close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Боева Татьяна Сергеевна. Совершенствование автоматизированных методов прогнозировании негативного воздействия машиностроительных предприятий на окружающую среду

код для вставки
4
АНОТАЦИЯ
к выпускной квалификационной работе на тему «Совершенствование
автоматизированных методов прогнозировании негативного воздействия
машиностроительных предприятий на окружающую среду».
Выполнена студенткой института
заочного и очно-заочного образования
Боевой Татьяной Сергеевной.
Объем выпускной квалификационной работы: 72 листа, на которых
размещены 12 таблиц и 17 рисунков.
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование
автоматизированных
методов
прогнозирования
негативного
воздействия
машиностроительных предприятий на окружающую среду на примере ООО
«Инструмент-сервис».
В ходе проведения данной работы, в первой главе была рассмотрена
структура предприятия и цикл производства деталей, проанализирована степень
воздействие ООО «Инструмент-сервис» на окружающую среду и выявлено, что
негативное влияние на атмосферный воздух имеют многие участки, но малярный
участок приводит к наибольшему загрязнению атмосферы.
Во второй главе был проведен метод имитационной прогонки с помощью
программы-калькулятора для расчета выброса загрязняющих веществ при
нанесении лакокрасочных материалов (по величинам удельных выделений).
Для предотвращения выбросов в третьей главе были проанализированы
типы очистных установок и предложены для очитски атмосферного воздуха
циклон ЦН-11 и адсорбер с неподвижным слоем адсорбента, так как данные виды
установок являются наиболее эффективными для улавливания пыли краски и
аэрозолей. И даны рекомендации по снижению выбросов ЗВ в атмосферу.
5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..
7
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО
ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ………………………….
1.1
Характеристика экологических проблем, обусловленных
функционированием машиностроительных предприятий………………..
1.2
8
8
Анализ организационной структуры и произведенного процесса
ООО «Инструмент-сервис»………………………………………………….
10
1.3
Анализ производственной структуры ООО «Инструмент-сервис».
11
1.4
Характеристика техногенного воздействия, формируемого ООО
«Инструмент-сервис»………………………………………………………….
15
1.4.1
Техногенное воздействие на атмосферный воздух………………...
15
1.4.2
Влияние ООО «Инструмент-сервис» на гидросферу………………
19
1.5
Производственный контроль как процесс оценки характера и
степени воздействия ООО «Инструмент-сервис» на окружающую
среду……………………………………………………………………………
1.5.1
22
Производственный контроль загрязняющих веществ на границе
санитарно-защитной зоны…………………………………………………….. 25
ГЛАВА 2 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕГАТИВНОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА НА ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ…………………………………………………………………………
31
2.1
Выбор и обоснование метода имитационного моделирования…… 31
2.2
Формирование базового решения…………………………………..
36
6
2.3
Имитационное моделирование негативного воздействия ООО
«Инструмент-сервис» на окружающую среду…………………….................
2.3.1
38
Исследование динамики выброса ЗВ при изменении марки
используемого материала……………………………………………………... 38
ГЛАВА 3 СХЕМА МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ОЧИСТКИ ЦИЛОНА,
АДСОРБЕР…………………………………………………………………..
45
3.1
Анализ и выбор циклонного пылеуловителя………………………
45
3.2
Анализ и выбор адсорбента…………………………………………. 57
3.3
Расчет циклонного пылеуловителя…………………………………
60
3.3.1
Методика расчета циклона…………………………………………..
60
3.4
Расчет адсорбера……………………………………………………..
63
3.4.1
Методика расчета адсорбера………………………………………… 63
3.5
Рекомендации по снижению воздействия ООО «Инструмент-
сервис» на окружающую среду……………………………………………….
66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………
68
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..
70
Справка о результатах проверки текстового документа на наличие
заимствований………………………………………………………………….
72
7
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Машиностроение – одна из наиболее крупных и
комплексных отраслей промышленности. Данный вид производства не только
обеспечивает население и другие отрасли необходимыми машинами, приборами и
оборудованием, но и является источником негативного воздействия на атмосферу,
гидросферу,
литосферу.
ООО
«Инструмент-сервис»
–
предприятие
по
производству холодно- и горячевысадочного инструмента, технологической
оснастки, высокопрочного крепежа, крепежных изделий специального и
машиностроительного применения. Данное предприятие, включает в свой цикл
производства
всевозможные
источники
выбросов загрязняющих
веществ,
присущие машиностроительному производству.
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование
автоматизированных
методов
прогнозирования
негативного
воздействия
машиностроительных предприятий на окружающую среду на примере ООО
«Инструмент-сервис».
Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены
следующие задачи:
1. Охарактеризовать структуру предприятия и цикл производства.
2. Проанализировать степень воздействия предприятия на окружающую
среду.
3. Провести имитационное моделирование негативного воздействия на
атмосферу.
4. Проанализировать и выбрать очистные установки, рекомендуемые для
снижения выбросов в атмосферу.
5. Сформировать рекомендации по снижению воздействия.
Объектом исследования является ООО «Инструмент-сервис» и его
воздействие на окружающую среду
8
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
1.1 Характеристика экологических проблем, обусловленных функционированием
машиностроительных предприятий
Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности
России. Оно имеет многоотраслевой динамичный характер, отражая в своей
структуре изменения потребностей хозяйства страны и напрямую зависит от ее
физико-географических
машиностроительных
особенностей.
предприятий
–
Главные
это
факторы
наукоемкость,
расположения
трудоемкость
и
металлоемкость. Производство сложной техники концентрируется в районах,
обладающих высокоразвитой научной базой: крупными НИИ, конструкторскими
бюро, опытными заводами. Трудоемкость — это большие затраты и высокая
квалификация используемого труда. Машиностроительный комплекс потребляет
значительную часть черных и цветных металлов. Поэтому такое производство,
ориентируется на металлургические базы. Многие отрасли развиваются в районах
с благоприятным экономико-географическим положением. Машиностроительная
отрасль способна производить все виды загрязнения окружающей среды, которое
ведется по трем направлениям: атмосфера, гидросфера и литосфера. От выбросов
предприятий в воздухе можно обнаружить такие вредные вещества, как диоксид
серы и оксид углерода, а также взвеси, оксид азота, фенол, сернистый ангидрид,
свинец и другое. Одно из самых опасных веществ – шестивалентный хром - чаще
всего встречается в выбросах именно машиностроительных предприятий. Со
сточными водами в водоемы попадают опасные для окружающей среды вещества
— сульфаты, хлориды, нефтепродукты, цианиды, соли никеля, хрома, фосфора,
кадмия и многие другие. В районе рек, на берегу которых расположены большие
машиностроительные предприятия, можно обнаружить ионы тяжелых металлов.
Твердые отходы загрязняют почву в виде опилок, стружки, золы, шлаков, пыли и
осадков. После модернизации оборудования остаются многочисленные горы
металлолома. Такое негативное влияние на экологию объясняется тем, что на
предприятиях современного машиностроительного комплекса в производстве
9
продукции используются технологические процессы, в которых применяются
вредные
вещества
с
высоким
уровнем
загрязнения:
внутризаводское
энергетическое производство и другие процессы, связанные со сжиганием
топлива — при сжигании топлива образуются продукты сгорания, которые
уносятся через дымовую трубу в воздух. В атмосферу попадают опасные для
жизни газообразные и твердые вещества. Литейное производство — входит в
категорию самых опасных производств. В выбросах от производства 1 тонны
деталей из чугуна и стали содержится 250 кг окиси углерода, 50 кг пыли, 2 кг
оксидов азота и серы и 1,5 кг прочих вредных веществ (аммиака, формальдегида,
фенола, цианида). В водоемы поступает 3 м³ сточных вод и 6 т твердых отходов в
виде отработки формовочных смесей. Металлообработка конструкций и
отдельных
деталей
—
при
обработке
металлоконструкций
образуются
металлические опилки, стружка и пыль, которые, в свою очередь, попадают в
воздух, воду и почву. Сварочное производство — в результате сварочных
процессов в атмосферу выбрасываются вредные пары сварочной аэрозоли,
марганец, медь и кремний, пары оксидов цинка и железа, фториды, оксиды азота
и наиболее опасный шестивалентный хром. Гальваническое производство — одно
из самых опасных производств. Используются такие технологические процессы,
как никелирование, цинкование, хромирование, серебрение, меднение и другие. В
гальванических процессах для обработки и промывания деталей используется
большой объем воды. Рабочие растворы (электролиты) после окончания процесса
сбрасываются сточными водами в реки. В окружающую среду попадают
опаснейшие вещества — ртуть, свинец, кадмий, висмут, никель, цинк и др.
Лакокрасочное производство — тоже является очень опасным. В состав лаков и
красок, используемых в технологических процессах, входит около 40 вреднейших
веществ
—
это
все
тот
же
свинец,
дихлорэтан,
гексаметилендиамин,
эпихлоргидрин, трикрезилфосфат и мн. др. Вредные вещества, которые
выливаются в воду, выбрасываются в воздух и выкидываются в виде твердых
отходов, крайне негативно отражаются на состоянии окружающей среды и
влияют на здоровье населения. Опасные отходы обладают канцерогенным,
10
токсическим, мутагенным и аллергенным свойствами. Они могут вызывать у
человека злокачественные образования, мутацию, рождение больных детей,
различные аллергические заболевания. В загрязненных водоемах гибнет рыба,
нарушается
экосистема.
Предприятие
является
источником
выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу, сбросов технических стоков и образования
отходов.
1.2 Анализ организационной структуры и производственного процесса ООО
«Инструмент-сервис»
ООО
«Инструмент-Сервис»
c
1996
года
является
поставщиком
твердосплавного, металлорежущего, абразивного, слесарно-монтажного и т.д.,
инструмента отечественных и зарубежных предприятий.
Основным направлением деятельности компании ООО "ИнструментСервис"
является
инструментальное
снабжение
предприятий,
заводов,
организаций и фирм.
На складе всегда свыше 6000 наименований качественного промышленного
инструмента. Налажены тесные контакты с предприятиями изготовителями,
крупными фирмами в России, поэтому быстро и недорого сможем обеспечить
большим ассортиментом как универсального, так и специального инструмента.
Кроме инструмента, который можно приобрести в любой торгующей
фирме, предприятие специализируемся на инструменте, который производился в
незначительном количестве в России и бывшем СССР, но крайне необходим для
машиностроительной промышленности. Так, налажен выпуск твердосплавных
фрез-зенкеров.
Осваиваются новые виды продукции, совершенствуются конструкции
традиционно выпускаемых изделий. Заготовительные операции выполняются на
следующем
оборудовании:
гильотивные
ножницы,
кривошипные
и
гидравлические прессы, машины термической резки, листосгибочные машины.
На складе имеется широкий ассортимент инструмента, деталей, который
постоянно обновляется и расширяется. За время существования компании,
11
налажено тесное сотрудничество с заводами-производителями, крупными
фирмами Украины, стран СНГ, стран дальнего зарубежья, поэтому может
обеспечить большим ассортиментом как универсального, так и специального
качественного инструмента.
