Аппараты очистки («Технология защиты окружающей среды» курсовая)

6. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ И ЗАЩИТА

ОТ НИХ

6.1. СОСТАВ И РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ

Промышленные предприятия.

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производствен­ных помещений загрязняется выбросами технологического оборудова­ния или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышлен­ных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населенных мест загрязняется технологическими выбро­сами цехов, выбросами ГЭС, транспортных средств и других источни­ков.

Воздух жилых помещений загрязняется продуктами сгорания при­родного газа и других топлив, испарениями растворителей, моющих средств, древесно-стружечных конструкций и т. п., а также токсичными веществами, поступающими в жилые помещения с приточным венти­ляционным воздухом. В летний период года при средней наружной температуре 20 °С в жилые помещения проникает около 90 % примесей наружного воздуха, а в переходный период при температуре 2,5 °С — 40 %. Номенклатура токсичных примесей в воздухе производственных помещений и в технологических выбросах промышленного объекта определяется совокупностью технологических процессов, видом ис­пользуемого сырья и материалов, характеристиками применяемых машин и оборудования.

Современное машиностроение развивается на базе крупных про­изводственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно- прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятий также входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомога­тельные подразделения. В процессе производства машин и оборудова­ния широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т. п. Ниже даны рекомендации по расчету выбросов загрязняющих веществ основными цехами машиностроительного про­изводства [2.5]. Источники и выбросы в атмосферный воздух предпри­ятий других отраслей подробно рассмотрены в работах [2.2—2.4].

Масса выброса i-го загрязняющего вещества

m_i = m_удi Пk(1-h), (6.1)

где m_удi — удельное выделение i-го загрязняющего вещества на единицу продукции; П—расчетная производительность технологического про­цесса (агрегата и т. п.); k — поправочный коэффициент для учета особенностей технологического процесса; h — эффективность средств очистки выбросов в долях единицы; при отсутствии средств очистки

h = 0.

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделений в атмос­феру в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индук­ционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов; участки выбивки и очистки литья.

Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытых чугунолитейных вагранках и в электродуговых печах производительностью 7 т/ч приведены ниже:

Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке цветных металлов и сплавов составляют:

При работе плавильных агрегатов кроме организованных нужно учитывать неорганизованные выделения, произошедшие вследствие неплотностей технологического оборудования и при выполнении не­которых операций (например, при выпуске расплавленного металла в изложницы). Они составляют в среднем 40 % массы веществ, выделя­емых плавильными агрегатами, поэтому для учета количества неорга­низованных выбросов в формуле (6.1) принимают k = 1,4.

При выпуске 1 т чугуна из вагранок в ковш в атмосферу цеха выделяется 18...22 г графитовой пыли и 125...130 г оксида углерода. При разливе чугуна в формы в атмосферу цеха дополнительно выде­ляется оксид углерода в количестве:

При литье под действием теплоты жидкого металла из формовочных смесей выделяются бензол, фенол, формальдегид и другие токсичные вещества. Их количество зависит от состава формовочных смесей, массы и способа получения отливки и других факторов. Выделения газов при заливке форм металлом и их охлаждении можно определить по данным [2.5].

От участков выбивки отливок на 1 м² площади решетки выделяется до 45...60 кг/ч пыли, 5...6 кг/ч оксида углерода, до 3 кг/ч аммиака. Значительными выделениями пыли сопровождаются процессы очист­ки и обрубки отливок в дробеметных и дробеструйных камерах, очистных барабанах и на столах.

Много пыли и газов выделяют в атмосферу участки литейных цехов по приготовлению, переработке и использованию шихты и формовоч­ных материалов. Интенсивность выделения вредных веществ (приве­дено к формальдегиду) при изготовлении стержней из холоднотвердеющей смеси зависит от состава связующего вещества (газовыделение отнесено к 1 дм² площади поверхности стержня):

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечно-прессовых цехах выделяются пыль, оксид углерода, диоксид серы и другие вредные вещества.

Для определения массы выделений вредных веществ от пламенных нагревательных печей целесообразно пользоваться удельными показателями по выбросам, приведенным к единице массы (т) или объема (м³) сжигаемого топлива (S — содержание серы в исходном топливе, %; А^р — зольность топлива, %):

Общеобменная вентиляция кузнечно-прессового цеха выбрасывает в атмосферу оксиды углерода и азота, диоксид серы. От пролетов с молотами выбросы оксида углерода на 1 т мазута составляют 7 кг, диоксида серы — 5,2; от пролетов с прессами и ковочными машинами — 3 и 2,2 кг.

Вентиляционный воздух, выбрасываемый из термических цехов, обычно загрязнен парами и продуктами горения масла, аммиаком, циановодородом и другими веществами, поступающими в систему местной вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термической обработки. Источниками загрязнений в термических цехах являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйные и дробеметные камеры. Концентрация пыли в воздухе, удаляемом из дробеструйных и дробеметных камер, где металл очищается после термической обработки, достигает 2...7 г/м³. При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в отводимом от ванн воздухе содержится до 1 % паров масла от массы металла. При циани-ровании, выделяется до 6 г/ч циановодорода на один агрегат цианирования.

