Материальный баланс веществ при сжигании основных видов топлива

Все промышленные предприятия являются крупными потребителями энергии в различных ее формах. Для получения этой энергии необходимо сжигание опре- деленного количества топлива. Даже если предприятие получает только электри- ческую энергию, топливо все равно расходуется на электростанции. В результате сжигания топлива на окружающую среду оказывается негативное воздействие в форме выбросов загрязняющих веществ.

Менеджер-эколог должен владеть основными методами оценки воздействия предприятия на окружающую среду.

Автотранспортные предприятия в наибольшей степени оказывают воздействие на состав атмосферы.

Оценивать степень воздействия предприятий на атмосферу возможно различ-

ными способами. Среди них наиболее распространены три:

– определение состава атмосферного воздуха при помощи приборов;

– приблизительная оценка по количествам вредных примесей, выбрасываемых в атмосферу;

– биоиндикация.

Второй способ является менее точным, но не требует значительных трудозатрат на проведение исследований. Для приблизительной оценки необходимо лишь знать массу сжигаемого топлива и его химический состав.

В соответствии с законом сохранения массы суммарный вес всех продуктов сгорания топлива – загрязняющих веществ равен весу сжигаемого топлива + вес расходуемого при сжигании воздуха.

Топливо

Воздух

Процесс горения

СО2

H2О

SO2

N 2

На этой блок-схеме, описывающей потоки веществ при сжигании топлива, масса входных потоков вещества должна быть равна массе выходных потоков. Для расчетов материальных потоков веществ при сжигании органического топлива используются реакции горения основных его компонентов: углерода, водорода и серы.

Реакция С + О2 = CO2

Стехиометрическое соотношение по весу

12 + 32 = 44

1 + 2.67= 3.67

Реакция 2Н2 + О2 = 2Н2О Стехиометрическое соотношение по весу

4 + 32 = 36

1 + 8 = 9

Реакция S + O2 = SO2

Стехиометрическое соотношение по весу

32 + 32 = 64

1 + 1 = 2

Стехиометрические соотношения по весу в вышеприведенных реакциях справедливы при любых единицах измерения, например, при сжигании 1 грамма, килограмма или тонны углерода расходуется 2.67 грамма, килограмма или тон- ны кислорода и выделяется 3.67 грамма, килограмма или тонны углекислого газа. Аналогичный смысл имеют стехиометрические соотношения для других элемен- тов органического топлива, они показывают количества расходуемых и обра- зующихся веществ при горении соответствующего элемента топлива и необхо- димы для построения материального баланса.

Для дальнейшего анализа материального баланса веществ при сжигании то- плива необходимо знать его элементный состав. Он приведен в табл.1 для ос- новных видов твердого и жидкого топлива (см. контрольное задание).

Элементный состав основных видов органического топлива.

Таблица 1

При известном элементном составе топлива материальный баланс веществ при его сжигании рассчитывается по следующим упрощенным формулам:

1) Массы кислорода и воздуха, необходимые при сжигании топлива (Мкисл., Мвозд.)

М = М

⋅ (2, 67 ⋅ % С +8 ⋅ % Н + % S − % О)

кисл

М возд =

топл

М кисл

0, 2314

где 0.2314 - доля кислорода в единице массы воздуха.

2) Массы образующихся основных продуктов сгорания:

% С

= 3, 67 ⋅

⋅ М топ

= 2 ⋅

% S

100

⋅ М топ

% H

100

⋅ М топ

% N

M азота = М воздуха ⋅ 0.7686 +

⋅ M топл

где 0.7686 - доля азота и др. инертных газов в единице массы воздуха.

3) Построение баланса.

При правильном расчете количеств участвующих в процессе горения орга-

нического топлива веществ должно выполняться следующее балансовое соот-

ношение:

Мтопл + M возд = М CO2 + МH2O + M SO2 + Мазота

Это балансовое соотношение является проверочным при выполнении контроль-

ного задания.