В состав завода входят следующие производственные участки: Цех №1
(Сварочный участок, гальванический участок, механический участок, участок
горячей штамповки, литейный участок, малярный участок); Цех №2 (участок
металлообработки, участок обезжиривания и резки органического стекла, участок
сборки приборов), инструментальное подразделение (ИП) (участок термической
обработки, участок металлообработки), энерго - механическая служба (столярный
цех, механический участок, участок приготовления эмульсола, склад резервного
топлива, гараж). Вспомогательное производство: котельная, склад резервного
топлива, очистные сооружения. Общая численность работающих на предприятии
- 450 человек. Предприятие работает круглый год пять дней в неделю, режим
работы –односменный.
1.3 Анализ производственной структуры ООО «Инструмент-сервис»
В состав предприятия входят следующие производственные участки
− Цех №1 (Сварочный участок, Гальванический участок, механический
участок, участок горячей штамповки, литейный участок, малярный участок);
− Цех №2 (Участок металлообработки, Участок обезжиривания и резки
органического стекла, участок сборки приборов);
− Инструментальное подразделение (ИП) (Участок термический, Участок
металлообработки);
− Энерго-механическая служба (ЭМС) (Участок приготовления эмульсола).
Вспомогательное производство:
− Котельная;
− Столярный цех;
− Склад резервного топлива;
12
Основной производственный процесс начинается с изготовления деталей на
участке холодной штамповки цеха №1. В качестве заготовок применяются
листовой металл из латуни и стали. Для уменьшения трения при штамповке в
качестве смазки применяются минеральные индустриальные масла.
Расход масла индустриального составляет 15т/год. Норматив образования
отходов масла индустриального отработанного составляет 15% (0,15 т/т масла).
Норматив образования отходов промасленной ветоши для данной операции
составляет 400 г/смена.
Годовой фонд рабочего времени каждого пресса составляет 1500 час/год.
Выбросы твердых загрязняющих веществ отсутствуют.
Заготовки после штамповки обрабатываются на галтовке (вращающиеся
барабаны), в пескоструйной камере. При галтовке используется стальная дробь,
полученная дроблением стальной литой дроби и рассева ее на части. Время
работы участка составляет 2000 часов/год.
Далее заготовки подвергаются механической обработке на станках:
заточном станке с диаметром круга d = 400мм, время работы 2000 час/год; на
токарно-револьверном станке 1П365, время работы 2000 час/год. Масса
перерабатываемого материала составляет 180000 кг/год. Далее происходит
обезжиривание деталей в ванне с моющим раствором МС – 15.
Затем
на
сварочном
участке
заготовки
сваривают
посредством
электроконтактной сварки в защитной среде аргона. Здесь же происходит пайка
деталей с использованием мягкого припоя ПОС – 40. Отходов от участка пайки не
образуется.
На гальваническом участке перед нанесением защитных покрытий изделия
подвергаются обезжириванию в растворах щелочи, соды, травлению растворами
соляной, азотной и плавиковой кислот. Затем следуют операции оксидирования,
пассивирования, хромирования и никелирования.
Образующиеся при работе гальванического участка сточные воды,
загрязненные кислотами, щелочами, солями металлов перед сбросом в
13
канализацию подвергаются обезвреживанию и нейтрализации на станции очистки
промышленных стоков. Очистка стоков основана на реагентном методе.
Станция очистки размещается в подвальном помещении гальванического
участка. Каждый вид стоков по отдельным трубопроводам поступает в
соответствующий накопитель.
Хромсодержащие
стоки
(концентрированные
стоки
пассивирующих
растворов и стоки промывочных ванн) подаются в камеру смешения. Здесь
сначала производится восстановление из Cr+6 в кислотной среде бисульфата
натрия при pH = 2-3 до Cr +3 .
Затем, стоки уже содержащие Cr+3, перекачиваются в накопитель
кислощелочных стоков гальванического участка, откуда поступают в реактор для
нейтрализации и выпадения гидрооксидов тяжелых металлов.
Для этого в реактор подают раствор каустической соды. Далее стоки
переливаются в горизонтальный двухсекционный отстойник, куда подается
полиакриламид для коагуляции солей. Осветленные стоки сбрасываются в
канализацию, а осадок (гальванический шлам) высушивается на фильтр-прессе
ФЛАКМ – 5У и собирается в специальную тару в цехе №1 для дальнейшей
транспортировки на полигон.
После операции нанесения защитных покрытий осуществляется ручная
покраска и сушка мест пайки. Расход материалов составляет: эмаль НЦ-25 – 0,55
т/год, растворитель 646 – 0,182 т/год, ксилол -0,36 т/год, лак АК-113 – 0,21 т/год.
Тару из-под краски промывают растворителями от остатков краски и складируют
в месте централизованного хранения отхода.
На литейном участке осуществляется изготовление деталей из алюминия
посредством литья в индукционных тигельных печах. На участке размещены
кокельные машины с 3тиглями и 9 литейных машин с 9 тиглями.
Алюминий поступает на предприятие в виде отливок, которые затем
погружают в тигль, где происходит их расплав при температуре 640-720 С и литье
в формы. Бракованные изделия отправляют на переплавку. Общее количество
алюминиевого литья по предприятию составляет 100т/год, время работы участка
14
составляет 4000час/год. После литья готовые изделия отправляются на обработку
отливок. Для смазки форм используется индустриальное масло, расход которого
составляет 10т/год. Норматив образования отходов отработанного масла
составляет 15%. Норматив образования промасленной ветоши для данной
операции 3000г/смена. Норматив образования отхода лом алюминия – 0,24т/т
сырья.
Далее процесс изготовления осуществляется на малярном участке, детали
окрашивают электростатическим, а алюминиевые корпуса пневматическим
способом. Расход материалов составляет: эмаль МЛ 12 – 1,68 т/год, Эмаль ХС 75у – 0,12 т/год, Эмаль МЛ-1156 – 0,18т/год, Эмаль НЦ- 11 – 0,024 т/год, Эмаль
МС-17 – 0,06т/год, Эмаль АК-1102 – 0,96т/год, Эмаль МЛ-165 – 1,32т/год, Эмаль
ПФ-115 – 3т. Лак ЭП-730 – 0,036т/год, Растворитель Р-5, 5А – 0,63т/год,
Растворитель Р-4 – 0,024т/год, Растворитель №646 – 2,7т/год.
Остатки краски с узлов поддерживающих конструкций смывают толуолом,
промывают водой. Расход толуола составляет 10т/год. Тару из-под краски
промывают растворителями и складируют в месте централизованного хранения
отхода. С бракованных изделий производится снятие краски в ваннах в растворе
каустической соды при температуре 60-70С. Образующиеся стоки поступают на
станцию очистки промышленных стоков гальванического участка.
После изготовления деталей в Цехе №1 производственный процесс
переходит в Цех №2, где на механическом участке цеха детали обезжиривают в
растворе соды. Образующиеся стоки поступают на станцию нейтрализации.
На участке резки оргстекла изготавливают приборное стекло резкой на
токарно-винторезном
и
отрезном
станках.
Расход
оргстекла
составляет
5000кг/год.
Далее заготовки подвергаются термической обработке с целью придания
нужных физико-химических свойств, это происходит на термическом участке.
Здесь осуществляется нагрев заготовок, охлаждение и отпуск в масляной
ванне, закалка в электропечах, нагрев под закалку в растворе расплавленного
хлорида бария, закалка и отпуск в расплаве хлористого натрия, изотермическая
15
закалка в растворе нариевой селитры и закалка заготовок в щелочной ванне.
Время работы участка 2000ч/год. Замена масла не происходит, так как его
доливают после выгорания некоторой части.
На механическом участке цеха металлические заготовки подвергаются
обработке на металлообрабатывающих станках (шлифовальных, заточных,
токарных, электроэрозионных) Время работы станков 4-6ч/день. Удаление
загрязняющих веществ от шлифовальных станков осуществляется после очистки
в циклоне с эффективностью 85,94%.
На инструментальном производстве ЭМС осуществляется изготовление
пресс-форм для литья изделий, штампов для изготовления деталей на участке
холодной штамповки, кондукторов, оснастки для изготовления на станках.
Далее
осуществляется
сборка,
регулировка,
настройка
и
контроль
продукции.
На
участке
приготовления
смазочно-охлаждающей
жидкости
осуществляется изготовление эмульсии СОЖ для работы станков с содержанием
эмульсола не менее 3%. Количество образуемой эмульсии – 120т/год, время
работы участка 180ч/год.
ООО
«Инструмент-сервис»
осуществляет
ремонт
собственного
оборудования. Время работы 1час/день. На сварочных постах осуществляется
ручная дуговая сварка сталей штучными электродами типа МР – 3. Расход
электродов составляет 1,6кг/час. Время работы поста 1час/день. Так же для
технологических и отопительных нужд на предприятии установлены паровые и
водогрейные газовые котлы. Резервное топливо отсутствует. Отходов не
образуется
1.4 Характеристика техногенного воздействия, формируемого
ООО «Инструмент-сервис»
1.4.1 Техногенное воздействие на атмосферный воздух
В
своем
лабораторию
составе
отдела
ООО
охраны
«Инструмент-сервис»
труда
и
имеет
экологической
собственную
безопасности,
аккредитованную на проведение химического анализа газопылевых потоков от
16
стационарных источников загрязнения. Согласно тому ПДВ за 2016г., было
выявлено 57 источников выделения загрязняющих веществ.
Предприятием выбрасывается в атмосферу 57 загрязняющих веществ,
общий объем валовых выбросов в атмосферу составляет 45.6524 т/год. Из них 32
жидких и газообразных вещества, валовым объемом выбросов 41,46 т/год и 25
наименований твердых веществ, валовым объемом выбросов 3,03 т/год.
Твердые вещества с наибольшей концентрацией подвергаются очистке в
циклонах, а именно: оксиды железа, пыль стеклопластика, шамот и корунд белый
– пыль песка и древесная пыль. Для анализа эффективности очистки воздуха от
примесей были составлены диаграммы – 1 по данным за 2016г: (Рисунок 1)
Рисунок 1 – Диаграмма эффективности очистки оксидов железа.
От источника выделения (участок резки, участок шлифовки) отходит 0,74
т/год оксидов железа (II, III) – 100%. 0,42 т/год - 57%, выбрасывается без очистки,
0,32 т/год – 43%, поступают на очистку в циклоне. Из них 0,27 т/год – 84% из
поступивших в очистку от уловлено и обезврежено; 0,05 т/год – 16% выброшено в
атмосферу. Всего выброшено в атмосферу 0,5 т оксидов железа.
Рисунок 2 – Диаграмма эффективности очистки пыли стеклопластика
17
От источника выделения (участок резки орг. стекла) отходит 0,241 т/год
пыли стеклопластика – 100%. 0,001 т/год – 0,4%, выбрасывается без очистки, 0,24
т/год – 99,6%, поступают на очистку в циклоне. Из них 0,27т/год – 87%, уловлено
и обезврежено; 0,05 т/год – 7% выброшено в атмосферу из поступивших на
очистку. Всего выброшено в атмосферу 0,03 т пыли стеклопластика.