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления.

Масса вредных веществ, выделяющихся при травлении с поверх­ности зеркала ванны (мг/мин), m = m_удS, где m_уд — интенсивность выделения вредных веществ с единицы площади зеркала ванны, мг/(м²мин); S — площадь зеркала ванны, м².

Так, при травлении стали 20 в 15 %-ном растворе серной кислоты при температуре 70 °С выделяются пары и туман кислоты в количестве до 200, а при травлении стали 10 в 20 %-ном растворе соляной кислоты — 26000мг/(м²*мин).

При нанесении гальванических покрытий (воронении, форсфати-ровании, анодировании и т. д.) образуются различные вредные веще­ства. Так, при фосфатировании изделий выделяется фтороводород, концентрация которого в отводимом воздухе достигает 1,2... 15 г/м³. Концентрации кислот, оксидов хрома, циановодорода и др. в удаляе­мом от гальванических ванн воздухе колеблются в значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. При проведении подготовительных операций в гальвани­ческих цехах (механической очистке и обезжиривании поверхностей) выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей. Анализ дисперсного состава туманов показал, что размер частиц находится в пределах 5...6 мкм при травлении, 8...10 мкм при хромировании и 5...8 мкм при цинковании.

Механическая обработка металлов на станках сопровождается вы­делением пыли, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляци­онную систему выбрасываются из помещений. Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины, стеклопластика, графита и других неметаллических материалов. Так, при обработке текстолита выделение пыли (г/ч) составляет: на токар­ных станках 50...80; на фрезерных —100...120; на зубофрезерных — 20...40.

При механической обработке полимерных материалов одновремен­но с пылью могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенола, формальдегида, стирола и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов.

На участках сварки и резки металлов состав и масса выделяющихся вредных веществ зависит от вида и режимов технологического процес­са, свойств, применяемых сварочных и свариваемых материалов. Наи­большие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной дуговой сварки покрытыми электродами: при расходе 1 кг электродов в процессе сварки стали, образуется до 40 г пыли, 2 г фтороводорода, 1,5 г оксидов углерода и азота; при сварке чугунов — до 45 г пыли и 1,9 г фтороводорода. При полуавтоматической и автоматической сварке (в защитной среде и без нее) общая масса выделяемых вредных веществ меньше в 1,5 — 2 раза, а при сварке под флюсом — в 4...6 раз.

Сварочная пыль на 99 % состоит из частиц размером 10^-3...1 мкм, около 1 % — 1...5 мкм, частицы размером более 5 мкм составляют всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от состава свариваемых металлов. В состав сварочного аэрозоля входят соедине­ния хрома, марганца, фториды и др. Валовые выделения вредных веществ при сварке находят в расчете на 1 кг расходуемых сварочных материалов [2.5].

Газовая и плазменная резка металлов сопровождается выделением пыли и вредных газов. Пыль представляет собой конденсат оксидов металлов, размер частиц которого не превышает 2 мкм. Химический состав пыли определяется главным образом маркой разрезаемого ма­териала. При резке обычно выделяются токсичные соединения хрома и никеля, марганец, вредные газы — оксид углерода и оксиды азота, а при плазменной резке образуется еще и озон.

Для приближенной оценки массы (г) токсичных веществ, входящих в состав пыли и выделяющихся при резке 1 м металла при толщине листа 8, мм, можно использовать следующие соотношения:

В вентиляционный воздух на участках пайки и лужения выделяются токсичные газы (оксид углерода, фтороводород), аэрозоли (свинец и его соединения) и т. п. Удельные выделения аэрозоля свинца (размер частиц 0,7...7 мкм) при лужении и пайке оловянно-свинцовыми при­поями ПОС-40 и ПОС-61 при пайке электропаяльниками мощностью 20—60 Вт составляют 0,02 — 0,04 мг/100 паек; при лужении погруже­нием в припой (отнесено к поверхности ванны) — 300 — 500 мг/(м²*ч); при лужении и пайке волной (отнесено к поверхности волны) — 3000...5000 мг/(м²*ч).

В окрасочных цехах токсичные вещества выделяются при обезжи­ривании поверхностей органическими растворителями перед окраской, подготовке лакокрасочных материалов, нанесении их на поверхность изделий и сушке покрытия. Воздух, удаляемый вентиляционными отсосами от окрасочных камер, напольных решеток, сушильных уста­новок и других устройств, всегда загрязнен парами растворителей, а при окраске распылением, кроме того, окрасочным аэрозолем. При окраске изделий порошковыми полимерными материалами в вентиля­ционном воздухе содержится пыль.

Концентрации вредных веществ в вентиляционных выбросах, уда­ляемых от мест окраски, зависят от состава и расхода лакокрасочных материалов, способа их нанесения на окрашиваемую поверхность, устройства вентиляции, окрасочного оборудования, метода окрашива­ния. В вентиляционных выбросах окрасочных цехов могут содержаться окрасочный аэрозоль (до 1 г/м³) и пары растворителей (до 10 г/м³).