Меры защиты окружающей среды при эксплуатации СЭУ


Категория Судовые энергетические установки

В связи с быстрым увеличением численности флота его воздействие на окружающую среду с каждым годом возрастает и приводит в той или иной степени к нарушению экологического равновесия.

Борьбу с различными видами воздействия СЭУ на окружающую среду осуществляют, во-первых, на этапе проектирования и постройки судна, во-вторых, в процессе его эксплуатации. Основными источниками загрязнения окружающей среды на судах являются выпускные газы дизельных и котельных установок, сбросы топлива, масла и хозяйственно-фекальных сточных вод, а также твердые и пищевые отходы.

При полном сгорании топлива в дизелях выпускные газы не отличаются большой токсичностью. Однако суда часто бывают источниками местного загрязнения атмосферы в районе портов. Вследствие неполного сгорания топлива, окисления примесей и с введением присадок в топливо и масло число токсических веществ (окиси углерода, окислов азота, сернистого ангидрида и свободного углерода) в выпускных газах может значительно возрасти. Окись углерода вызывает кислородное голодание и нарушает деятельность центральной нервной системы человека. По действию на его организм еще более опасны окислы азота. Попадая в организм и вступая в реакцию с водой, они образуют соединения азотной и азотистой кислот, раздражающие слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Большое влияние на загрязнение атмосферы оказывают сернистые ангидриды, которые в присутствии воды образуют серную кислоту. Эта кислота причиняет значительный вред растениям, вызывает заболевание дыхательных путей у людей и животных, усиливает процесс коррозии металлов. Частички несгораемого углерода (сажа), как любая аэрозоль, загрязняют воздух, ухудшают видимость, а при большой концентрации могут раздражать дыхательные пути человека и животных. Сажа и другие примеси в сочетании с влагой (особенно при тумане) могут образовывать ядовитую смесь (смог), опасную для здоровья. Состав выпускных газов зависит от сорта сжигаемого топлива и типа дизеля.

В соответствии с санитарными нормами предельно допустимая концентрация (ПДК) окиси углерода в воздухе не должна превышать 3 мг/м3, сернистого ангидрида — 0,5 мг/м3 и сажи — 0,15 мг/м3.

Для снижения уровня выбросов токсичных веществ с выпускными газами дизелей необходимо воздействовать на их рабочий процесс с целью уменьшения образования этих веществ при сгорании топлива, оборудовать дизели устройствами нейтрализации выпускных газов и применять топлива, в продуктах сгорания которых содержится меньше токсических веществ. Для борьбы с загрязнением воздуха от дизелей в топливо вводят специальные антидымные, антитоксичные присадки; улучшают условия транспортирования, хранения и перекачивания на суда горюче-смазочных материалов; устраняют причины обводнения и загрязнения топлива. В качестве конструктивных мер для снижения токсичности выпускных газов в продуктах сгорания топлива используют специальные нейтрализаторы и очистители, вмонтированные в газопровод. Снижение токсичности выпускных газов в таких устройствах достигается их дожиганием (пламенным или каталитическим) или жидкостной нейтрализацией. Пламенные (термические) нейтрализаторы представляют собой изолированную камеру на выпускном трубопроводе, в которой происходит дожигание продуктов неполного сгорания топлива: углеводородов СН и окиси углерода СО. В корпусе каталитических нейтрализаторов располагают носитель из кремнезема или глинозема, поверхность которого покрывают тонким слоем катализатора (окислами кобальта, марганца, никеля, меди, хрома или других металлов). Обычно корпус каталитических нейтрализаторов объединяют с глушителями шума. При подводе дополнительной массы воздуха к выпускным газам в поверхностном слое таких нейтрализаторов происходят реакции окисления или восстановления токсических веществ. Окись углерода и углеводороды при соприкосновении с катализатором окисляются с образованием конечных продуктов сгорания топлива — углекислого газа и воды, а окись азота восстанавливается преимущественно в реакции с окисью углерода 2N0 + 2C0 = N2 + 2C02.

На речных судах для снижения токсичности выпускные газы пропускают через водяные нейтрализаторы (см. рис. 46). В них обезвреживаются растворенные в воде сернистые ангидриды и некоторые окислы азота. Водяные нейтрализаторы улавливают сажу и жидкие аэрозоли (частицы топлива и масла), гасят раскаленные твердые частицы в газах и тем самым повышают также и пожарную безопасность на судне. Обслуживающий персонал должен внимательно следить за надежностью работы таких устройств.