Рисунок 3 – Диаграмма эффективности очистки шамота (пыль песка)
От источника выделения (участок песочной гибки) отходит 0,2 т/год шамота
– 100%. Весь объем вещества поступает на очистку в циклоне. Из него 0,15т/год –
82%, уловлено и обезврежено; 0,036 т/год – 18% выброшено в атмосферу из
поступивших на очистку. Всего выброшено в атмосферу 0,036 т шамота.
18
Рисунок 4 – Диаграмма эффективности очистки корунда белого (пыль
песка)
От источника выделения (участок песочной гибки) отходит 0,21 т/год
корунда белого – 100%. 0,12 т/год – 56%, выбрасывается без очистки, 0,09 т/год –
44%, поступают на очистку в циклоне. Из них 0,07т/год – 78%, уловлено и
обезврежено; 0,01 т/год – 22% выброшено в атмосферу из поступивших на
очистку. Всего выброшено в атмосферу 0,13 т корунда белого.
Рисунок 5 – Диаграмма эффективности очистки древесной пыли
От источника выделения (столярный участок) отходит 5,99 т/год древесной
пыли – 100%. Весь объем вещества поступает на очистку в циклоне. Из него 5,7
т/год – 96%, уловлено и обезврежено; 0,24 т/год – 4% выброшено в атмосферу из
поступивших на очистку. Всего выброшено в атмосферу 0,24 т древесной пыли.
19
Можно сделать вывод, что эффективность очистки от твердых веществ на
заводе достаточно высокая, но при этом более половины выделяемого объема
оксидов железа и корунда белого выбрасывается без очистки. Остальные
загрязняющие вещества удаляются зонтом аспирации через вентиляционные
шахты различных диаметров и размеров с помощь вентиляторов Ц4-70 и Ц14-46.
Продукты горения удаляются из котельных через трубу высотой 45м и диаметром
0,6м естественной тягой и дымососом ДВ-6.3. Расчёт рассеивания загрязняющих
веществ из проекта санитарно-защитной зоны показал, что максимальные
приземные
концентрации
для
всех
примесей
не
превышает
предельно
допустимый уровень [14]. Согласно инвентаризации выбросов загрязняющих
веществ от источников, находящихся на территории производственной площадки
предприятия, объект относится к третьей категории опасности (КОП=3). В
зависимости от данной категории ООО «Инструмент-сервис» выполняет
соответствующие мероприятия по контролю за загрязняющими веществами:
инвентаризацию источников выбросов раз в пять лет, ежегодную форму
отчетности «2ТП – Воздух», пересмотр норм ПДВ раз в 5 лет, контроль
деятельности по охране атмосферы раз в 3 года и разработку норм ПДВ по полной
схеме [15].
1.4.2 Влияние ООО «Инструмент-сервис» на гидросферу
Одной из актуальнейших проблем современности является защита
гидросферы
от
загрязнения
и
истощения.
В
результате
хозяйственной
деятельности возникает искусственный круговорот воды. При этом негативные
антропогенные воздействия на водную среду являются неизбежными, но их
можно предотвратить или уменьшить за счет очистки использованной воды перед
сбросом ее в водоем. Особое значение имеет установление предельно возможных
нагрузок антропогенного воздействия на водные объекты.
Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется вопросам
рационального использования воды. На многих предприятиях предусмотрена
система
мер,
позволяющих
обеспечить
снижение
загрязнения
водоемов
20
промышленными и бытовыми отходами, разработаны и внедряются безводные и
маловодные технологические процессы; используются локальные методы
эффективной очистки и доочистки сточных вод (СВ) с утилизацией всех
уловленных
веществ;
внедряются
оборотные
и
замкнутые
системы
водоснабжения предприятий. Использование сточных вод в таких системах
связано с необходимостью создания эффективных локальных методов, аппаратов
и
оборудования
для
очистки
промышленных
стоков
от
механических,
химических, физических и биологических загрязнений. Для производственных и
хозяйственных
нужд
воду
берут
централизованное, водоотведение
из
скважин.
Для
- централизованное:
питьевых
нужд
хоз.бытовые стоки
осуществляется в городские канализационные сети, промышленные стоки в
городские канализационные сети после очистных сооружений. Водоотведение
ливневых сточных вод осуществляется в городскую ливневую канализации.
Контроль сбросов в ливневые стоки и отбор проб производится 4 раза в год в
период с мая по август [17]. Результаты отбора проб за 2016г. представлены в
таблице 1. На основе данной таблице составлены графики, представленные на
рисунках 6 и 7:
Таблица 1 - Содержание загрязняющих веществ в ливневой канализации
ООО «Инструмент-сервис» за 2016 г.
Определяемые
компоненты
Железо
Аммоний
Хлориды
Хром
Никель
Нитриты
Медь
Фосфаты
Цинк
Нитраты
Сульфаты
Взвешенные
вещества
Нефтепродукты
Количество в сбрасываемой воде, мг/л
1
2
3
4
0,95
1,02
1,31
1,65
0,33
0,20
028
0,22
51,4
40,8
45,6
55,3
н/о
н/о
н/о
н/о
0,0016
0,0019
0,0021
0,0018
0,036
н/о
0,041
0,045
0,00039
0,00055
0,00041
0,00052
0,018
0,020
0,024
0,026
0,0039
0,0046
0,0040
0,0038
2,52
3,19
3,01
1,01
28,3
41,44
39,6
33,1
12,8
9,4
11,6
12,5
0,11
0,15
0,09
0,11
ПДК, мг/л
0,1
1,2
300
0,05
0,01
0,08
0,001
0,05
0,01
40
100
300
0,5
21
Сухой остаток
66,5
59,3
71,8
69,3
1000
Рисунок 6 – График содержания загрязняющих веществ в ливневой канализации
за 2016г.
Рисунок 7 – График содержания загрязняющих веществ с наибольшей
концентрацией в ливневой канализации за 2016г.
22
На основе данных графиков можно сделать вывод, что максимальные
концентрации загрязняющих веществ ливневых стоков приходится на летний
период. Сброс сточных вод производится в ливневую канализацию, к которой
добавляется сток с городской территории, следовательно, функционирование
данного предприятия усугубляет состояние поверхностных вод, особенно в
период таяния снега.
1.5 Производственный контроль как процесс оценки характера и степени
воздействия ООО «Инструмент-сервис» на окружающую среду
Каждый работодатель обязан обеспечить своему персоналу комфортные и
безопасные
условия
труда.
Независимо
от
состояния
природных
метеорологических условий в производственных помещениях должны быть
созданы наиболее благоприятные условия для человека и выполнения его работы.
В целях обеспечения данных условий производится обязательный контроль
над условиями микроклимата и загрязняющими веществами в рабочей зоне.
Согласно ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарные требования к воздуху рабочей
зоны», понятие микроклимат рабочей зоны подразумевает метеорологические
условия внутренней среды помещений, которые определяются действующими на
организм сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и
теплового излучения (при наличии источников лучистого тепла).
Оценка микроклимата производится на основе СанПин 2.2.4.548-96
«Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» два
раза в год в холодный и теплый период, в зависимости от категорий работ. Все
показатели должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с
окружающей
средой
и
поддержание
оптимального
теплового
состояния
организма. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны подлежит
систематическому контролю во избежание превышения предельно допустимых
концентраций.
Для каждого производственного участка определен ряд веществ, которые
могут выделяться в воздух рабочей зоны. При наличии в воздухе нескольких
23
вредных веществ контроль воздушной среды допускается проводить по наиболее
опасным и характерным веществам, устанавливаемым органами государственного
санитарного надзора. Периодичность контроля устанавливается в зависимости от
класса опасности вредного вещества: для I класса - не реже 1 раза в 10 дней, II
класса - не реже 1 раза в месяц, III и IV классов - не реже 1 раза в квартал. Отбор
проб производится непосредственно в зоне дыхания работника при характерных
производственных условиях. В случае превышения ПДК состояние воздушной
среды на данном рабочем месте следует считать не соответствующим санитарным
нормам, о чем ставится в известность администрация предприятия для принятия
мер по защите работающих и устранения опасности с последующим проведением
анализов воздушной среды.
На предприятии ООО «Инструмент-сервис» утвержден график замеров
концентрации вредных веществ на 2016 год. В соответствие с этим графиком
были проведены замеры на следующих участках:
Таблица 2 – График отбора проб загрязняющих веществ в воздухе рабочей
зоны ООО «Инструмент-сервис».
Цех
Участок
Гальванический
1
Участок горячей
штамповки
Малярный
Исследуемое
вещество
Хлористый
водород
Периодичность
Ежемесячно
Класс
опасности
2
Диоксид серы
Окислы азота
Аэрозоль
индустриального
масла
Ксилол
Ежеквартально
Ежеквартально
Ежеквартально
3
3
3
Ежемесячно
3
Толуол
Ацетон
3
4
Производственный контроль микроклимата и загрязняющих веществ в
производственных помещениях проводился в соответствии с графиком контроля
воздуха рабочей зоны. Данные были собраны на трех площадках цеха №1:
покрасочный участок, участок горячей штамповки и гальванический участок.
Замерялись:
температура,
влажность,
концентрации
веществ,
а
также
24
освещенность. Замеры скорости движения воздуха и теплового излучения не
требовались согласно ГОСТ 12.1.005-88. Измерение влажности производилось
механическим аспирационным психрометром МВ-4-2М. Его работа основана на
зависимости разности температур сухого и смоченного термометров от влажности
окружающего воздуха. Влажность воздуха определяется по специальным
психометрическим таблицам, а температура по показаниям сухого термометра.
Освещенность определялась с помощью люксметра ТКА-ПКМ. Концентрации
веществ определялись в соответствии со спецификой участка и характерных для
него химических соединений, выделяемых в атмосферу. Для большинства
веществ использовались индикаторные трубки в комплекте с насосом –
пробоотборником (ГОСТ 12.1.014-84(2001)), для индустриальных масел, едкого
натра и сернистого ангидрида использовался аспиратор А-01-25 с фильтрами
АФА ВП – 20. Полученные результаты измерений приведены в таблице 1.3
Таблица 3 – Результаты измерений микроклимата и загрязняющих веществ
на трех участках в цехе ООО «Инструмент-сервис».
Показатель
Факт
ПДК
1.Покрасочный участок
Температура
25,6оС
18-27оС
Влажность
60%
15-75%
Освещенность
290
400
Ацетон
200 мг/м3
200 мг/м3
Ксилол
25 мг/м3
50 мг/м3
Толуол
10 мг/м3
150 мг/м3
2.Участок горячей штамповки
Температура
27оС
18-27оС
Влажность
71%
15-75%
Освещенность
200
200
Аэрозоль
2,6мг/м3
5 мг/м3
индустриального масла
3. Гальванический участок
Температура
27oC
18-27oC
Влажность
72%
15-75%
Освещенность
300
200
HCl
1.5 мг/м3
5 мг/м3
NO2
1 мг/м3
2 мг/м3
SO2
0.0055 мг/м3
0.01 мг/м3
NaOH
0.3 мг/м3
0.5 мг/м
25
Таким образом, были исследованы параметры микроклимата рабочей зоны
трех наиболее опасных производственных участков предприятия. Все вещества,
контролируемые на данных участках, не превышают ПДК рабочей зоны,
параметры микроклимата остаются в пределах лимитов, кроме освещенности в
покрасочном участке. В данном случае можно порекомендовать установить
дополнительный источник света, либо заменить люминесцентные лампы
светодиодными, обладающими большей светоотдачей, более естественным
спектром и исключающие возможность отравления ртутью.
