16

Лабораторная работа № 2

Оценка концентрации газообразных загрязняющих веществ в воздухе

Цель работы

Уметь определять концентрацию газообразных загрязняющих веществ в воздухе с помощью прибора IMR 3000P, производить сравнительный анализ зависимости состава и концентрации загрязнителей от вида топлива и условий его сгорания, выполнять необходимые расчеты, связанные с результатами измерений.

В процессе выполнения работы необходимо определить концентрацию газообразных загрязняющих веществ в воздухе при сжигании различных видов топлива, фиксируя при этом температуру его сгорания.

Основные теоретические положения

В лабораторной работе рассматриваются загрязнения атмосферного воздуха, источником которых является сгорание топлива в различных топливных установках. Критерием загрязненности среды (в данном случае воздуха) является предельно допустимая концентрация данного (ПДК) загрязнителя, размерность ее мг/м³. Загрязнители воздуха делят на 4 класса опасности, первый – самый опасный. Для наименее опасных загрязнителей (3 и 4 класса) предусмотрены 2 значения ПДК: ПДК– максимально разовая и ПДК– среднесуточная. ПДКопределяется из условия отсутствия рефлекторных реакций организма в результате 20-и минутного воздействия загрязнителя. ПДК– при круглосуточном воздействии.

Для природопользователя нормативами являются ПДВ (предельно допустимые выбросы). ПДВ_i – это максимальные выбросы в единицу времени (г/с) данного загрязнителя, которые создают в приземном слое атмосферы концентрацию i загрязнителя, не превышающую ПДК_i. При этом обязательно учитывается фоновое загрязнение атмосферы и эффект суммации загрязнителей однонаправленного действия.

Определение концентрации загрязнителей в продуктах сгорания необходимо, например, для расчета массы их выбросов в единицу времени и сопоставления их с значениями ПДВ. Состав продуктов сгорания зависит от вида сгораемого топлива и условий сгорания (температура сгорания, недостаток или избыток кислорода и др.). При горении в котлах, печах и т.п., продукты сгорания в основном состоят из оксидов углерода и азота (азота, содержащегося, как в топливе, так и в воздухе, лидирует по массе обычно NO), оксидов элементов, содержащихся в топливе, из которых наиболее заметным является сернистый ангидрид SO.

Кроме того, в двигателях внутреннего сгорания, вследствие особенностей смесеобразования и горения, образуется целый ряд других соединений – полициклические углеводороды, альдегиды, фенолы, бензапирен и пр. Продуктами сгорания также являются различные твердые частицы (сажа, зола и т.п.).

Условия сгорания топлива в конкретной топливной установке могут оцениваться некоторыми специальными показателями, к которым можно отнести: избыток воздуха (LAMBDA), содержание углекислого газа в отходящих газах, теплопотери при сгорании (qA).

Избытком воздуха называют отношение действительного количества воздуха к теоретическому, он рассчитывается по формуле:

LAMBDA= 20,9/ ( 20,9 – О),

Где О– измеренное содержание кислорода % в отходящих газах.

Содержание СО2 в отходящих газах зависит от доли углерода в топливе и полноты сгорания, чем это содержание ближе к теоретическому, тем лучше используется энергия топлива.

Содержание СО2 рассчитывается по формуле:

СО2 = СО2 *( 20,9 – О2/ 20,9),

где СО2– максимальное содержание углекислого газа, которое может образоваться при сгорании данного вида топлива, согласно данным, приведенным в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Максимальное содержание углекислого газа в продуктах сгорания

и эталонное содержание кислорода

	Мазут	Природн. газ	Городск. газ	Кокс. газ	Сжиж. газ	Кокс	Древ. сух.
СО2	15,5	11,75	13,7	12,5	13,5	20,5	20,3
О2В	3 %	3 %	3 %	3 %	3 %	7 %	11 %

В таблице 2.1 О2В – эталонное объёмное содержание кислорода в топливе.

Потери освобождающегося при сгорании тепла происходят вследствие разницы между температурой поступающей в топку смеси топлива с воздухом и температурой отходящих газов.