Токсичным веществом  является также оксид углерода СО. Это соединение образуется в случае неполного сгорания углерода при сжигании практически всех видов топлива. Количество оксида углерода может составлять при сжигании твёрдых топлив до 2% массы сжигаемого топлива, при сжигании газа и мазута – 0,05%. Оксид углерода не имеет запаха и цвета, что затрудняет его обнаружение.

Формальдегид  – газ с резким неприятным запахом, обладает высокой токсичностью. Содержание формальдегида в продуктах сгорания наблюдается в малых отопительных котельных при сжигании мазута в  условиях, когда имеет место общий  или местный недостаток воздуха.

Вредное воздействие  золовых частиц на организм человека зависит от размеров частиц, их концентрации в воздухе, дисперсности и твёрдости. Количество выбрасываемых золовых  частиц зависит от состава твёрдых  топлив, конструкции топочных устройств и эффективности работы золоуловителей. Золовые частицы вредно воздействуют на живые организмы, загрязняют атмосферу, что приводит к снижению видимости и солнечной освещённости, загрязнению поверхностей зданий и сооружений и их разрушению, уменьшению фотосинтеза, осуществляемого растениями.

Бенз(а)пирен

В продуктах  сгорания, выбрасываемых в атмосферу, находятся также канцерогенные  вещества. Наиболее распространённым и сильнодействующим из них является так называемый 3,4-бензапирен (С₂₀Н₂₂ – продукт гидролиза угля и углеводородных газов). На количество бензапирена влияет режим работы топки, особенно величина температуры в ядре факела и количество имеющегося там кислорода. Бензапирен образуется при высокой температуре в случае недостатка воздуха для полного сгорания топлива. Частицы твёрдого углерода сгорают медленнее всего. При догорании они раскаляются, поглощают другие вещества и придают пламени характерную жёлтую окраску. Наличие жёлтой окраски пламени свидетельствует о том, что в продуктах сгорания имеются канцерогенные вещества. Много канцерогенных веществ образуется при режимах горения с сажеобразованием.

Среди органических веществ, загрязняющих атмосферу, почвы  и природные воды, особое место  занимают полициклические ароматические  углеводороды (ПАУ). Эти соединения относятся к супер-экотоксикантам 1-го класса опасности, поскольку многие из них, обладают мутагенными и канцерогенными свойствами и способны к накоплению в природных объектах.  

Из сотен ПАУ  различного строения, обнаруженных в  объектах окружающей среды, для постоянного  контроля выбран узкий ряд приоритетных соединений. В России это лишь один - бенз(а)пирен; 

Бенз(а)пирен является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды. Канцерогенные вещества (в частности, бенз(а)пирен) чрезвычайно опасны для человека даже при их малой концентрации, поскольку обладают свойством аккумулироваться в организме до критических концентраций биоаккумуляция). Бенз(а)пирен оказывает также мутагенное действие. 
 

Антропогенные источники бенз(а)пирена могут быть стационарными (промышленные предприятия, ТЭЦ, крупные и мелкие отопительные системы), загрязняющими атмосферу в относительно ограниченных районах, и передвижными (транспорт), выбросы которых распространяются на значительно большие пространства. Одним из широко распространённых источников бенз(а)пирена является процесс горения практически всех видов горючих материалов. Бенз(а)пирен присутствует в дымовых газах, копоти и саже, оседающих в дымоходах и на поверхностях, имевших контакт с дымом, точнее в смолистых веществах, содержащихся в продуктах сгорания. Однако, следует уяснить, что собственно процесс горения (т.е. окисление углерода) не обязателен для возникновения бенз(а)пирена. Он образуется в результате протекания процессов полимеризации относительно простых по структуре осколков молекул (в основном свободно радикального характера), которые образуются из исходного топлива вследствие действия высоких температур, при неблагоприятных условиях горения. 

В молекулярно-дисперсном состоянии бенз(а)пирен может  находиться лишь в ничтожно малых  количествах. В воздухе он преимущественно  связан с твердыми частицами атмосферной  пыли. Твердые частицы, содержащие бенз(а)пирен  с атмосферными осадками переходят в почву, растения, почвенные воды и водоемы. Это обуславливает довольно большую изменчивость концентрации бенз(а)пирена в атмосферном воздухе, которая зависит не только от интенсивности выброса его из источника загрязнения, но и от метеорологических условий. В организм бенз(а)пирен может поступать через кожу, органы дыхания, пищеварительный тракт и трансплацентарным путём. При всех этих способах воздействия удавалось вызвать злокачественные опухоли у животных.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) токсичных веществ

Критериями оценки санитарного состояния среды  и качества атмосферного воздуха  являются предельно допустимые концентрации (ПДК) токсичных веществ в воздухе  или воде водоёмов. Под ПДК следует  понимать такую концентрацию различных  веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний. Различают среднесуточные и максимально разовые предельно допустимые концентрации. Среднесуточные ПДК предназначены для исключения возможности воздействия токсичных веществ на организм человека в течение длительного времени. Максимально разовые ПДК установлены для веществ, обладающих раздражающими воздействиями или резкими запахами, в дополнение к среднесуточным.

В таблице приведены ПДК вредных веществ, находящихся в воздухе, утвержденные главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава РФ.

