Корабельная энергетика и экологическая безопасность.
Цели и задачи проектирования
Курсовая работа является логическим завершением теоретических разделов дисциплин «Судовые энергетические установки», «Проектирование систем предотвращения загрязнения моря (ПМЗ)», «Теория и проектирование систем экологической безопасности», «Предотвращение загрязнения моря и атмосферы с судов».
При выполнении курсовой работы проверяется умение студента применять полученные теоретические знания к практическим расчетам по выбору необходимого оборудования и формированию, в виде чертежа, обоснованного конструктивного решения по сокращению воздействия корабля на окружающую среду.
Задачи курсовой работы:
- определение количества образующихся при эксплуатации корабля вредных веществ, сбрасываемых (выбрасываемых) в окружающую среду;
- разработка мероприятий по сокращению образующихся вредных веществ или их нейтрализации;
- на основании требований морского Регистра РФ разработка схемы по сбору, хранению, обезвреживанию и удалению вредных веществ;
- подбор необходимого оборудования для разработанной схемы;
- определение эффективности спроектированной системы.
Задание на курсовую работу выдается на первой неделе третьего семестра и включает тип корабля, его основные размерения, мощности главных и вспомогательных двигателей, паропроизводительность главных и вспомогательных котлов, тип опреснительной установки (ОУ), численность экипажа, технологические особенности производственного цикла.
Объем работы по работе 40 часов, из них: пояснительная записка – 28 часов, графическая часть (чертежи формата А-4) в составе пояснительной записки. Выполнение работы является допуском к итоговой аттестации студентов в виде экзамена.
Все расчеты по проекту выполняются в международной системе единиц СИ, графическая часть – в соответствии с ЕСКД.
Содержание курсовой работы
Объем : пояснительная записка – 15…20 листов, графическая часть – 2…3 чертежа формата А-4.
Пояснительная записка должна содержать:
1. Основные характеристики корабля и энергетической установки;
2. Расчет образующихся на корабле льяльных, хозяйственно – бытовых, фановых вод, их остатков после очистки и бытового мусора;
3. Определение количества выбрасываемых в атмосферу вредных веществ на генеральном курсе, при входе в порт, швартовке и при стоянии в порту;
4. Обоснование схемы по предотвращению загрязнения окружающей среды;
5. Выбор конструктивных элементов схемы по предотвращению загрязнения окружающей среды;
6. Определение степени очистки сбросов (выбросов);
7. Описание работы схемы по предотвращению загрязнения окружающей среды;
8. Требования МАРПОЛ 73/78, международные и национальные требования по предотвращению загрязнения атмосферы выхлопными газами тепловых двигателей.
Пояснительную записку рекомендуется оформлять в следующем порядке (в скобках – пункты перечня содержания):
- задание на проектирование (1);
- введение – проблемы экологической безопасности корабельной энергетики (8);
- глава I. Расчет количества вредных веществ, образующихся при эксплуатации корабля (2,3)
- глава II. Конструктивные расчеты элементов схем предотвращения загрязнения окружающей среды и выбор оборудования (4,5,6);
- глава III. Техническое описание работы системы по предотвращению загрязнения окружающей среды (7);
- заключение – содержит выводы о принятых решениях;
- список литературы;
- оглавление.
Графическая часть проекта должна быть представлена:
- балансовой схемой воздействия энергетической установки, технологических процессов, источников хозяйственно-бытового назначения на окружающую среду, со всеми необходимыми пояснениями, специальными пояснениями, специальными указаниями и требованиями документов и конечным результатам;
- разработанной функциональной схемой предотвращения загрязнения окружающей среды;
- чертежом конструктивного исполнения элемента или узла схемы.
Корабельная энергетика и экологическая безопасность.
Корабельные тепловые двигатели различных типов загрязняют атмосферу и гидросферу, при этом объемы загрязнения суши и водной среды статически связаны.
В мировом транспортном флоте в настоящее время насчитывается более 64000 крупных судов, а тоннаж мирового флота ежегодно увеличивается на 8…9%, и мощность их установок возрастает на 10…12%
Следует отметить, что влияние боевых кораблей на загрязнение биосферы мало изучено.
Следует отметить, вносимые кораблями по своему виду, токсичности, влиянию, которое оно оказывает на среду, и их удельному значению различны. Можно условно разделить их на две группы: загрязнение атмосферы отработавшими газами и загрязнение вод, а также дна морей, океанов, рек и других водоемов нефтепродуктами (НПр), твердыми и другими отходами. Радиационные и тепловые излучения, радиоактивные отходы реакторов, шум и вибрация, электромагнитные излучения, создаваемые корабельной энергетикой, можно отнести к обеим указанным группам, так как они оказывают влияние, как на атмосферу, так и на воды и почву водоемов (см. рис. 1).