Токсичность выпускных газов резко возрастает с ухудшением качества смесеобразования, при неисправностях топливной аппаратуры, увеличении зазоров в цилиндропоршневой группе дизеля, закоксовании поршневых колец и попадании масла в камеры сгорания. Поэтому для борьбы с загрязнением атмосферы необходимо повышать уровень технической эксплуатации судовых дизелей, своевременно выполнять соответствующие регулировочные операции, регулярно проводить теплотехнический контроль энергетической установки и особое внимание уделять работе топливных и смазочных систем.

Вредное воздействие на условия обитания человека оказывают также вибрация, шум и тепловые выделения от работающих машин и механизмов. Уровни вибрации, звукового давления и предельных температур в различных помещениях определены Санитарными правилами для судов внутреннего плавания СССР.

Источником вибрации в СЭУ являются неуравновешенные силы и моменты инерции подвижных деталей, а также нарушение геометрических осей при изнашивании передач и валопроводов.

Наиболее вредное воздействие на человеческий организм оказывает вибрация с амплитудой колебаний в диапазоне частот от 4—7 и 20—30 Гц. Для борьбы с вибрацией машины и механизмы стремятся крепить к судовому фундаменту на амортизаторах или эластичных прокладках, устанавливают компенсаторы и сокращают число изгибов в трубопроводах, монтируют вентиляторы и другие механизмы в изолированных помещениях.

В процессе эксплуатации для уменьшения последствий вибрации следует поддерживать в хорошем техническом состоянии валопроводы, передачи, подшипники, глушители, котлы-утилизаторы; не допускать нарушения жесткости крепления машин, механизмов, оборудования и трубопроводов СЭУ; не перегружать дизель; быстро переходить запретные зоны частоты вращения вала и не допускать работу дизелей в этих зонах.

Работа энергетических установок сопровождается также звуковыми колебаниями, возникающими в основном при соударении сочлененных деталей КШМ, вследствие неуравновешенности вращающихся частей, при движении газообразных или жидких тел в полостях турбокомпрессоров и насосов. Для снижения звукового давления (уровня шума) на судах обычно используют активные и реактивные глушители, отгораживают создающие шум машины и механизмы, выносят посты управления из машинных помещений, а в ряде случаев производят звукоизолирующее копотиро-вание (покрытие) механизмов и облицовывают поверхности машинных помещений звукопоглощающим материалом. Во время эксплуатации дизелей шум можно снизить: правильным регулированием топливной аппаратуры, газораспределения, масляных и тепловых зазоров; оптимальным натяжением приводных цепей; правильной установкой передаточных шестерен; содержанием в чистоте воздушных фильтров на турбокомпрессоре; устранением свищей в трубопроводах; содержанием в сохранности изоляционных покрытий на выпускных трубопроводах; своевременным смазыванием трущихся частей и с помощью других мероприятий.

Как указывалось, в судовых дизелях только 32—42% подведенной теплоты преобразуется в полезную работу и 23—32% уносится в окружающую среду с выпускными газами, из-за чего снижается к. п. д. установки, нарушается экологическое равновесие в биосфере и ухудшаются условия работы обслуживающего персонала. Чтобы повысить экономичность, в схемы установок включают специальные котлы-утилизаторы, в которых тепловая энергия выпускных газов от дизелей используется для подогревания воды или получения пара. Такие котлы, кроме того, уменьшают шум при выпуске газов и частично гасят раскаленные частицы в продуктах сгорания топлива.

Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду следует поддерживать оптимальные пределы температур охлаждающей воды и масла, своевременно устранять поврежденные участки изоляции на трубопроводах и теп-лообменных аппаратах, не допускать перегрева трущихся деталей и перегрузки дизеля.

Значительный вред водоемам приносит сброс неочищенных от нефтепродуктов трюмных и подсланевых вод. Нефтепродукты попадают в подслане-вые воды через неплотности в соединениях топливных и масляных систем при сливе отстоя, промывке фильтров, сепараторов, расходных баков, смене масла, разборке механизмов и их ремонте. Подсланевые воды загрязняются химическими веществами, отложениями сажи и продуктами коррозии в процессе чистки газоходов, полостей охлаждения, при продувке магистралей сжатым воздухом. Поэтому обслуживающий персонал должен своевременно устранять неплотности в соединениях топливной и смазочной систем, а при выполнении указанных операций собирать нефтепродукты в специальные цистерны. Чтобы предотвратить загрязнение водоемов нефтепродуктами, суда оборудуют устройствами для сбора подсланевых вод и отходов сепарации горюче-смазочных материалов. Загрязненная вода из цистерн судна по мере надобности перекачивается на специальные плавучие или береговые очистительные станции.

