Вредные вещества, выбрасываемые горными предприятиями

Классификация источников выбросов вредных веществ

Лекция 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

По дисциплине

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

КАФЕДРА ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«Технология и оборудование защиты атмосферы от вредных выбросов горных предприятий»

для студентов специализации "Экология горного дела" дневной и ускоренной форм ообучения

Составитель

к.т.н., доцент Ефимов В.Г.

Донецк 2013

План

1.1 Классификация источников выбросов вредных веществ

1.2 Вредные вещества, выбрасываемые горными предприятиями

1.3 Загрязнение воздушной среды на технологическом комплексе поверхности шахт

1.3.1 Загрязнение воздушной среды на угольном комплексе

1.3.2 Загрязнение воздушной среды на породном комплексе

1.4 Вредные выбросы при теплоснабжении угольных предприятий

Вредные выбросы в атмосферу на предприятиях угольной промышленности происходят в результате:

- подземной добычи угля, включая производственные процессы технологического комплекса поверхности шахт, отвалообразования;

- открытой добычи угля; обогащения твердого топлива и брикетирования углей;

- теплоснабжения угольных предприятий с помощью промышленных и коммунально-бытовых котельных.

Источники выбросов вредных веществ в атмосферу подразделяются на организованные и неорганизованные; стационарные и передвижные; точечные, линейные и площадные.

Из организованного источника загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы. К основным организованным источникам загрязнения атмосферы в угольной промышленности относятся шахтные стволы, топки котлов промышленных и коммунальных котельных; сушильные установки обогатительных и брикетных фабрик; аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, зданий поверхностного комплекса шахт; аспирационные системы цехов машиностроительных и ремонтных заводов; аспирационные системы цехов предприятий строительной индустрии; транспорт, работающий с помощью двигателей внутреннего сгорания.

Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта, отходов производства. В угольной промышленности основными из них являются горящие породные отвалы шахт и обогатительных фабрик. Горящими следует считать отвалы, на поверхности которых имеются видимые очаги (признаки) горения или участки с температурой пород на поверхности, превышающей на 30 °С температуру воздуха на высоте 1 м от поверхности отвала (за температуру пород на поверхности отвала принимается температура, измеренная на глубине 0,1 м).

Стационарные источники выбросов характеризуются неизменностью координат их расположения во времени. К стационарным источникам загрязнения окружающей воздушной среды в угольной промышленности относят промышленные и коммунально-бытовые котельные, сушильные установки и аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, горящие породные отвалы, вентиляторы главного проветривания шахт, вагранки и электросталеплавильные печи машиностроительных заводов.

отвалы, вентиляторы главного проветривания шахт, вагранки и электросталеплавильные печи машиностроительных заводов.

К передвижным источникам загрязнения в отрасли относятся автотранспорт, экскаваторы, бульдозеры и т. д., работающие на бензине или дизельном топливе.

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на точечные, линейные и площадные. Каждый из них может быть затененным и незатененным.

Точечные источники - это загрязнения, сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы, вентиляционные шахты, крышные вентиляторы.

Линейные источники имеют значительную протяженность. Это аэрационные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.

Площадные источники. Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных породных и бытовых отходов, автостоянки, склады горючесмазочных материалов.

Незатененные или высокие, источники расположены в недеформированном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники, выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных поблизости зданий и других препятствий.

Затененные источники расположены в зоне подпора или аэродина­мической тени здания или другого препятствия.

Основные вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу стационарными и передвижными источниками, разделяются на газообразные (оксиды углерода СО_Х, оксиды азота NO_Х, диоксид серы SО₂, углеводороды С_mН_n, а также сероводород Н₂S, выделяемый горящими породными отвалами) и твердые (угольная и породная пыль, зола, сажа).

Количество выделяемых вредных веществ определяется с помощью расчетов, выполняемых по действующим отраслевым методикам. Кроме того, для получения достоверных данных о количественном и качественном составах промышленных выбросов по каждому источнику загрязнения проводится периодическая инвентаризация вредных выбросов. В настоящее время самым значительным источником загрязнения воздушного бассейна в угольной отрасли являются горящие отвалы. На их долю приходится около 51 % всех выбросов в атмосферу.

