Продукты сгорания, расчет которых изложен в п/п 16.3
темы 16, оказывают определяющее влияние на энергетические и экологические
показатели различных теплотехнических установок.
Однако помимо этих продуктов при сгорании образуется и ряд других веществ,
которые вследствие их малого количества не учитываются в энергетических
расчетах, но определяют экологические показатели топок, печей, тепловых
двигателей и других устройств современной теплотехники.
В первую очередь к числу экологически вредных продуктов сгорания следует
отнести так называемые токсичные газы.
Токсичными называют вещества,
оказывающие негативные воздействия на организм человека и окружающую среду.
Основными токсичными веществами являются оксиды азота (NОх), оксид углерода
(СО), различные углеводороды (СН), сажа и соединения, содержащие свинец и серу.
Оксиды азота. При сгорании топлив
главным образом образуется оксид азота NO, который затем в атмосфере окисляется
до NO2.
Образование NO увеличивается с ростом температуры газов и концентрации
кислорода и не зависит от углеводородного состава топлива.
Находящийся в атмосфере NO2 представляет собой газ красновато-бурого
цвета, обладающий в больших концентрациях удушливым запахом. NO2
оказывает негативное воздействие на слизистые оболочки глаз и
Оксид углерода (СО) образуется во
время сгорания при недостатке кислорода или при диссоциации СO2.
Основное влияние на образование СО оказывает состав смеси: чем она богаче, тем
выше концентрация СО.
Оксид углерода - бесцветный и не имеющий запаха газ. При вдыхании вместе с
воздухом он интенсивно соединяется с гемоглобином крови, что уменьшает ее
способность к снабжению организма кислородом. Симптомы отравления организма
газом СО: головная боль, сердцебиение, затруднение дыхания и тошнота.
Углеводороды (СН) состоят из
исходных или распавшихся молекул топлива, которые не принимали участия в
сгорании. Углеводороды появляются в отработавших газах (ОГ) двигателей
внутреннего сгорания вследствие гашения пламени вблизи относительно холодных
стенок камеры сгорания, в “защемленных” объемах, находящихся в вытеснителях и в
зазоре между поршнем и цилиндром над верхним компрессионным кольцом.
Сn Нm« nС + 1/2 mН2 . (18.1)
Начало образования сажи имеет место при ? меньше
0,3... 0,7 и зависит от температуры и давления газов, а также от вида топлива.
При одинаковом количестве атомов углерода по степени увеличения склонности к
образованию сажи углеводороды располагаются следующим образом: парафины,
олефины, ароматики.
Наличие сажи в ОГ дизелей обуславливает черный дым на выпуске.
Сажа представляет собой механический загрязнитель носоглотки и легких. Большая
опасность связана со свойством сажи накапливать на поверхности своих частиц
канцерогенные вещества и служить их переносчиком.
Сажа - не единственное твердое вещество, содержащееся в ОГ. Другие твердые
вещества образуются из содержащейся в дизельном топливе серы, а также в виде
аэрозолей масла и несгоревшего топлива. Все вещества, которые оседают на
специальном фильтре при прохождении через него ОГ, получили общее название -
частицы.
Содержание в ОГ продуктов неполного сгорания (СО, СН и сажи) нежелательно не
только из-за их токсичности, но и потому, что при неполном сгорании топлива
недовыделяется часть теплоты, а это обуславливает ухудшение экономических
показателей тепловых установок.
Свинец и сера. Примерно 50... 70%
свинца, находящегося в бензине, попадает вместе с ОГ в атмосферу в форме
свинцовых солей, т.е. в виде частиц диаметром меньше 1 мкм. Эти частицы
проникают в организм человека вместе с воздухом и через кожу. Соединения свинца
очень ядовиты и не выводятся из организма, накапливаясь в нем. Они негативно
воздействуют на центральную нервную систему, вызывая нервные и психические
расстройства.
Сера, содержащаяся в дизельном топливе, мазуте и каменном угле выбрасывается в
атмосферу после сгорания этих топлив в форме диоксида SO2, который
очень вреден для растений и способствует возникновению “кислотных” дождей.
Присутствие в ОГ соединений свинца и серы делает невозможным использование
каталитических нейтрализаторов, предназначенных для снижения токсичности ОГ.
Некоторые токсичные вещества после того, как они попадают в атмосферу в составе
продуктов сгорания, претерпевают дальнейшие преобразования. Например, при
наличии в атмосфере углеводородов (или их радикалов), оксидов азота и оксида
углерода при интенсивном ультрафиолетовом излучении солнца образуется озон Оз,
являющийся сильнейшим окислителем и вызывающий при соответствующей концентрации
ухудшение самочувствия людей.
При высоком содержании в малоподвижной и влажной атмосфере NO2, О3
и СН возникает туман коричневого цвета, который получил название “смог” (от
английских слов Smoke - дым и fog -туман). Смог является смесью жидких
газообразных компонентов, он раздражает глаза и слизистые оболочки, ухудшает
видимость на дорогах.
Основными источниками выброса токсичных продуктов сгорания являются автомобили,
промышленность, тепловые и электрические станции. В некоторых городах
содержание в атмосфере токсичных продуктов сгорания превышает предельно
допустимую концентрацию в несколько десятков раз.
Для борьбы с этим злом в большинстве стран мира приняты соответствующие законы,
ограничивающие допустимое содержание токсичных веществ в продуктах сгорания,
выбрасываемых в атмосферу.
Предыдущая страница |
Следующая страница
СОДЕРЖАНИЕ