- на межрегиональном научно-практическом семнинаре АП "Ленгаз", С.-Петербург, 1994 г.;

- на Круглом столе "Экологически чистую среду С.-Петербургу и его курортным зонам", С.-Петербург, 1996 г.;

- на научно-технической конференции "Экологическая защита городов", Москва, 1996 г.;

- на международных конференциях организации PLEA ("Passive and low energy architecture"), Израиль, 1995 г., Бельгия, 1996 г., Япония, 1997 г.;

- на симпозиуме "Технические средства инфраструктуры города" в рамках 2-й специализированной выставки "Городское хозяйство '97", С.-Петербург, 1997 г.;

- на 2-й Международной конференции "Экология и развитие Северо-Запада России", Кронштадт, 1997 г.;

- на межрегиональном семинаре "Актуальные вопросы производства и потребления тепловой и электрической энергии и энергосбережения", С.-Петербург, 1997 г.;

- на Всемирном конгрессе Международной ассоциации строительных наук CIAH5) по проблемам развития Восточной Европы, Румыния, 1997 г.

Публмкяпмм.

По теме диссертации опубликовано 51 печатная работа, включая две международных и одно учебное пособие, получено 2 авторских свидетельства.

пргкрм м структура лмппрртяпим-

Диссертация состоит из введения, девяти глав, общих выводов, списка литературы из 268 наименований, в том числе 61 зарубежного, и приложений. Работа изложена на 354 страницах, включая 86 рисунков и 18 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение», Шкаровский, Александр Леонидович

- 332 -ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Новейшие данные мониторинга биосферы, включая последние доклады экспертов ООН 1992 и 1997 гг. уверенно констатируют неблагоприятную динамику состояния окружающей природной среды. При этом наибольшая вероятность последующего кризисного развития предполагается для атмосферного воздуха и особенно для воздушного бассейна крупных населенных пунктов, источниками загрязнения которого являются преимущественно процессы сжигания органического топлива на энергетические и промышленные цели.

Несмотря на значительные средства вкладываемые в технические и организационные мероприятия по предотвращению загрязнения атмосферы фоновая концентрация наиболее опасных вредных примесей в воздушном бассейне промышленных городов уже превышает предельно допустимую, причем нередко - многократно.

Причинами такого положения являются многолетняя ориентация на рассеивание выбросов, как метод "защиты" атмосферы, несовершенство или игнорирование природоохранного законодательства и отсутствие научно обоснованного системного подхода в осуществлении ат-мосфероохранных мероприятий. Существующая ситуация в Российской Федерации усугубляется 10-кратным отставанием бюджетных расходов на экологические нужды от показателей развитых стран и продолжающимся снижением капиталовложений в природоохранную деятельность.

2. На основании аналитического сравнения показателей фактического развития элементов биосферы с наиболее авторитетными прогнозами за 25-летний период их действия сформулировано понятие и математически описано действие фактора сдерживания, в основе которого лежат затраты энергии и топлива на природоохранные мероприятия. Фактор позволяет прогнозировать динамику загрязнения окружающей среды на предстоящие 20 лет и подтверждает высокую вероятность

- 333 кризисного развития воздушного бассейна в начале XXI столетия.

3. Разработан принципиально новый метод полного знерго-экологи-ческого анализа состояния окружающей среды и эффективности природоохранных мероприятий по их совокупному конечному результату на определяющей территории. На базе этого метода сформулированы основные принципы совершенствования атмосфероохранной деятельности.

4. Разработаны теоретические основы и практическая методика целевого энерго-экологического анализа в атмосфероохранной деятельности, позволяющего с высокой степенью достоверности выявлять приоритетные вредные вещества, источники их выбросов и предпочтительные территории первоочередного внедрения атмосфероохранных технологий и на этой основе - планировать и осуществлять комплексное оздоровление воздушного бассейна населенных мест при сжигании органического топлива посредством оптимального управления целевыми территориальными Спроизводственными, ведомственными) атмос-фероохранными программами С проектами) с наибольшей эффективностью вложения средств по экономическим и совокупным для данной территории экологическим показателям.

5. Разработана и успешно апробируется уточненная методика расчетного определения выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании газового и жидкого топлива в паровых и водогрейных котлах малой и средней мощности. Методика имеет достоверную научно обоснованную базу в результате обработки большого числа экспериментальных данных и призвана выполнять стимулирующую роль на нормативно-законодательной стадии обоснования и внедрения современных атмосфероохранных и топливосберегающих технологий.

6. На основании глубокого структурирования факела горящего топлива обосновано наличие в нем зон определяющего влияния, активное воздействие на которые позволяет одновременно решать задачи подавления образования вредных веществ и интенсификации выгорания горю

- 334 чих компонентов. Разработан и подтвержден экспериментально теоретический механизм комплексной энерго-экологической оптимизации сжигания топлива методом направленного дозированного балластирования зон определяющего влияния минимально необходимым количеством водяного балласта.

7. Разработана и широко внедряется практическая технология комплексной энерго-экологической оптимизации сжигания топлива методом направленного дозированного балластирования Факела при сжигании топлива в распространенных типах отечественного котельного оборудования малой и средней мощности. Технология позволяет снизить выбросы токсичных оксидов азота на 30-40 % с попутным повышением КПД котлоагрегатов.

8. Разработана схема универсальной установки термоокислительного обезвреживания парогазовых выбросов, а на ее основе разработаны, исследованы и внедрены конкретные атмосфероохранные промышленные системы, реализующие высокие энерго-экологические показатели.

9. Обоснованы и внедрены энерго-экологические методы сжигания топлива применительно к одному из наиболее распространенных типов промышленных теплотехнических агрегатов - сушильным установкам с выносными топочными устройствами.

10. В качестве ведущего направления практической атмосферохран-ной деятельности разработаны и реализуются целевые территориальные и ведомственные программы снижения выбросов вредных веществ в атмосферу Санкт-Петербурга, призванные в ограниченное время реально оздоровить городской воздушный бассейн на наиболее загрязненных территориях.

11. Впервые обоснована необходимость учета загрязнения воздуха газифицированных квартир и экспериментально оценено влияние этого загрязнения на формирование фоновой концентрации вредных веществ.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Шкаровский, Александр Леонидович, 1997 год

список

предприятий, имеющих: наибольшие выбросы в атмосферу по Красногвардейскому району

1. Завод "Лентрублит"

2. Завод Слоистых пластиков

3. АО "Пластполимер"

(4^ АООТ "Стро йметалконструкции"

5. АООТ "Знамя труда"

6. НПО "Краснознаменец"

7. Завод "Гидромехоборудование" 8» ГП "Нефтебаза "Ручьи"

9. АО "Медполимер" 1и. ШО "Нева"

11. АД "Полимерстройматериаиы"

12. Комбинат Химико-пищевой ароматики

13. ЛенНИЙ Химволокно

14. АЛ завод "Электропульт"

15. АОЗТ "Баррикада"

16. НПО "Буревестник"

АО "русские самоцветы" IВ. АОЗТ "Луч"

19. АО "Охтинский ДОК"

20. АООТ МКО "Севзалмебель"

21. Завод "Северный пресс"

22. Завод "Электроприбор"

23. АЛ "Деревообрабатывающий завод № 2"

24. "Петрозавод"

25. ППСК ДСК-2