1.5.1 Производственный контроль загрязняющих веществ на границе
санитарно-защитной зоны
Любое
производственное
предприятие,
производящее
выбросы
в
атмосферу, неизбежно оказывает воздействие на прилегающую территорию,
несмотря на своевременный производственный контроль и наличие современного
оборудования. С целью уменьшения негативного воздействия
в законодательном порядке установлено определение санитарно-защитной зоны.
Соблюдать положения действующего законодательства в отношении санитарнозащитных зон обязано каждое предприятие.
Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это
специальная территория с особым режимом использования, размер которой
обеспечивает уменьшение воздействия загрязнения на атмосферный воздух
(химического, биологического, физического) до значений, установленных
гигиеническими нормативами, а для предприятий I и II класса опасности - как до
значений, установленных гигиеническими нормативами, так и до величин
приемлемого риска для здоровья населения.
По
своему
функциональному
назначению
санитарно-защитная
зона
является барьером, обеспечивающим уровень безопасности населения при
эксплуатации объекта в штатном режиме.
Другими
словами,
это
пространство,
служащее
границей
между
предприятием и остальной территорией – жилыми постройками, садовыми и
26
парковыми объектами, городской инфраструктурой и т.д. Главная задача СЗЗ уменьшение воздействия негативных факторов работы предприятия до предельно
допустимых норм. Наряду с этим, важными задачами являются создание
защитной и эстетической границы и поддержание комфортного микроклимата с
помощью зеленых насаждений.
Основным документом, регламентирующим проектирование, установление
размеров, режим территории СЗЗ, учет физических факторов воздействия на
население и санитарную классификацию промышленных объектов и производств
является СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Также каждое предприятие должно иметь
собственный разработанный проект организации СЗЗ в соответствии со
спецификой производства. В нем должны быть определены: размер и границы
санитарно-защитной зоны; мероприятия по защите населения от воздействия
выбросов вредных химических примесей в атмосферный воздух и физического
воздействия; функциональное зонирование территории санитарно-защитной зоны
и режим ее использования.
По
санитарной
«Инструмент-сервис»
классификации
относится
к
СанПиН
разделу
2.2.1/2.1.1.1200-03,
ООО
«Машиностроительные
и
металлообрабатывающие предприятия» и имеет 3 класс опасности с нормативной
СЗЗ 100м.
Предприятие не является источником вибрации, электромагнитного
излучения, источником ионизирующих излучений. Также основное оборудование
предприятия не является источником повышенного шума.
По
проекту
санитарно-защитной
зоны
предусмотрен
контроль
загрязняющих веществ в атмосфере. Предприятие является источником 57
наименований загрязняющих веществ (примерно 46т/год).
Контроль
производится
посредствам выдачи
нормативов
предельно
допустимых выбросов, обновляемых каждые пять лет в соответствии с
законодательными актами. Также учитывается рассеивание загрязняющих
веществ. Здесь же проводится контроль ряда веществ: диоксид серы, диоксид
азота, ксилол, хлористый водород и взвешенные вещества. Они контролируются
27
исходя из класса опасности и наибольшего объема их выбросов в течение года раз
в месяц. Исследования проводятся испытательным лабораторным центром.
Полученные данные заносятся в протокол лабораторного исследования с
экспертным заключение. На основе данных заключений были составлены
отчетные таблицы за 4 года (2012г-2015г):
Таблица 4 – Данные по протоколу лабораторных исследований воздуха
санитарно-защитной зоны ООО «Инструмент-сервис» в 2012г.
ПДК м.р
Янв
Фев
Мар
Апр
Май
Июн
Июл
Авг
Сент
Окт
Ноя
Дек
Диоксид
азота
0,2
0,022
0,026
< 0,02
0,028
0,024
0,028
0,034
0,034
0,026
0,029
2012
Диоксид
серы
0,5
0,028
0,035
0,036
0,029
0,043
0,03
0,031
0,08
0,08
0,03
Ксилол
0,2
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
Хлористый
водород
0,2
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
Взвешенные
вещества
0,5
< 0,26
< 0,26
< 0,26
0,28
0,27
0,27
0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
Таблица 5 – Данные по протоколу лабораторных исследований воздуха
санитарно-защитной зоны ООО «Инструмент-сервис» в 2013г.
ПДК м.р
Янв
Фев
Мар
Апр
Май
Июн
Июл
Авг
Сент
Окт
Ноя
Дек
Диоксид
азота
2013
Диоксид
серы
Ксилол
Хлористый
водород
0,2
0,028
0,026
< 0,024
0,024
0,029
0,028
0,026
0,024
0,029
0,029
0,5
0,034
0,028
0,038
0,039
<0,030
0,032
0,072
0,034
0,038
0,038
0,2
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
0,2
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
Взвешенн
ые
вещества
0,5
< 0,26
< 0,26
< 0,26
0,27
0,27
0,28
0,27
< 0,26
< 0,26
< 0,26
28
Таблица 6 – Данные по протоколу лабораторных исследований воздуха
санитарно-защитной зоны ООО «Инструмент-сервис» в 2014г.
2014
ПДК м.р
Янв
Фев
Мар
Апр
Май
Июн
Июл
Авг
Сент
Окт
Ноя
Дек
Диоксид
азота
0,2
0,026
0,024
< 0,024
0,028
0,025
< 0,024
0,029
0,028
0,024
0,028
0,031
0,029
Диоксид
серы
0,5
0,032
0,041
0,033
0,035
0,045
0,037
0,075
0,035
< 0,03
0,033
0,034
0,068
Ксилол
0,2
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
0,15
0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
Хлористый
водород
0,2
< 0,1
< 0,06
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
0,1
< 0,1
< 0,06
< 0,06
< 0,06
< 0,06
Взвешенны
е вещества
0,5
< 0,26
< 0,26
< 0,26
0,26
< 0,26
< 0,26
0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
Таблица 7 – Данные по протоколу лабораторных исследований воздуха
санитарно-защитной зоны ООО «Инструмент-сервис» в 2015г.
2015
ПДК м.р
Янв
Фев
Мар
Апр
Май
Июн
Июл
Авг
Сент
Окт
Ноя
Дек
Диоксид
азота
0,2
< 0,024
0,044
0,032
0,045
0,098
0,028
0,034
0,028
0,031
0,032
0,025
0,032
Диоксид
серы
0,5
0,035
0,036
0,037
0,056
0,085
0,036
0,038
< 0,03
0,069
0,044
0,033
0,030
Ксилол
0,2
0,14
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
< 0,12
Хлористый
водород
0,2
< 0,06
< 0,06
< 0,06
< 0,06
< 0,01
< 0,01
< 0,01
< 0,01
< 0,05
< 0,05
< 0,05
< 0,05
Взвешенные
вещества
0,5
< 0,26
< 0,26
0,27
0,26
0,41
< 0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
< 0,26
29
Концентрация загрязняющих веществ (диоксид азота, ксилол, хлористый
водород, диоксид серы, взвешенные вещества) в атмосферном воздухе
соответствуют
гигиеническим
нормативам
ГН
2.1.6.1338-03
«Предельно-
допустимые концентрации (ПДК м.р.) загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе населенных мест». Стоит отметить, что среди контролируемых веществ
наибольшей концентрацией выбросов обладает диоксиды азота и серы. Для
выявления динамики концентраций данных веществ были составлены графики
изменения концентраций в период 2012 – 2015г.
Рисунок 8 – Динамика концентрации диоксида серы на границе СЗЗ ООО
«Инструмент-сервис».
Рисунок 9 – Динамика концентрации диоксида азота на границе СЗЗ ООО
«Инструмент-сервис».
30
Анализируя данные за графики видно, что концентрация веществ в период
июль-декабрь значительно увеличивается. Это можно объяснить плохим
рассеиванием в виду маловетреной погоды и высокой температурой воздуха (T от
20С, ветер 1-2 м/с). Негативное влияние на атмосферный воздух имеют многие
участки, но малярный участок приводит к наибольшему загрязнению атмосферы.
Это связано с тем, что при окрашивании делателей в воздух рабочей зоны
выделяются различные вредные вещества (пары растворителей, пыль красок).
Каждый используемый материал (краска, растворили, лаки) содержит в себе
компоненты (окрасочный аэрозоль, уайт-спирит, сольвент, спирт н-бутиловый и
др.), которые наносят вред не только здоровью работников, но и атмосферному
воздуху. Количество вредных выбросов зависит от марки краски, содержания
вредных веществ, количества используемого материла. На основании этого
малярный участок является одной из наиболее глобальных проблем загрязнения
атмосферного воздуха, которую мы рассмотрим в данной работе.
31
ГЛАВА 2 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕГАТИВНОГО
ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
2.1 Выбор и обоснование метода имитационного моделирования
Наиболее негативное воздействие ООО «Инструмент-сервис» оказывает на
атмосферу, так как большинство выбросов вредных веществ производятся в
атмосферный воздух, что приводит к загрязнению окружающей среды в целом.
Поэтому в данной работе мы сосредоточим своем внимание на атмосфере.
В настоящее время в разных областях техники, в организации производства,
в социальной сфере и в военном деле постоянно возникает необходимость
решения
вероятностных
обслуживания
разного
задач,
вида
связанных
требований.
с
работой
Для
систем
решения
массового
данных
задач
распространенное применение получило имитационное моделирование.
Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором
изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей
реальную систему, с которой проводятся эксперименты с целью получения
информации об этой системе.
Основными
методами
имитационного
моделирования
являются:
аналитический метод, метод статического моделирования и комбинированный
метод (аналитико-статистический) метод.
Аналитический метод применяется для имитации процессов в основном для
малых и простых систем, где отсутствует фактор случайности. Например, когда
процесс их функционирования описан дифференциальными или интегродифференциальными уравнениями. Метод назван условно, так как он объединяет
возможности имитации процесса, модель которого получена в виде аналитически
замкнутого решения, или решения полученного методами вычислительной
математики.
Метод статистического моделирования первоначально развивался как метод
статистических испытаний (Монте-Карло). Это – численный метод, состоящий в
получении оценок вероятностных характеристик, совпадающих с решением
аналитических задач (например, с решением уравнений и вычислением
32
определенного интеграла). Впоследствии этот метод стал применяться для
имитации процессов, происходящих в системах, внутри которых есть источник
случайности или которые подвержены случайным воздействиям. Он получил
название метода статистического моделирования.
При
исследовании
возмущениям
сложных
используются
систем,
подверженных
вероятностные
случайным
аналитические
модели
и
вероятностные имитационные модели.
В вероятностных аналитических моделях влияние случайных факторов
учитывается с помощью задания вероятностных характеристик случайных
процессов (законы распределения вероятностей, спектральные плотности или
корреляционные функции). При этом построение вероятностных аналитических
моделей представляет собой сложную вычислительную задачу. Поэтому
вероятностное
аналитическое
моделирование
используют
для
изучения
сравнительно простых систем.
Введение случайных возмущений в имитационные модели не вносит
принципиальных усложнений, поэтому исследование сложных случайных
процессов проводится в настоящее время, как правило, на имитационных
моделях.
