ВВЕДЕНИЕ 1
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 2
1.1 Изученность вопроса загрязнения атмосферного воздуха котельно-печным парком 3
1.2 Нормирование качества атмосферного воздуха в Российской Федерации и зарубежных странах 4
1.3 Исследование существующих подходов к оценке воздействия объектов котельно-печного парка на качество атмосферного воздуха 6
1.4 Анализ опыта снижения вредных выбросов методами воздействия на рабочий процесс 8
1.5 Методы, системы и устройства очистки вредных выбросов 9
Выводы по главе 11
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАБОТЕ КОТЕЛЬНО-ПЕЧНОГО ПАРКА 12
2.1 Физико-химические характеристики топлив с экологической точки зрения 14
2.1.1 Характеристика и особенности твердого топлива 15
2.1.2 Характеристика и особенности газообразного топлива 16
2.1.3 Характеристика и особенности жидкого топлива 17
2.1.4. Водотопливные эмульсии 18
2.2 Физико-химические основы горения 19
2.2.1 Процессы горения твердого топлива 20
2.2.2 Процессы горения газовоздушных смесей 21
2.2.3 Процессы горения жидкого топлива 22
2.3 Физико-химические основы образования и выделения вредных выбросов при горении 23
2.3.1 Анализ механизмов образования оксидов азота 24
2.3.2 Анализ механизмов образов оксидов серы 25
2.3.3 Анализ механизмов образования продуктов неполного горения 26
Выводы по главе 27
ГЛАВА 3 АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ КОТЕЛЬНО-ПЕЧНОГО ПАРКА С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ 28
3.1 Устройства приготовления и подготовки к сжиганию водотопливных эмульсий 29
3.2 Устройства для сжигания топлива 30
3.2.1 Газовые горелки 31
3.2.2 Мазутные горелки 32
3.2.3 Комбинированные горелки 33
3.3 Устройства очистки воздуха 34
Выводы по главе 35
ГЛАВА 4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ПО СНИЖЕНИЮ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ 36
4.1. Разработка устройств по приготовлению, хранению и подготовки к сжиганию жидкого топлива 37
4.1.1 Устройство для приготовления водотопливной эмульсии 38
4.1.2 Устройство для приготовления, хранения и подготовки к сжиганию жидкого топлива 39
4.1.3 Комплекс для приготовления эмульсий 40
4.2 Разработка устройств для сжигания топлива 41
4.2.1 Устройство для сжигания жидкого топлива 42
4.2.2 Газомазутная горелка 43
4.2.3 Двухпоточная газовая горелка 44
4.2.3 Горелка многотопливная 45
4.3 Разработка устройств для очистки воздуха 46
4.3.1 Циклон для очистки газов 47
4.3.2 Фильтр-циклон для очистки газов 48
4.3.3 Циклон-электрофильтр 49
4.3.4 Электромагнитный циклон 50
4.3.5 Групповой циклон для очистки газов 51
4.4 Практическая значимость и рекомендации по применению 52
Выводы по главе 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 55
Актуальность темы исследования. Проблема негативного воздействия объектов котельно-печного парка на окружающую среду становится все более актуальной в современном обществе. В настоящее время действует Федеральный проект «Чистый воздух», который направлен на улучшение экологической обстановки и снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Согласно этому проекту, планируется снижение выбросов не менее, чем на 20%, а к 2030 году в два раза. Так, на Дальнем Востоке России объекты котельно-печного парка представлены в качестве:
1. Нефтеперерабатывающих заводов (Хабаровский НПЗ, Комсомольский НПЗ);
2. Угольных месторождений (Ленский угольный бассейн, Республика Саха (Якутия));
3. Угольных электростанций (Совгаванская ТЭЦ и др.);
4. Тепловых электростанций, работающих на природном газе (Хабаровская ТЭЦ-1, Владивостокская ТЭЦ-2, Благовещенская ТЭЦ и др.);
5. Малых электростанций, преимущественно работающих на жидком топливе (мазуте).
Деятельность объектов котельно-печного парка связана с выбросом загрязняющих вредных веществ в атмосферный воздух, например, при сжигании на ТЭЦ угля, мазута, газа, а также при переработке нефти, в связи с чем, разработка технических устройств, направленных на минимизацию негативного воздействия объектов котельно-печного парка на атмосферный воздух, представляет собой актуальную и важную тему для исследования.