В соответствии с Заключительным актом (1978 г.) международной конференции по подготовке и дипломиро-ванию моряков (ПДМ78) каждый член экипажа судов смешанного («река— море») плавания класса «М-СП» должен четко представлять себе серьезные последствия эксплуатационного и аварийного загрязнения морской среды и предпринимать все возможные меры предосторожности для предотвращения подобного загрязнения, особенно в тех случаях, когда это предусмотрено соответствующими международными и портовыми правилами. Для успешного решения проблемы защиты водоемов от загрязнений созданы экологически «чистые» суда. Речные суда последних лет постройки, особенно смешанного «река—море» плавания, оснащены оборудованием, с помощью которого очищаются и обеззараживаются хозяйственно-фекальные стоки и загрязненная нефтью вода.

Нефтепродукты от воды отделяют путем флотации (извлечением с помощью пузырьков воздуха диспергированных в воде частиц нефтепродуктов), коалесценции (улавливанием и укрупнением частиц топлива и масла специальными материалами), коагуляции (укрупнением частиц нефтепродуктов в результате их слипания или слияния под действием молекулярных сил сцепления), отстоя, сепарации и фильтрации. Суда речного флота оборудованы различными очистительными средствами конструкции ЦТКБ, фирмы «Турбуло» (ФРГ), «Фрам» (Великобритания), «Аквамарин» (Нидерланды), «Унекс-био» (Финляндия), «Гидропур» (Франция) и др.

Установка конструкции ЦТКБ Мин-речфлота РСФСР работает по принципу последовательной фильтрации нефтесодержащих вод в фильтрах грубой и тонкой очистки. При заполнении фильтров соответственно коксом и активированным углем содержание нефтепродуктов в подсланевых водах на выходе из установки снижается до 10 г/м3 и по санитарным нормам нефтепродукты можно выбрасывать за борт.

Из устройств подобного назначения, изготовленных зарубежными фирмами, в наибольшей степени требованиям МАРПОЛ 73/78 (Протоколами международных конференций 1973 и 1978 гг. по безопасности танкеров и предотвращению загрязнения моря судами) удовлетворяют установки «Турбуло» и «Гидропур».

Принцип действия сепарационной установки «Гидропур 300» основан на разделении компонентов смеси вследствие разности их плотностей. Электронасос установки включается от мембранного реле (на схеме не показано) при повышении уровня подсланевых вод в отсеке. По трубопроводу через предкамеру, снабженную сигнализаторами нижнего и верхнего уровней, насос засасывает нефтеводяную смесь по диффузору в сепаратор. Выйдя из диффузора, смесь меняет направление. Замедлитель при этом ослабляет турбулентность движения смеси. Благодаря вакуумной подаче смеси через диффузор уменьшается образование эмульсии нефтепродуктов, при этом облегчается сепарация смеси. Крупные капли нефтепродуктов, ударяясь о замедлитель, поднимаются в верхнюю полость сепаратора и скапливаются в нефтесборнике. Грубо сепарированная смесь с помощью насоса подается далее в камеру с фильтром тонкой очистки. Последний задерживает мелкие частицы нефтепродуктов, которые собираются в верхней полости сборника и через электромагнитный клапан удаляются в специальную емкость. Очищенная вода из нижней части сборника по трубопроводу сливается за борт.

Когда уровень нефтепродуктов в верхней полости сепаратора и нефтесборнике становится значительным, давление в этих полостях сепаратора повышается, поплавковый клапан через микропереключатель открывает электромагнитный клапан и нефтепродукты, пройдя дополнительный фильтр, поступают в бак, а из него в мусоросжигательную печь. Горелка печи обеспечивает полное сгорание нефтепродуктов и работает автоматически в зависимости от уровня жидкости в баке. Установка выключается при срабатывании сигнализатора низшего уровня смеси.

Рис. 1. Схема сепарационной установки «Гидропур 300»


Читать далее:

Категория Судовые энергетические установки