В
вероятностном
характеристиками
имитационном
случайных
моделировании
процессов,
а
с
оперируют
конкретными
не
с
случайными
числовыми значениями параметров процессов и систем. При этом результаты,
полученные при воспроизведении на имитационной модели рассматриваемого
процесса, являются случайными реализациями. Поэтому для нахождения
объективных и устойчивых характеристик процесса требуется его многократное
воспроизведение, с последующей статистической обработкой полученных
данных.
Именно
подверженных
поэтому
случайным
исследование
возмущениям,
сложных
с
процессов
помощью
и
систем,
имитационного
моделирования принято называть статистическим моделированием.
Статистическая модель случайного процесса - это алгоритм, с помощью
которого имитируют работу сложной системы, подверженной случайным
33
возмущениям;
имитируют
взаимодействие
элементов
системы,
носящих
вероятностный характер.
При реализации на ЭВМ статистического имитационного моделирования
возникает задача получения на ЭВМ случайных числовых последовательностей с
заданными вероятностными характеристиками. Численный метод, решающий
задачу генерирования последовательности случайных чисел с заданными
законами распределения, получил название "метод статистических испытаний"
или "метод Монте-Карло".
Так как метод Монте-Карло кроме статистического моделирования имеет
приложение к ряду численных методов (взятие интегралов, решение уравнений),
то целесообразно иметь различные термины.
Итак, статистическое моделирование - это способ изучения сложных
процессов и систем, подверженных случайным возмущениям, с помощью
имитационных моделей.
Метод Монте-Карло - это численный метод, моделирующий на ЭВМ
псевдослучайные числовые последовательности с заданными вероятностными
характеристиками
Методика статистического моделирования состоит из следующих этапов:
1. Моделирование на ЭВМ псевдослучайных последовательностей с
заданной корреляцией и законом распределения вероятностей (метод МонтеКарло), имитирующих на ЭВМ случайные значения параметров при каждом
испытании;
2.
Преобразование
полученных
числовых
последовательностей
на
имитационных математических моделях.
3. Статистическая обработка результатов моделирования
Комбинированный
объединить
достоинства
метод (аналитико-статистический)
аналитического
и
статистического
позволяет
методов
моделирования. Он применяется в случае разработки модели, состоящей из
различных модулей, представляющих
набор
как
статистических, так и
аналитических моделей, которые взаимодействуют как единое целое. Причем, в
34
набор модулей могут входить не только модули, соответствующие динамическим
моделям, но и модули, соответствующие статическим математическим моделям.
Проект имитационного моделирования включает следующие этапы:
концептуальный, этап интерпретации, экспериментальный этап. Рассмотрим их
более подробно.
1. Концептуальный. На этом этапе происходит первичное ознакомление с
объектом исследования и выясняется, какие данные необходимы для выполнения
проекта. Формируются общие сведения о модели: наименование модели, её
назначение и цель разработки. Определяется перечень объектов, на которых
планируется использование модели, указываются должностные лица, в чьих
интересах
будет
решаться
задача.
Описывается
физическая
сущность
моделируемого процесса и область применения модели.
На этом же этапе определяются критерии, по которым будет оцениваться
эффективность модели или её качество. Описываются ограничения и допущения,
принятые при разработке модели. Перечисляются аналитические методы, которые
планируется использовать при разработке модели. Определяется порядок запуска
и управления моделью, возможные режимы её использования и связь с другими
моделями. Выясняются источники информации, используемой в модели, а также
состав и структура этой информации. Если при построении модели планируется
использовать случайные величины, то именно на концептуальном этапе
обосновываются законы их распределения.
Важно также на этом этапе определить требования к конфигурации
технических и программных средств: продумать характеристики технических
средств
(тип
центрального
процессора,
наличие
сопроцессора,
объемы
оперативной и постоянной памяти и т.д.) и подготовить общее программное
обеспечение (операционные системы, сетевые операционные системы и т.п.),
общесистемное программное обеспечение (СУБД, офисные пакеты и т.п.).
Следует обеспечить защиту информации, используемой в модели, с этой
целью
на
концептуальном
этапе
определяется
политика
безопасности
35
(потенциальные угрозы, возможный ущерб в случае нарушения защиты, группы
пользователей, права доступа и т.д.).
2. Этап интерпретации. Он включает в себя формализацию описания
моделируемого объекта, на основе выбранного CASE - средства. На этом этапе, на
естественном языке дается семантическое (смысловое) описание состава
исследуемого объекта, взаимодействия между элементами объекта и объекта с
внешней средой. На основе описания объекта создается имитационная модель,
средствами выбранного для этой цели языка моделирования.
На этом этапе осуществляется и проверка полученной модели на
соответствие ее той теоретической схеме, которая была положена в основу
формального описания объекта моделирования. Этот процесс часто называют
верификацией модели. Заканчивается второй этап проверкой соответствия
имитационной модели свойствам реальной системы. Если этого нет, то следует
снова вернуться к моменту формализации модели.
3. Экспериментальный
этап.
Этот
этап заключается
в
проведении
численного эксперимента на разработанной модели путем «прогона» ее на ЭВМ.
Перед началом исследования полезно составить такую последовательность
«прогонов» модели, которая позволила бы получить необходимый объем
информации при заданном составе и достоверности исходных данных. Далее на
основе
разработанного
плана
эксперимента
осуществляют
«прогоны»
имитационной модели на ЭВМ и проводят обработку результатов с целью
представления их в виде, удобном для анализа.
На основе анализа результатов подготавливаются и формулируются
окончательные выводы по проведенному моделированию и разрабатываются
рекомендации по использованию результатов моделирования для достижения
поставленных целей. Часто на основе этих выводов возвращаются к началу
процесса моделирования для необходимых изменений в теоретической и
практической части модели и повторным исследованиям с измененной моделью.
В результате нескольких подобных циклов получают имитационную модель,
наилучшим образом удовлетворяющую поставленным задачам.
36
Имитационную прогонку можно проводить в различных программах, но мы
рассмотрим имитационную прогонку на примере программы-калькулятора для
расчета выброса загрязняющих веществ.
2.2 Формирование базового решения
С целью упрощения и автоматизации методов прогнозирования негативного
воздействия предприятий на окружающую среду в своей работе мы будем
использовать метод
имитационной прогонки негативного
техногенного
воздействия на окружающую среду.
В качестве программы для автоматизации методов прогнозирования
негативного воздействия предприятий на окружающую среду рассмотрим
программу-калькулятор для расчета выброса загрязняющих веществ. Расчет
производится по Методике расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ
в атмосферу.
Чтобы показать, как работает эта программа, сделаем расчет выброса
загрязняющих веществ при осуществлении окраски и сушки окрашенных
изделий. Расчет производится по Методике расчета выделений (выбросов)
загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов
(по величинам удельных выделений).
Рисунок 10. Программа для расчета выброса загрязняющих веществ при
осуществлении окраски и сушки окрашенных изделий.
37
После ввода данных программа формирует отчет, который автоматически
рассчитывает необходимые данные по « Методике расчета выделений (выбросов)
загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов
(по величинам удельных выделений)».
Ниже представлена методика расчета, по которой программа производит
расчет.
Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в
атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов (по величинам удельных
выделений).
Источник выброса - __________
Расчет выброса загрязняющих веществ от участка покраски
(Способ окраски - Электростатический)
Расчет производился по `Методике расчета выделений (выбросов)
загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных
материалов (по величинам удельных выделений) `. С-Пб., 1999 г.
Расход используемого материла составляет - 00 кг. в год.
Время окраски составляет - 0 час.0 мин. или 00000 сек.
Время сушки составляет - 0 час.0 мин. или 00000 сек.
Участок работает 000 дн. в год
Состав лакокрасочного материла
Доля летучей части fp%, мас. - 49,5
Код вещества Наименование Содержание δx - %, мас.
Валовый выброс аэрозоля краски рассчитывается по формуле:
Мaok = m`k х δa x 10-5 , т/год
•
•
•
где Мaok - валовый выброс аэрозоля краски, т/год
где δa - доля краски, потерянной в виде аэрозоля, %, мас. (табл.2 стр.32)
m`k - масса краски, используемой для покрытия, кг.
Валовый выброс индивидуального летучего компонента рассчитывается
по формуле:
При окраске:
Мхokр = m`k х fp x δ`p x δx x 10-9, т/год
38
При сушке:
Мхсуш = m`k х fp x δ``p x δx x 10-9, т/год
•
•
•
•
•
•
где Мхokр - валовый выброс (х) загрязняющего вещества, т/год
m`k - масса краски, используемой для покрытия, кг.
fp - доля летучей части растворителя в ЛКМ, %, мас (таблица 1).
δ`p - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при нанесении
покрытия, %, мас. (таблица 2).
δ``p - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при cушке
покрытия, %, мас. (таблица 2).
δх - содержание компонента (х) в летучей части ЛКМ,
%, мас. (таблица 1)
Общий валовый выброс по каждому компоненту летучей части ЛКМ
определяется по формуле:
Мхoбщ = Мхoкр + Мхсуш, т/год
Максимально-разовый выброс загрязняющих веществ при окраске и
сушке рассчитывается по формуле:
G(x) = (M(x)общ x 106) / (T x t) , г/сек
•
•
•
•
где G(x) - максимально - разовый выброс компонента (х), г/сек
M(x)общ - валовый выброс при окраске и сушке компонента (х), т/год
T - количество рабочих дней
t - время работы участка в день, сек
Итого по источнику
Код
вещества
Наименование
вещества
Максимально разовый выброс,
г/сек
Валовый выброс,
т/год
Исходя из данного отчета, видно, что программа учитывает все возможные
факторы необходимые для более точно определения, такие как расход
используемого материла, составляет кг/год, время окраски составляет в часах и
минутах, время сушки составляет и работу участка, дней в год. Затем в отчете
формируется таблица с наименование веществ, которые входят в состав
используемого материла, и далее по формулам рассчитывается выбросы от
каждого вещества. В конечном результате создается таблица с перечисленными
39
веществами и результатом расчета максимально разового выброса г/сек, и
валового выброса т/год.
Исходя из этого, я считаю, что данная программа удобна в использовании,
т.к. достаточно внести необходимые данные, чтобы рассчитать выбросы
загрязняющих веществ, не затрачивая на это много времени и сил.
Программа-калькулятор используется не только для расчета негативного
воздействия на окружающую среду при окраске и сушки окрашенных изделий, но
и для расчета выбросов пыли в атмосферу от насыпи песка, расчета квот на
выброс загрязняющих веществ в атмосферу, расчет выбросов загрязняющих
веществ при дуговой электросварке и т.д.
2.3 Имитационное моделирование негативного воздействия ООО «Инструментсервис» на окружающую среду
2.3.1 Исследование динамиками выброса ЗВ при изменении марки используемого
материала
В процессе работы на участке окрашевания изделий в воздушную среду
выделяются загрязняющие вещества в виде паров растворителей и аэрозоля
краски. Количество выделяемых загрязняющих веществ зависит от применяемых
окрасочных материалов, метода окраски и эффективности работы очистных
устройств.
На окрасочных участках лакокрасочные покрытия могут наноситься
различными способами (распылением, электроосаждением, электростатическим,
окунанием, струйным обливом и др.).