Степень разработанности исследования. Теоретическим фундаментом для диссертационной работы служат труды российских и зарубежных ученых, изучавших проблему негативного воздействия объектов котельно-печного парка на атмосферный воздух, а также разработавшие возможные способы, методы и устройства для снижения негативного воздействия на воздушный бассейн: Оптимизация процесса горения в трубчатых печах (Сапрыкина Л.С. и др., 2021) [1], Проблемы и пути развития глубокой переработки нефти в России (Чернышева Е.А., 2011) [2], Наилучшие доступные технологии для первичной переработки нефти (Выбойченко Е.И. и др., 2014) [3], Способ уменьшения выбросов в атмосферу серы в порту (Вохаиби М. и др., 2019) [4], Влияние ОАО «Антипинский НПЗ» на атмосферный воздух г. Тюмень (Бокова А.В., 2023) [5], Оценка вредных выбросов в атмосферу от котельных Томской области (Тайлашева Т.С. и др., 2013) [6], Влияние нефтеперерабатывающих предприятий на окружающую среду (Селиверстова М.А., 2019) [7], Автоматизированная система контроля выбросов. Принципы построения, функции и реализация (Бернер Л.И. и др., 2021) [8], Попутный газ и возможности его использования (Исаев И.З. и др., 2023) [9], Повышение энергоэффективности и экологичности нефтегазовой отрасли посредством утилизации особо опасных и токсичных отходов на примере попутного нефтепереработке газа (Налетов И.Д. и др., 2020) [10], Экологические пути потенциального воздействия на здоровье человека разработки нефти и газа на северо-востоке Британской Колумбии, Канада (Judi Krzyzanowski, 2012) [11], Сезонные колебания выбросов токсичного бензола на нефтеперерабатывающем заводе (Padma S Rao и др., 2007) [12], Воздействие никеля на окружающую среду в результате выбросов нефтеперерабатывающих заводов: тематическое исследование в Эквадоре (Raúl Harari и др., 2016) [13], Анализ временных циклов загрязнения воздуха вокруг нефтеперерабатывающего комплекса Плоешти, одного из самых загрязненных регионов Румынии (Katalin Bodor и др., 2022) [14], Разработка, основанной на воздействии на здоровье людей, системы ранжирования приоритетов сокращения выбросов в атмосферу от нефтеперерабатывающих заводов в Канаде (Stephanie Gower и др., 2008) [15], Концентрация летучих органических веществ в окружающей среде вокруг нефтехимического комплекса и нефтеперерабатывающего завода (Eylem Cetin и др., 2003) [16], Применение модели CALPUFF для краткосрочного прогнозирования загрязнения воздуха: тематическое исследование в промышленной зоне Асалуйя, Иран (Mohsen Rahimian и др., 2018) [17], Классификация выбросов твердых частиц из установки псевдоожиженного каталитического крекинга (Joshua Matthew Whitcombe и др., 2004) [18], Образование мелких частиц, обогащенных V и Ni, при сжигании тяжелой нефти: антропогенные источники и эксперименты с капельной трубчатой печью (Ha-Na Jang и др., 2007) [19], Источники и достоверность сообщений о сокращении выбросов метана в нефтегазовой промышленности Альберты, Канада (Seymour Scott и др., 2022) [20].
...
Основные результаты, полученные в работе, создают техническую основу для минимизации негативного воздействия работы котельных железнодорожной отрасли на атмосферный воздух.
К основным результатам, полученным в диссертационной работе, относятся:
1) Авторские конструкции горелок и устройств для сжигания жидкого топлива обладающих низкой эмиссией вредных веществ, по сравнению с известными аналогами;
2) Авторские конструкции устройств для приготовления водотопливной эмульсии высокого качества;
3) Авторские конструкции высокоэффективных циклонов-золоуловителей.
Рекомендации по применению разработанных авторских технических решений и по дальнейшему снижению негативного воздействия объектов котельно-печного парка изложены в работах [80, 124-136], суть которых сводится к следующему:
1. Необходим комплексный подход при решении задачи по минимизации негативного воздействия работы котельных железнодорожной отрасли, модернизации должны подлежать не только способы пассивного снижения выбросов (устройства очистки вредных выбросов), но и устройства для подготовки к сжиганию водотопливных эмульсий, а также горелочные устройства.
2. Для минимизации негативного воздействия работы котельных железнодорожной отрасли необходимо внедрение НДТ, в том числе авторских технических решений.
3. Необходимо рационально подбирать горелочные устройства, устройства очистки воздуха, устройства для приготовления эмульсий, для конкретных объектов котельно-печного парка, исходя в первую очередь от мощности объектов, их расположения и особенностей применяемого топлива.