Распределение составляющих загрязнения Мирового океана за год от деятельности флота и от других источников представлено в табл. 1.
Табл. 1 Составляющие загрязнения Мирового океана углеводородами
| Источники загрязнений | Количество, млн. т |
| Выбросы дизельных энергетических установок (ДЭУ) с отработавшими газами (ОГ) бензопиренов (БП), кроме углеводородов (Сх Ну) | 114,20 |
| Испарения нефтепродуктов танкерным флотом с учетом грузовых операций | 19,40 |
| Испарения нефтепродуктов на суше и попадание их в морскую среду с осадками | 10,00 |
| Выбросы несгоревшего топлива ДЭУ с ОГ | 1,83 |
| Слив балластных вод с кораблей | 4,30 |
| Антропогенные выбросы на суше и перенос их через атмосферу через Мировой океан | 3,00 |
| Выбросы углеводородов ДЭУ (Сх Ну) в морскую среду с ОГ | 14,30 |
| Сток рек в мировой океан | 1,90 |
| Береговые стоки | 0,80 |
| Добыча нефти в мире | 0,80 |
| Естественное просачивание со дна | 0,60 |
| Разливы нефтепродуктов при авариях танкеров | 0,30 |
| Сброс нефтепродуктов с льяльными водами | 0,50 |
| Всего | 153,13 |
| От продувания паровых котлов, утечки, работа свистка |
| От прорыва через неплотности коллекторов и трубопроводов |
| Отработавшие газы двигателей, паровых котлов |
| Вентиляционные от испарения нефтепродуктов в хранилищах, картерах двигателей |
| Газы и пары |
| Тепловое излучение |
| Радиационные излучения и отходы реакторов |
| Электромагнитные излучения |
| Шум |
| Вибрация |
| Загрязнение атмосферы |
| Загрязнение биосферы |
| Загрязнение гидросферы (воды морей, океанов, рек) |
| Нефтепродукты |
| Отходы сепарации топлива и масла |
| Аварийный разлив при кораблекрушении |
| Льяльные воды |
| Утечки при перекачке топлива и масла |
| Трюмные и балластные воды |
| Санитарные (мытьевые воды) |
| Фекальные (фановые воды) |
| Твердые отходы (стружка, тара, бумага, ветошь) |
| Пищевые отходы |
Рис. 1. Классификация видов загрязнений, вносимых в биосферу кораблями и их энергетическими установками.
Для оценки выбросов и экологических ущербов от функционирования транспортных двигателей можно использовать данные, приведенные в таблице 2.
Таблица 2.
Выбросы при работе автотранспортных двигателей на 1 т сжигаемого топлива
| Тип двигателей/выбросы, кг | СО | (Сх Нх) | SO2 | Nax | Сажа | С | Pb | Всего |
| Бензиновые | 33,2 | 1,34 | 26,6 | 1,34 | - | 0,266 | 329,7 | |
| Дизельные | 28,4 | 9,1 | 5,6 | 40,8 | 3,4 | 28,4 | - | 115,7 |
| Газотурбинные | 0,852 | 1,365 | 0,68 | 4,08 | 0,068 | - | - | 7,045 |
Неуклонно ухудшающая экологическая ситуация в мире заставляет по-новому оценивать направления и перспективы развития корабельных энергетических установок, энергетические схемы, применяемые в корабельных установках, и режимы их эксплуатации. Может измениться и отношению к использованию высокосернистых тяжелых сортов топлива в корабельной энергетике в связи с тем, что количество оксидов серы в отработавших газах прямо пропорционально содержанию серы в топливе. Следует ожидать, что в ближайшие годы приоритет получат те установки, у которых при высокой энергетической эффективности вредное воздействие на окружающую среду будет минимальным.
Литература:
1. Маркевич В.А. Средства защиты моря от загрязнения при эксплуатации СЭУ. – Л.: Изд. ЛКИ, 1983, с. 3 – 6.
2. Зубрилов С. П., Ищук Ю. Г., Косовский В. И. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов. – Л.: Судостроение, 1989, с. 3 – 21.
3. Нунукаров С. М. Предотвращение загрязнения моря судами. – М.: Транспорт, 1979, с. 5 - 87.
4. Стаценко В. Н. Совершенствование экологической безопасности судовых энергетических установок / ДВГТУ. – Владивосток: Изд – во ДВГТУ, 1997, с. 5 – 22.