Окраска и сушка осуществляется как в специальных камерах, так и просто
в помещении окрасочного участка. В процессе проведения этих работ выделяются
загрязняющие вещества в виде паров растворителей и аэрозоля краски.
Количество выделяемых загрязняющих веществ зависит от применяемых
окрасочных материалов, методов окраски и эффективности работы очистных
устройств.
40
В ООО «Инстурмент-сервис» на участках окраски использую различные
виды красок, растворителей и лаков. Покрытие изделий осуществляется
электростатическим способом. Главный принцип электростатической покраски
заключается в том, что в процессе распыления жидкий лакокрасочный материал
(ЛКМ),
соприкасаясь
электростатический
с
электродом,
которым
краскораспылитель,
оборудован
получает
каждый
высоковольтный
отрицательный заряд, и после распыления его частицы направленно движутся к
заземленному окрашиваемому изделию по силовым линиям электростатического
поля, возникающим между краскораспылителем и изделием.
Так как для нашей работы мы рассматривание загрязнение атмосферного
воздуха при работе на малярном участке, мы проведет расчет выбросов
загрязняющих веществ при осуществлении окраски и сушки окрашенных
изделий, по программе, приведенной в п. 2.2.
Для расчета загрязняющих веществ, выделяющихся на окрасочном участке,
необходимо иметь нижеследующие данные:
1. Годовой расход лакокрасочных материалов и их марки.
2. Годовой расход растворителей и их марки.
Проведем расчеты в программе-калькуляторе для расчета выброса загрязняющих
веществ при осуществлении окраски и сушки окрашенных изделий и составим
таблицу с полученными данными.
Таблица 8 – Результаты расчета выбросов загрязняющих веществ при
осуществлении окраски и сушки окрашенных изделий, в зависимости от марки
используемого материала и его состава.
Марка
используемого
Наименование вещества
материала
Эмаль МЛ-12
Эмаль ХС-75у
Окрасочный аэрозоль
Уайт-спирит
Сольвент
Спирт н-бутиловый
Окрасочный аэрозоль
Ацетон
Бутилацетат
Максимально разовый
выброс, г/сек
Валовый выброс,
т/год
0,00071559
0,18499038
0,52980364
0,19086893
0,00003188
0,00916222
0,00420152
0,0025452
0,16748424
0,47966688
0,17280648
0,0001134
0,02172546
0,00996264
41
Эмаль МЛ-1156
Эмаль НЦ-11
Эмаль МС – 17
Эмаль МЛ-165
Эмаль ПФ-115
Лак ЭП-730
Толуол
Окрасочный аэрозоль
Ксилол
Спирт н-бутиловый
Окрасочный аэрозоль
Ксилол
Сольвент
Спирт н-бутиловый
Спирт этиловый
Бутилацетат
Этилацетат
Толуол
Окрасочный аэрозоль
Ксилол
Окрасочный аэрозоль
Уайт-спирит
Ксилол
Спирт н-бутиловый
Окрасочный аэрозоль
Уайт-спирит
Ксилол
Окрасочный аэрозоль
Ацетон
Ксилол
Этилцеллозольв
0,02130225
0,00008806
0,01870232
0,00609525
0,00000516
0,00494027
0,00287795
0,00125675
0,00188512
0,00314187
0,00314187
0,00314187
0,00002176
0,04326923
0,00054555
0,00235958
0,21999629
0,12464143
0,0013917
0,11070344
0,11070344
0,00000911
0,00531376
0,00708502
0,00531376
0,0505119
0,0003132
0,05701752
0,01858248
0,00001836
0,007028628
0,00409452
0,001788
0,002682
0,00447
0,00447
0,00447
0,0000774
0,0342
0,0019404
0,00457776
0,4268088
0,24181344
0,00495
0,675
0,675
0,0000324
0,00756
0,01008
0,00756
На основании данных приведенных в таблице 8 построим диаграмму зависимости
динамиками выброса ЗВ при изменении марки используемого материала на
малярном участке. Сначала рассмотрим динамику выброса ЗВ для разных марок
краски. Для диаграммы выберем окрасочную аэрозоль и ксилол, так как данные
вещества присутствую в большинстве марок красок (рисунки 11, 12).
Рисунок 11 – Динамиками выброса окрасочного аэрозоля разных марок краски,
Вид загрязняющих веществ
Эмаль ПФ-115
Эмаль МЛ-165
Эмаль МС – 17
Эмаль НЦ-11
Эмаль МЛ-1156
Эмаль ХС-75у
0,0004
0,00035
0,0003
0,00025
0,0002
0,00015
0,0001
0,00005
0
Эмаль МЛ-12
Валовый выброс, т/год
т/год.
42
Рисунок 12 – Динамиками выброса ксилола разных марок краски, т/год.
0,7
Валовый выброс, т/год
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Эмаль МЛ-1156
Эмаль НЦ-11
Эмаль МС – 17 Эмаль МЛ-165 Эмаль ПФ-115
Вид загрязняющих веществ
Так как, на малярном участке используется один вид лака, мы построим
диаграмму для всех веществ, которые выделяет Лак ЭП-730 (рисунок 13).
Рисунок 13 – Динамика выброса ЗВ при использовании Лака ЭП-730, т/год.
Валовый выброс,т/год
0,008
0,006
0,004
0,002
0
Окрасочный
аэрозоль
Ацетон
Ксилол
Этилцеллозольв
Лак ЭП-730
Исследуем динамику выброса ЗВ при изменении марки растворителя.
При проведении окрасочных работ возникает необходимость доведения
лакокрасочных материалов до рабочей вязкости, то есть разбавления. Для этой
цели используются различные растворители и разбавители лакокрасочных
материалов. На нашем предприятии используются такие растворители как
растворитель Р-5, растворитель Р-5А, растворитель Р-4, растворитель № 646.
Чтобы определить количество выбросов в год мы воспользовались программой-
43
калькулятором для расчета выбросов загрязняющих веществ при осуществлении
окраски и сушки окрашенных изделий. Результаты расчета приведены в Таблице
9.
Таблица 9 – Результат расчета выбросов ЗВ для растворителей,
используемых на малярном участке.
Марка
используемого
Наименование вещества
материала
Растворитель
Р-5
Растворитель
Р – 5А
Растворитель
Р-4
Растворитель
№ 646
Ацетон
Ксилол
Бутилацетат
Ацетон
Ксилол
Бутилацетат
Ацетон
Бутилацетат
Толуол
Ацетон
Спирт н-бутиловый
Спирт этиловый
Бутилацетат
Толуол
Этилцеллозольв
Максимально разовый
выброс, г/сек
Валовый выброс,
т/год
0,04554656
0,06072874
0,04554656
0,04554656
0,06072874
0,04554656
0,00263158
0,00121458
0,00627531
0,07970648
0,1707996
0,1138664
0,1138664
0,56933199
0,09109311
0,108
0,144
0,108
0,108
0,144
0,108
0,00624
0,00288
0,01488
0,189
0,405
0,27
0,27
1,35
0,216
По результатам расчета сделали диаграмму динамику выброса ацетона от разных
видов растворителей (рисунок 14).
Рисунок 14 – Динамика выброса ацетона при использовании разных типов
растворителей, т/год.
0,2
Валовый выброс, т/год
0,18
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
Ацетон Растворитель Р-5
Ацетон Ацетон Ацетон Растворитель Р-5 А Растворитель Р-4 Растворитель № 646
Вид загрязняющих веществ
44
Таким образом, исходя из данных диаграмм, мы можем спрогнозировать
динамику выброса загрязняющих веществ при использовании разных марок
краски и лака. Для предотвращения загрязнения необходимо будет установить
очистное оборудование, которое сможет минимизировать выбросы ЗВ.
45
ГЛАВА 3 СХЕМА МНОГОСУТПЕНЧАТОЙ ОЧИСТКИ ЦИКЛОН,
АДСОРБЕР
В целях снижения концентраций загрязняющих веществ, на каждом
предприятии устанавливаются очистные сооружения в зависимости от специфики
производства и желаемого результата очистки (технических характеристик
устройства). В отношении очистки воздуха, применяются циклоны и адсорберы.
3.1 Анализ и выбор циклонного пылеуловителя
Источники загрязнения атмосферы проявляются практически во всех видах
производства, машиностроительное предприятие ООО «Инструмент - сервис» не
является исключением. Проведенные исследование в 2 главе позволяют
спрогнозировать количество выбросов в атмосферу. Во всех используемых
красках присутствует окрасочная аэрозоль, которая имеет негативное влияние на
окружающую среду, а именно на атмосферу. Существует необходимость в
установлении средства очистки среды обитание.
Для очистки от пыли технологических выбросов во всех отраслях
промышленности широко применяются циклоны. Циклон – это аппарат,
используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от
взвешенных частиц. Принцип очистки - инерционный (с использованием
центробежной силы). Их широкое распространение в значительной мере
объясняется тем, что они имеют многие преимущества перед другими
аппаратами:
− простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно
небольших капитальных и эксплуатационных затратах;
− надёжная работа при температуре до 500 С без конструктивных изменений;
− отсутствие движущихся частей;
− пыль улавливается в сухом виде;
− возможность работы при высоких давлениях;
− стабильная величина гидравлического сопротивления;
46
− повышение
концентрации
не
приводит
к
снижению
фракционной
эффективности аппарата.
Циклоны, как правило, используют для грубой и средней очистки воздуха
от сухой неслипающейся пыли. Разработано и применяется в технике
обеспыливания большое число различных типов циклонов, которые отличаются
друг от друга формой, соотношением размеров элементов и т. д.
В целях исключения выбрасывания запыленного воздуха на предприятии
создаются системы аспирации расходных бункеров и мест пересыпки материалов.
Очистка воздуха от пыли предусматривается в циклонах.
В связи с тем, что размер частиц пыли составляет 5 мкм, подходящим
устройством для очистки воздуха от пыли является циклон типа ЦН – 11.
Циклоны ЦН – 11 предназначен для улавливания из газов, взвешенных в
них твердых частиц. В зависимости от требований, предъявляемых к очистке
газов, от свойств и дисперсного состава частиц. ЦН – 11 может применяться
самостоятельно или использоваться в качестве аппарата первой и второй ступени
очистки в сочетании с другими газоочистными аппаратами. Эффективность
очистки циклонов зависит от их диаметра и типа. При увеличении диаметра
циклона уменьшается центробежная сила, а, следовательно, и эффективность
очистки.
Установка ЦН – 11 может применяться для очистки газов от нескольких
сотен кубометров в час до сотен тысяч м3/час. Для очистки значительных
количеств газов циклон выбранного диаметра объединяется в группы по 2, 4, 6, 8,
10,12 и 14 элементов.
Допускаемая концентрация пыли в очищаемых газах зависит от свойств
пыли и диаметра циклона. При очистке газов от неслипающейся пыли в циклонах
диаметром 800 мм и более ее содержание в газах не должно превышать 2,5 кг /м3;
для циклона меньшего диаметра концентрация пыли в газах должна быть меньше.
При больших концентрациях пыли, а также в случае улавливания слипающейся
пыли возможно забивание пылевыпускного отверстия, что приводит к нарушению
нормальной работы аппарата.