1. Сапрыкина, Л. С. Оптимизация процесса горения в трубчатых печах с целью стабилизации режима работы / Л. С. Сапрыкина, А. А. Осечкина, А. В. Зуйков // Нефтегазохимия. – 2021. – № 1-2. – С. 64-67. – DOI 10.24412/2310-8266-2021-1-2-64-67.
2. Чернышева, Е. А. Проблемы и пути развития глубокой переработки нефти в России / Е. А. Чернышева // Бурение и нефть. – 2011. – № 5. – С. 8-13.
3. Выбойченко, Е. И. НДТ для первичной переработки нефти / Е. И. Выбойченко, С. Н. Галимова, А. А. Бражников // Контроль качества продукции. – 2014. – № 7. – С. 32-42.
4. Патент № 2758361 C2 Российская Федерация, МПК C10L 1/04, C10L 1/08, C10G 45/02. Способ уменьшения выбросов в атмосферу серы в порту : № 2019131696 : заявл. 08.10.2019 : опубл. 28.10.2021 / М. Вохаиби, Т. Ф. Пруитт ; заявитель МАВЕТАЛ ЛЛС.
5. Бокова, А. В. Влияние ОАО «Антипинский НПЗ» на атмосферный воздух города Тюмень / А. В. Бокова // РАЗРАБОТКА и ПРИМЕНЕНИЕ НАУКОЕМКИХ ТЕХНОЛОГИЙ в ЭПОХУ ГЛОБАЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ : сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции, Новосибирск, 15 января 2023 года. – Стерлитамак: Общество с ограниченной ответственностью "Агентство международных исследований", 2023. – С. 118-126.
6. Тайлашева, Т. С. Оценка вредных выбросов в атмосферу от котельных Томской области / Т. С. Тайлашева, Л. Г. Красильникова, Е. С. Воронцова // Известия Томского политехнического университета. – 2013. – Т. 322, № 4. – С. 52-55. –
7. Батаев, Д. К. С. Рациональные пути утилизации углеводородных выбросов и отходов нефтехимии и нефтепереработки / Д. К. С. Батаев, Р. Х. Дадашев, Ч. Ю. Шамханов // Труды КНИИ РАН / Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова РАН; Под редакцией Батаева Д.К-С.. Том 5. – Грозный : Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова РАН, 2012. – С. 30-33. – EDN RJDRSZ.
8. Воздушные выбросы при нефтедобыче и нефтепереработке и перспективы применения биотехнологических способов их обезвреживания / Л. И. Ахметов, И. Ф. Пунтус, А. Е. Филонов, А. М. Боронин // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. – 2014. – № 2. – С. 39-45. – EDN RZWDKR.
9. Турысбек, С. Распределение выбросов CO2 и загрязняющих веществ нефтеперерабатывающего завода по конечным продуктам переработки нефти / С. Турысбек // Матрица научного познания. – 2023. – № 7-2. – С. 75-83. – EDN TCTBIJ.
10. Селиверстова, М. А. Влияние нефтеперерабатывающих предприятий на окружающую среду / М. А. Селиверстова // Актуальные проблемы строительства, ЖКХ и техносферной безопасности : материалы VI Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции молодых исследователей, Волгоград, 22–27 апреля 2019 года / Под общей редакцией Н.Ю. Ермиловой, И.Е. Степановой. – Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2019. – С. 303-305. – EDN RTRAPX.
11. Krzyzanowski, Judi. (2012). Environmental pathways of potential impacts to human health from oil and gas development in northeast British Columbia, Canada. Environmental Reviews. 20. P. 122-134.
12. Rao, Padma & Ansari, M.F. & Gavane, A.G. & Pandit, V.I. & Nema, Prabhakar & Devotta, Sukumar. (2007). Seasonal Variation of Toxic Benzene Emissions in Petroleum Refinery. Environmental monitoring and assessment. 128. P. 323-8.
13. Harari, Raúl & Harari, Florencia & Forastiere, Francesco. (2016). Environmental nickel exposure from oil refinery emissions: a case study in Ecuador. Annali dell'Istituto superiore di sanita. 52. P. 495-499.
14. Bodor, K., Szép, R. & Bodor, Z. Time series analysis of the air pollution around Ploiesti oil refining complex, one of the most polluted regions in Romania. Sci Rep 12, 11817 (2022).
15. Gower, Stephanie & Hicks, John & Shortreed, John & Craig, Lorraine & McColl, Stephen. (2008). Development of a Health Effects-Based Priority Ranking System for Air Emissions Reductions From Oil Refineries in Canada. Journal of toxicology and environmental health. Part A. 71.
...
всего 136 источников