Наиболее важными характеристиками выбросов являются качественный состав и концентрация загрязняющих веществ. Эмиссию вредных веществ в атмосферу определяют естественные и производственные факторы. В подземных выработках шахт к первым относят состав вмещающих горных пород и полезного ископаемого (угля) - коллекторов газов (метан, диоксид углерода и др.), окислительные процессы (прежде всего полезного ископаемого), шахтные воды, а ко вторым - разрушение и дробление горных пород и угля как механизированным, так и взрывным способами, рудничные пожары, взрывы метана и пыли.

При разработке угольных месторождений преобладают естественные факторы.

В результате перечисленных процессов в воздух выделяются вредные ядовитые примеси: диоксид и оксид углерода, сероводород, оксиды азота и диоксид серы, метан, водород, тяжелые углеводороды, а также газы, образующиеся при взрывных работах, рудничная пыль и др.

Основная масса диоксида углерода (90—95 %) в шахтах образуется при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми шахтными водами, выделении СО₂ из угля и пород. Его дебит зависит от длины горных выработок и объема выработанного пространства и не зависит от добычи угля. Углекислотность шахт различна. В Донбассе на большинстве предприятий она не превышает 15 м³ на тонну добытого угля.

Основными источниками загрязнения воздуха в шахте оксидом углерода являются в экстремальных случаях рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, а в обычных взрывные работы и работа двигателей внутреннего сгорания.

Особую опасность представляют пожары от самовозгорания углей, так как они не сразу обнаруживаются. Большое количество оксида углерода (СО) образуется в изолированных пожарных участках.

Количество СО при взрывных работах точно определить трудно, но для практических целей рекомендуется считать, что 1 кг взорванного взрывчатого вещества (ВВ) выделяет 40 л оксида углерода. В ходе взрывных работ образуются также вредные оксиды азота.

Сероводород в шахтах выделяется при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, а также при пожарах и взрывных работах.

Сернистый газ выделяется в небольших количествах из пород угля вместе с другими газами.

Основная часть рудничного газа - метан, который содержится, в основном, в связанном (сорбированном) состоянии и отчасти (10 - 15 %) в свободном. В подземных горных выработках он выделяется с обнаженных поверхностей угольных пластов, из отбитого угля, из выработанных пространств и в небольших количествах с обнаженных поверхностей пород. Различают обыкновенное, суфлярное и внезапное выделение метана. Абсолютное обыкновенное газовыделение достигает в отдельных шахтах 150000 - 180000м³/сут. Относительная, газообильность в целом ряде шахт Донбасса превышает 50 м³ на тонну добытого угля.

На угольных предприятиях во время их строительства и эксплуатации почти при всех технологических процессах, связанных спрохождением горных выработок, добычей полезного ископаемого и транспортировкой его, происходит интенсивное пылеобразование, загрязняющее атмосферу. Основные из процессов: бурение шпуров и скважин, как по породе, так и по полезному ископаемому; взрывание и уборка взорванной горной массы; транспортировка, погрузка и перегрузка полезного ископаемого и породы; работа проходческих и выемочных комбайнов, агрегатов, стругов, врубовых машин и других механизмов.

Однако проходя по горным выработкам, запыленный воздух почти полностью самоочищается (98,6—99,9 %). Следовательно, по пылевому фактору подземные горные работы не представляют угрозы для окружающей среды, но существенным источником запыленности атмосферного воздуха являются стволы. Повышенные концентрации угольной пыли отмечаются, как правило, в вентиляционных потоках через скиповые стволы во время погрузки и разгрузки скипов (опрокидных клетей), когда допускается полное опорожнение бункеров. Интенсивным источником пыли является вынос и просыпание угольной мелочи из бункера и подъемного сосуда в разгрузочном устройстве.

Таким образом, из перечисленных вредных веществ, выделяющихся в атмосферу из подземных горных выработок, основную массу составляют пыль, метан и оксид углерода. Другие вредности не улавливают и не обезвреживают, а только «разбавляют» воздухом. Этим самым существенное негативное воздействие метана и оксида углерода на природу исключается.