47
На рисунке 15 представлена схема циклона ЦН-11.
Рисунок 15 – Схема циклона: 1 – входной патрубок; 2 – выхлопная труба; 3
– цилиндрическая часть; 4 – коническая часть; 5 – патрубок выхода пыли.
Принцип действия циклонов заключается в следующем. Газовый поток
вводится в циклон через патрубок 1 по касательной к внутренней поверхности
корпуса 3 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к
конической части циклона 4. Под действием центробежной силы частицы пыли
образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа через
патрубок выхода пыли 5 попадает в бункер для приема пыли. Отделение частицы
газа от пыли, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в
бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и
выходит, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу
2. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если
бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос
пыли с потоком через выходную трубу.
Рассмотрим более детально работу циклонного аппарата.
48
Суммарный винтовой поток газа в циклонном аппарате состоит из трех
составляющих потоков: вращательного, осевого и радиального. Соотношение
скоростей составляющих потоков на различных участках аппарата существенно
отличается друг от друга.
На ряде участков на основной поток накладываются вторичные потоки,
существенно влияющие на процесс пылеотделения и износ стенок аппарата.
Таким образом, общая аэродинамическая картина движении потоков газа в
циклонном
аппарате
характеризуется
значительной
сложностью.
Чтобы
систематизировать анализ столь сложных потоков, в его основу было положено
рассмотрение:
1. Движения потоков газа и частиц пыли по отдельным участкам аппарата,
следуя ходу движения в нем основного потока газа.
2. Одновременного воздействия на процесс пылеотделения основного и
вторичного потоков, определяющих явления сепарации и десепарации пыли.
3. Как основного типа циклонного аппарата - обратно точного патрубкового
циклона с исследованием отличительных явлений, протекающих на отдельных
участках других типов циклонов.
Во время анализа учтены следующие важные положения о характере
воздействия сил трения на составляющие потоки газа:
1. В осевом потоке энергия трения компенсируется уменьшением
потенциальной энергии давления, т.е. этот поток можно характеризовать как
установившийся.
2. Во вращательном потоке при условии, что конфигурация канала, по
которому он движется, не будет задавать форму этого потока, энергия трения
компенсируется уменьшением кинетической энергии потока, т.е. этот поток
можно характеризовать как неустановившийся. Такой поток характерен для всех
участков циклона, кроме закручивающего аппарата типа "Розетка" и "Винт".
Входной участок. Основным назначением участка является упорядочение
движения потока газа перед входом в закручивающий аппарат с минимальными
потерями напора.
49
В циклонах с закручивающим аппаратом типа "патрубок" входной участок
отсутствует. Этот участок, расположенный перед закручивающим аппаратом,
имеется в батарейных циклонах типа "Винт" и "Розетка".
На этом участке запыленный газ входит в циклонный аппарат, при этом
сепарация пыли в потоке не происходит.
Вход во входной участок стремятся сделать плавнее, а его относительную
длину, равную hвх/bвх, выдержать.
Закручивающий аппарат. Закручивающий аппарат предназначен для
преобразования потенциальной энергии давления в кинетическую энергию
осесимметричного винтового потока в циклонном аппарате и создание при этом
наилучших условий для сепарации пыли при наименьших потерях напора. Вход в
патрубок является одновременно входом в закручивающий аппарат.
Вошедший в сужающийся патрубок запыленный поток упорядочивает свое
движение, имевшиеся перед входом в него завихрения интенсивно затухают:
эпюра
скоростей
выравнивается.
При
прохождении
потока
в
патрубке
постоянного сечения упорядочение движения происходит менее интенсивно.
Потери напора от местного сопротивления в сужающемся патрубке всегда
меньше, чем в патрубке постоянного сечения.
При движении газа в патрубке происходит весьма важное явление: на его
стенках образуется пограничный слой, толщина которого возрастает по мере
продвижения потока в глубь патрубка.
При достижении критического значения критерия Рейнольдса ламинарный
пограничный слой переходит в турбулентный, при этом его толщина
скачкообразно увеличивается в 4-5 раз.
Из патрубка поток газа с пылью тангенциально входит в корпус циклона и
приобретает
вращательное
осесимметричное
винтовое
движение.
Пыль,
поступившая вместе с потоком газа, по инерции устремляется к стенке корпуса
циклона. Это движение частиц пыли поддерживается и усиливается воздействием
центробежной силы, возникающей в каждой частице пыли при движении в
осесимметричном вращательном потоке. В результате этого основная масса пыли
50
достигает стенки корпуса уже на первой четверти или половине витка потока в
корпусе - в зависимости от дисперсного состава пыли. Как только вращательное
движение осуществилось, на стенке корпуса создается большее статическое
давление, а на стенке выхлопной трубы - меньшее давление. Эта разность
статических
давлений
почти
по
всему
сечению
потока
динамически
уравновешивается центробежной силой вращающегося потока газа.
Только в пограничных слоях горизонтальных стенок патрубка, на его входе
в корпус, это равновесие нарушается, так как окружная скорость снижается за
счет тормозящего эффекта стенок.
В результате этого под влиянием разности статических давлений начинает
происходить перетекание газа с пылью от стенки через пограничный слой к
стенке выхлопной трубы.
Перетекающий газ увлекается основным осесимметричным потоком и
сворачивается в два вихревых жгута на выходе из нижней и верхней
горизонтальных стенок патрубка в кольцевое пространство корпуса.
Такие вихревые жгуты носят название парный вихрь.
Парный вихрь увеличивает потери напора в закручивающем аппарате и,
самое главное, переносит отсепарированную пыль со стенки корпуса к стенке
выхлопной трубы, а затем и по всему сечению винтового потока десепарируя
пыль, уменьшая этим степень очистки циклонного аппарата. Таким образом, в
закручивающем аппарате одновременно идет процесс сепарации и десепарации
пыли.
Интенсивность верхней ветви парного вихря столь велика, что этот
вихревой жгут способен образовать сквозной износ в 8-миллиметро - вой
стальной стенке корпуса патрубкового батарейного циклона на первой четверти
оборота потока от входного патрубка при одногодичной работе его на золовой
пыли парового котла.
В патрубковом закручивающем аппарате наибольшей интенсивностью
обладает верхняя ветвь парного вихря. Нижняя ветвь обладает меньшей
интенсивностью и очень быстро размывается. Интенсивность парного вихря
51
определяется
скоростью
и
количеством
поперечно-перетекаемого
через
пограничный слой газа, т.е. зависит от толщины пограничного слоя и разности
давления между стенками корпуса и выхлопной трубы.
В свою очередь, толщина пограничного слоя зависит от числа Re,
определяемого длиной стенки патрубка и скоростью течения газа в патрубке.
Поэтому, чем больше размер циклонного аппарата, тем при одинаковых условиях
больше число Re и толщина пограничного слоя. Это приводит к тому, что
скорость газа в патрубке ограничивают величиной 12 - 22 м/сек для циклонов
значительных размеров. Чем меньше аппарат, тем большую можно допустить
скорость, без риска снизить степень очистки в результате действия парного вихря.
Чтобы снизить вредное влияние парного вихря, ряд исследователей
эмпирически пытались найти наиболее подходящий закручивающий аппарат. К
таким удачным решениям надо отнести спиральное подсоединение патрубка к
корпусу, в результате которого уменьшается разность давления на единицу
ширины между стенками корпуса и выхлопной трубы, что приводит к снижению
интенсивности парного вихря при одновременном улучшении инерционной
сепарации пыли на начальном участке патрубка.
Газ с пылью, поступивший в кольцевое пространство корпуса вместе с
парными вихрями, сохраняя с некоторой деформацией профиль поперечного
сечения патрубка, движется по винтовой линии.
В конце витка часть отсепарированной пыли, движущейся вдоль стенки
корпуса, попадает в зону действия потока, входящего в корпус из входного
патрубка, и вновь распыляется.
Успокоительный участок. Успокоительный участок предназначен для
рассеивания парного вихря и сепарации к стенке корпуса максимально
возможного количества пыли, чтобы перед поворотом потока к входному
сечению выхлопной трубы количество пыли в сечении кольцевого пространства
было бы минимальным. Такое распределение пыли в сечении кольцевого
пространства должно обеспечивать наиболее высокую эффективность циклонного
52
аппарата. Вытекая из каналов закручивающего аппарата, газ на определенной
длине продолжает двигаться по спирали в кольцевом пространстве.
При этом спиральный поток газа ограничен по ширине стенками выхлопной
трубы и корпуса, а сверху лопастями закручивающего аппарата или крышкой
корпуса.
По направлению вниз поток не имеет ограничивающих стенок, что
позволяет ему несколько расшириться книзу, увеличивая сечение потока и угол
его наклона. Этому явлению способствует торможение трением окружной
составляющей потока. В результате этого окружная и абсолютная скорости
потока уменьшаются.
Положительное влияние успокоительного участка на процесс сепарации
заключается в том, что парный вихрь, зародившийся в каналах закручивающего
аппарата, не имея твердых границ в кольцевом пространстве, которые могли бы
его поддерживать, быстро гаснет от воздействия сил трения о твердые стенки и от
сопряжения с потоками газа. Подавление парного вихря уменьшает вероятность
рассеивания в кольцевом пространстве, отсепарированной на стенке корпуса
пыли, что способствует повышению степени очистки циклонного аппарата.
Одновременно с этим в кольцевом пространстве происходит уменьшение
окружной скорости, что вызывает снижение сопротивления циклонного аппарата
и некоторое снижение скорости сепарации.
Таким образом, на длине закручивающего аппарата и успокоительного
участка происходит предварительная сепарация пыли из потока на стенку
корпуса, в значительной мере определяющая степень очистки на участках
окончательной
сепарации.
Поэтому
эти
участки
называют
участками
предварительной сепарации.
Поворот потока от кольцевого пространства к выхлопной трубе. На этом
участке происходит одна из решающих операций по окончательной сепарации
пыли; на нем сосредоточены основные потери энергии давления в циклонном
аппарате.
В
своем
винтовом
движении
в
кольцевом
пространстве
53
успокоительного участка поток выходит к горизонтальному сечению, лежащему в
одной плоскости с входным сечением выхлопной трубы.
Ниже этого сечения поток разделяется на два: основная масса очищенного
газа стекает к входному сечению выхлопной трубы, а небольшая часть очень
запыленного газа движется по винту вдоль стенок корпуса до пылевыводного
отверстия.
Поток
к
выхлопной
трубке,
вращаясь
вокруг
вертикальной
оси,
поворачивается на 180° по линиям тока т.е. меняет направление движения. В
результате чего движение потока состоит из трех составляющих скоростей: vuокружной, ± vz-осевой и vr - радиальной. Окружная составляющая этого потока
подчиняется зависимости vurn= const, где n приближается к единице. Во всем
остальном объеме циклонного аппарата закономерность распределения скоростей
во вращающемся потоке имеет n менее единицы, обычно 0,5.
Вследствие этого, по линиям тока основного винтового потока с
радиальным стоком создается наибольшее разрежение на одинаковых радиусах по
сравнению с остальными сечениями циклонного аппарата.