                     Предельно допустимые концентрации вредных веществ

в воздухе  для населенных мест

Расчеты ведутся  по каждому вредному веществу в отдельности  с тем, чтобы концентрация каждого  из них не превышала значений, приведенных  в таблице.Для котельных установок эти условия ужесточены Минздравом РФ введением дополнительных требований о необходимости суммирования воздействия оксидов серы и азота, которое определяется из уравнения

где и – фактические концентрации соответствующих веществ в уходящих газах, мг/м³;

Их ПДК приведены  в таблице.

Санитарные нормы  предотвращают прямое вредное воздействие  на здоровье людей, но не исключают  возможности неблагоприятного воздействия  на окружающую среду. В связи с этим разрабатывают нормы ограничений выброса абсолютных количеств веществ в окружающую среду для всех промышленных предприятий, включая котельные и тепловые станции. Такие ограничения называют нормами предельно допустимых выбросов (ПДВ). Утверждают их в законодательном порядке.

Для котельных  установок рекомендуется производить  очистку продуктов сгорания перед  выбросом их в атмосферу и принимать  меры по уменьшению количества токсичных  веществ, образующихся в процессе горения  топлива. Однако наиболее радикальным методом уменьшения выброса вредных веществ является переход на сжигание газообразного топлива. Практика показала, что перевод котельных установок средней мощности с твердого на газообразное топливо обеспечивает снижение токсичности в 1–1,3 раза малой мощности в 4–5 раз. Поэтому в котельных установках малой мощности рациональнее применять только жидкие и газообразные топлива.

  При сжигании твёрдых и жидких топлив для улавливания летучей золы, частичек несгоревшего топлива и  сажи применяют золоуловители и фильтры, серийно выпускаемые нашей промышленностью. Если происходит полное сгорание твердого или жидкого топлива, то практически вся сера сгорает и в продуктах сгорания находится в основном малореакционный сернистый ангидрид. Очистку продуктов сгорания от серного и сернистого ангидридов осуществляют в мокрых скрубберах. Вода улавливает серный ангидрид хорошо, сернистый ангидрид – плохо. Поэтому для увеличения доли его улавливания применяют поглотители. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Устройство  и принцип действия форсуночного скруббера  и скруббера Вентури 

Мелкие частицы  аэрозоля практически не улавливаются каплями большого и среднего размера, поскольку вследствие малой инерции они огибают каплю (и любое другое препятствие) по линиям тока газов. Для очистки газов от микронной и субмикронной пыли главным образом применяют скоростные скрубберы. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущимся со скоростью 40-150 м/с, орошающей его жидкости. Осаждению частиц на каплях орошающей жидкости способствуют также высокие относительные скорости между ними. 
 

Улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошающая жидкость вводится в запыленный объем (поток) газа в распыленном или дисперсном виде. Распыление орошающей жидкости производится с помощью форсунок под давлением. 

Полый скруббер (рис. 1)

Скрубберы Вентури 
 

Скрубберы Вентури  являются наиболее распространенным представителем скоростных скрубберов. Скрубберы Вентури — наиболее эффективные из аппаратов мокрой очистки газов. В связи с непрерывно возрастающими требованиями к глубине очистки газовоздушных выбросов промышленных предприятий скрубберы Вентури постепенно становятся доминирующим видом мокрых пылеуловителей.  

Скруббер Вентури  представляет собой трубу-распылитель, в которую подводится орошающая жидкость, и установленный за ней каплеуловитель. Первоначально в качестве трубы-распылителя использовалась труба Вентури в ее чистом виде, откуда и появилось название газопромывателей подобного типа. 

Действие трубы-распылителя  аналогично работе пневмофорсунки, и  применение трубы Вентури обеспечивало минимальные (не связанные с распылением) гидравлические потери при прохождении газом распыливающего устройства. Однако по конструктивным соображениям довольно часто приходится отказываться от строгого выполнения трубы-распылителя в виде трубы Вентури, а в некоторых случаях ее конструкция практически ничем не напоминает трубу Вентури. Тем не менее название этой группы мокрых пылеуловителей — скрубберы Вентури — прочно закрепилось в технической литературе. 

Простейший скруббер Вентури  включает трубу Вентури  и прямоточный

циклон (рис.2). 
 

Рис. 2. Скруббер Вентури: Converging section — сужающаяся секция; Throat — горловина; Deverging section — расширяющаяся секция 

Труба Вентури состоит из служащего для увеличения скорости газа конфузора, в котором размещают оросительное устройство, горловины, где происходит осаждение частиц пыли на каплях воды, и диффузора, в котором протекают процессы коагуляции, а также за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе тангенциального ввода газа создается вращение газового потока, вследствие чего смоченные и укрупненные частицы пыли отбрасываются на стенки и непрерывно удаляются из каплеуловителя в виде шлама. Скрубберы Вентури могут работать с высокой эффективностью: 96-98 % на пылях со средним размером частиц 1-2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли (вплоть до субмикронных размеров) в широком диапазоне начальной концентрации ее в газе — от 0,05 до 100 г/м3. При работе в режиме тонкой очистки от высокодисперсных пылей скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100-150 м/с, а удельный расход воды — в пределах 0,5- 1,2 дм3/м3. Это обусловливает необходимость большого перепада давления (10-20 кПа) и, следовательно, значительных затрат энергии на очистку газа. В ряде случаев, когда труба Вентури работает только как коагулятор перед последующей тонкой очисткой (например, в электрофильтрах) или для улавливания крупной пыли размером частиц более 5-10 мкм, скорости в горловине могут быть снижены до 50-100 м/с, что значительно сокращает энергозатраты.