Лабораторная работа № 4 Исследование загрязнения атмосферного воздуха при эксплуатации судовой энергетической установки

Цель работы является усвоение представлений о СЭУ как источнике загрязнения атмосферного воздуха и освоение методики расчета уровня этого загрязнения.

Общие методические рекомендации

При эксплуатации судовой энергетической установки происходит загрязнение атмосферы воздухом, который используется в судовых двигателях внутреннего сгорания, котельных агрегатах, при вентиляции судовых помещений и вентиляции топливных цистерн. Напомним, что загрязнение атмосферного воздуха характеризуется параметром "выброс", который показывает, какое количество какого-либо вещества поступает в атмосферу в единицу времени. Поступление загрязняющих веществ от СЭУ в основном определяется: а) выбросами с отработавшими газами от ДВС и котлов – В_ДВС; б) выбросами в вентиляционном воздухе - В_вент.

В общем случае выброс i-го вещества определяется по формуле

Вi= 10^-3 L Ci / 3600,

(1)

где i - количество газовоздушной смеси (загрязненного воздуха), поступающей в атмосферу в единицу времени, м³/ч; С_i - концентрация загрязняющих веществ в этой газовоздушной смеси, мг/м³.

Выбросы от ДВС и котлов могут быть рассчитаны в зависимости от расхода топлива и удельного выделения загрязняющих веществ при сжигании 1 кг топлива по следующей формуле:

Вi= 10^3 W gi / 3600,

(2)

где В_i - выброс i-го вещества, г/с; W— расход топлива, т/ч; g_i - удельные выделения загрязняющих веществ, г/кг (табл. 1).

Таблица 1 - Удельные выделения загрязняющих веществ от ДВС и котлов СЭУ

Наименование вещества	Удельные выделения, г/кг
Сернистый ангидрид SO2	3.9
Окись углерода СО	25.6
Окислы азота NОх	68,1
Углеводороды СхНу	18,1
Сажа	6.1

При расчете выбросов с вентиляционным воздухом концентрация загрязняющих веществ в выбросе принимается в соответствии с данными, приведенными в табл. 2. Количество газовоздушной смеси, которое образуется при вентиляции служебных и жилых помещений, приводится в виде исходных данных в таблице прил. 4.

Таблица 2 - Концентрация загрязняющих веществ в вентиляционном воздухе

Наименование вещества	Концентрация, мг/ м^3
машинное отделение:
окись углерода СО	5,0
углеводороды СхНу	5,0
жилые помещения:
окись углерода СО	2,0

Порядок выполнения работы

1. Познакомиться с основными положениями выполняемой работы.

2. Записать исходные данные в соответствии с индивидуальным вариантом задания (см. таблицу прил. 4).

3. Выполнить расчет выбросов от ДВС и котлов (В_двс) и выбросов с вентиляционным воздухом (В_вент)- Расчет выбросов выполняется для всех веществ, содержащихся в газовоздушной смеси.

4. По результатам расчета построить следующие круговые диаграммы (с. 23): 1 - диаграмму выбросов загрязняющих веществ (пять веществ) от ДВС и котлов; 2 - диаграмму выбросов загрязняющих веществ (два вещества) с вентиляционным воздухом из машинного отделения и жилых помещений; 3 - диаграмму выбросов окиси углерода: а) от ДВС и котлов; б) с вентиляционным воздухом из машинного отделения и жилых помещений; 4 - диаграмму выбросов углеводородов: а) от ДВС и котлов; б) с вентиляционным воздухом из машинного отделения.

5. Составить выводы по результатам работы.

6. Все расчеты и оформление работы осуществляются в строгом соответствии с примером расчета и оформления работы, который приводится далее.

Пример расчета и оформления работы

1. Расчет выбросов загрязняющих веществ от ДВС и котлов

- Расчет выбросов сернистого ангидрида SO₂

В_so2 = 10³ W g _so2 / 3600 = 10³ 0,12 т/ч 3,9 г/кг / 3600 = 0,13 г/с,

где = 0,12 т/ч – расход топлива в СЭУ.

- Расчет выбросов окиси углерода CO

В_co = 10³ W g _co / 3600 = 10³ 0,12 т/ч 25,6 г/кг / 3600 = 0,85 г/с,

- Расчет выбросов окислов азота NO_x

В_NOx = 10³ W g_NOx / 3600 = 10³ 0,12 т/ч 68,1 г/кг / 3600 = 2,27 г/с,

- Расчет выбросов углеводородов C_хН_у

В_СхНу = 10³ W g_СхНу / 3600 = 10³ 0,12 т/ч 18,1 г/кг/3600=0,6г/с,

- Расчет выбросов сажи

В_сажа = 10³ W g_сажа / 3600 = 10³ 0,12т/ч 6,1г/кг / 3600=0,2г/с,

2. Расчет выбросов загрязняющих веществ при вентиляции помещений

А. Машинного отделения:

- Расчет выбросов окиси углерода CO

В_co = 10^-3 L_MO C_co /3600 = 10^-3 6,8м³/ч 5,0мг/м³/3600=9,4 10^-6г/с,

где L_MO = 6,8 м³/ч – количество вентиляционного воздуха в машинном отделении;

- Расчет выбросов углеводородов C_хН_у

В_СхНу=10^-3L_MOC_СхНу/3600=10^-3 6,8м³/ч 5,0мг/м³/3600=9,4 10^-6г/с,

Б. Жилых помещений:

- Расчет выбросов окиси углерода CO

В_co =10^-3 L_ж C_co/3600=10^-3 3,2м³/ч 2,0мг/м³/3600=1,8 10^-6г/с,

где L_ж = 3,2 м³/ч – количество вентиляционного воздуха в жилых помещениях.

Выводы: при выбросе отработанных газов ДВС и котлов наибольшее загрязнение атмосферного воздуха дают окислы азота NOх (доля выбросов составляет 52 %); наименьшее загрязнение дает выброс сажи (доля выбросов составляет 5 %); загрязнение атмосферы при вентиляции помещений ничтожно мало (0,002%) по сравнению с загрязнением отработанными газами.