Подсасывающее
действие
этого
потока
вызывает
появление
двух
вторичных осевых потоков, идущих к нему по оси аппарата: верхнего - из
выхлопной трубы с поворотом на 180° и нижнего - из пылевыводного отверстия с
поворотом на 180°.
Таким образом, ниже входного сечения выхлопной трубы, кроме основного
винтового движения относительно оси аппарата, наблюдается движение потоков,
подобных таким, которые получаются от наложения на основной винтовой поток
трех вихревых колец: двух - большего и одного - малого диаметров.
Первое большое вихревое кольцо, поворачивающее основной поток газа из
кольцевого пространства в выхлопную трубу, имеет ориентировочный радиус
центров тора кольца r0= (d-d0) /2, с расположением их на нижнем срезе входного
сечения выхлопной трубы.
Второе - большое вихревое кольцо, поворачивающее вторичный поток газа,
идущий по оси аппарата от пылевыводного отверстия вверх, имеет радиус
54
центров тора несколько больший г0, ориентировочно на расстоянии 1,5 - 2,0 d0 от
нижнего среза входа в выхлопную трубу.
Малое вихревое кольцо, поворачивающее вторичный поток газа, идущий по
оси аппарата из выхлопной трубы вниз, вверх - обратно в выхлопную трубу,
имеющее радиус центров тора порядка 0,05 - 0,1 d0.
Радиальный сток основного винтового потока прекращается на радиусе rа. В
результате чего на оси аппарата образуется обособленный вращающийся поток
малого диаметра, который простирается на всю длину циклонного аппарата от
сечения пылевыводного отверстия до выходного сечения выхлопной трубы.
Закономерность ядра этого потока vu =ω∙r. Размер rа колеблется в пределах 0,125 0,2 d0. Указанные свойства позволяют признать этот поток вихревым шнуром.
Разряжение в ядре шнура максимальное, это приводит к тому, что,
например, у гидроциклонов на оси образуется воздушный вакуумный шнур.
Величина интенсивности вихревого шнура задается моментом количества
движения основного винтового потока с радиальным стоком у входа в выхлопную
трубу.
От этого сечения в оба конца циклонного аппарата к пылевыводному
отверстию и в сторону выхода из выхлопной трубы интенсивность вихревого
шнура снижается как за счет трения, так и за счет затрат энергии на создание
вторичных осевых потоков.
Известно, что чем меньше радиус линии тока вокруг центра тора вихревого
кольца, тем скорость движения выше. Отсюда скорость стекания отдельных
струек основного потока к выхлопной трубе будет тем выше, чем ближе их линии
тока к стенке выхлопной трубы, а это значит, что и вероятность увлечения частиц
пыли этими струйками будет выше.
Поэтому характер распределения частиц пыли в конце успокоитель - ного
кольцевого участка (в плоскости сечения входа в выхлопную трубу) в
значительной мере определяет степень очистки циклонного аппарата. В свете
этого становится ясным, что на участке предварительной сепарации необходимо:
как можно больше частиц отсепарировать на стенку. Повышения степени очистки
55
также можно достигнуть за счет отбрасывания линий тока с запыленными
частицами на большие радиусы от центра тора вихревого кольца.
Выхлопная труба. На этом участке происходят: вывод очищенного газа из
циклонного аппарата, небольшая по величине сепарация пыли и в некоторых
случаях довольно значительные потери статического напора на трение.
В выхлопной трубе мы наблюдаем два винтовых потока; основной восходящий, идущий по периферии трубы и рециркуляционный - нисходящий,
идущий по оси. При продвижении винтового потока вдоль трубы скорость его
вращения уменьшается, что вызывает перераспределение разрежений в сечении
трубы. Чем длиннее труба, тем значительнее уменьшение скорости вращения, что
увеличивает опасность забивания пылью выхлопной трубы и ухудшает
дополнительную сепарацию пыли. Последняя определяется интенсивностью
всасывания по оси обратно в выхлопную трубу газа с пылью, выбрасываемой
основным потоком из выхлопной трубы в камеру очищенного газа. Потеря напора
в выхлопной трубе определяется в основном длиной выхлопной трубы и осевой
скоростью основного потока.
Отмечено, что с уменьшением относительного диаметра выхлопной трубы
do/D, степень очистки медленно повышается, но при этом сопротивление участка
стремительно растет.
Объем окончательной сепарации. Объемом окончательной сепарации
принят объем циклонного аппарата в пределах сечений входа в выхлопную трубу
и пылевыводного отверстия корпуса. В этот объем входит и участок поворота
потока от кольцевого пространства к выхлопной трубе; в нем происходят
процессы как сепарации, так и десепарации пыли, которые окончательно
определяют степень очистки циклонного аппарата. Геометрически этот объем
характеризуется
величинами:
относительной
длиной
l/d0,
относительным
диаметром пылевыводного отверстия d1/D, относительным диаметром выхлопной
трубы do/D и геометрией стенок корпуса. Небольшая часть очень запыленного
газа движется по винту вдоль стенок корпуса, доходит до пылевыводного
отверстия и по его периферийному кольцу выходит в бункер.
56
Вследствие действия вращательной составляющей, в разных точках сечения
пылевыводного отверстия давление будет различным. На периферии давление
будет выше, а на оси ниже. В результате этого, при работе циклонного аппарата
по безотсосной схеме по оси будет засасываться из бункера в аппарат газ с
пылью. Осевой поток газа с пылью движется вверх, затем поворачивается на 180°
к стенке корпуса, присоединяется к основной массе пыли, идущей в бункер, и
сбрасывается в бункер. После чего цикл возобновляется. Это приводит к тому, что
в объеме окончательной сепарации циркулирует огромное количество пыли,
истирающей стенки корпуса и подтверждаемой износом, работавших на
абразивной пыли циклонов.
В точке поворота рециркулируемого потока у выхлопной трубы часть пыли
выбрасывается в поток газа, идущий в последнюю, что приводит к снижению
степени очистки циклонного аппарата.
При достаточном отсосе газа из бункера возврат газа с пылью в аппарат
через пылевыводное отверстие прекращается. В результате чего устраняются все
отрицательные качества, сопровождающие это явление: снижение степени
очистки и сильный износ стенок конической части корпуса.
3.2 Анализ и выбор адсорбера
Адсорбцией называется процесс избирательного поглощения компонента
газа, пара или раствора поверхностью твердого тела - адсорбента.
Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых, твердых тел
с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать
на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В пористых телах
с капиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной
конденсацией.
Наиболее широко в качестве адсорбента используется активированный
уголь. Он применяется для очистки газов от органических паров, удаления
неприятных запахов и газообразных примесей, содержащихся в незначительных
количествах в промышленных выбросах, а также летучих растворителей и целого
57
ряда других газов. В качестве адсорбентов применяются также простые и
комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активированный
оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита), которые
обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако
они не могут использоваться для очистки очень влажных газов. Некоторые
адсорбенты
иногда
пропитываются
соответствующими
реактивами,
повышающими эффективность адсорбции, так как на поверхности адсорбента
происходит хемосорбция. В качестве таких реактивов могут быть использованы
растворы, которые за счет химических реакций превращают вредную примесь в
безвредную.
Одним из основных параметров при выборе адсорбента является
адсорбционная способность по извлекаемому компоненту. Адсорбционная
способность или масса вещества, поглощенная единицей массы адсорбента в
произвольный момент времени, зависит от концентрации адсорбируемого
вещества (парциального давления р, Па) у поверхности адсорбента, общей
площади этой поверхности, физических, химических и электрических свойств
адсорбируемого вещества и адсорбента, температурных условий и присутствия
других примесей.
Конструктивно
адсорберы
выполняются
в
виде
вертикальных,
горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом,
через который фильтруется поток очищаемого газа. Выбор конструкции
определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой
степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорберы, как
правило, находят применение при небольших объемах очищаемого газа;
горизонтальные и кольцевые - при высокой производительности, достигающей
десятков и сотен тысяч м3/ч.
58
Фильтрация
газа
происходит
через
неподвижный
(адсорберы
периодического действия) или движущийся слой адсорбента. Наибольшее
распространение получили адсорберы периодического действия, в которых
период контактирования очищаемого газа с твердым адсорбентом чередуется с
периодом регенерации адсорбента.
Установки периодического действия (с неподвижным слоем адсорбента)
отличаются конструктивной простотой, но имеют низкие допускаемые скорости
газового потока и, следовательно, повышенную металлоемкость и громоздкость.
Процесс очистки в таких аппаратах носит периодический характер, т. е.
отработанный, потерявший активность поглотитель время от времени заменяют
либо регенерируют. Существенным недостатком таких аппаратов являются
большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидравлического
сопротивления слоя адсорбента.
Движение адсорбента в плотном слое под действием силы тяжести или в
восходящем потоке очищаемого воздуха обеспечивает непрерывность работы
установки. Такие методы позволяют более полно, чем при проведении процесса с
неподвижным слоем адсорбента, использовать адсорбционную способность
сорбента, организовать процесс десорбции, а также упростить условия
эксплуатации оборудования. В качестве недостатка этих методов следует
отметить значительные потери адсорбента за счет ударов частиц друг о друга и
истирания о стенки аппарата.
Адсорбер
с
неподвижным
слоем
адсорбента
является
аппаратом
периодического действия. Схема адсорбера представлена на рисунке 16.
Рисунок 16 – Схема адсорбер с неподвижным слоем адсорбента: 1 – корпус
со слоем адсорбента, 2 – опорно-распределительная решетка, 3, 4 – люки для
загрузки и выгрузки адсорбента.
59
Принцип действия. В корпусе адсорбера 1 находится слой адсорбента,
находящимся на опорно-распределительной решетке 2. Исходная газовая смесь
проходит через слой адсорбента сверху вниз. При десорбции водяным паром его
подают через нижний штуцер, конденсат отводится через штуцер в днище, а пар
вместе с десорбированным веществом уходит через штуцер в крышке. Загрузка и
выгрузка адсорбента производятся через люки 4 и 3.
Вертикальные адсорберы применяют для адсорбции газов в случае малой и
средней производительности.
Несмотря на периодичность работы аппаратов с неподвижным слоем,
адсорбционные установки работают непрерывно, в них включают несколько
адсорберов, причем их число определяется в соответствии с продолжительностью
адсорбционно-десорбционного цикла. Схема такой рекуперационной установки
представлена на рисунке 17.
Рисунок 17 – Схема рекуперационной установки.
60
Исходную газовую смесь подают в адсорбер 1, заполненный активным
углем. После насыщения слоя в адсорбере 1 его переключают на стадию
десорбции, а исходную смесь направляют в адсорбер 2. Адсорбент регенерируют
острым динамическим водяным паром, подаваемым в нижнюю часть адсорбера.
Динамический пар уносит пары адсорбата в конденсатор 3. Конденсат адсорбата в
смеси с водой идет далее на разделение. Сушку адсорбента производят горячим
воздухом, подаваемым в адсорбер через калорифер 4. Охлаждают адсорбент
атмосферным воздухом, подаваемым по обводной линии.
Данный вид адсорбера подходит для очистки атмосферного воздуха на
нашем предприятии, т.к. он не требует больших энергозатрат, времени на очистки
при большом расходе очищаемого газа.
61
3.3 Расчет циклонного пылеуловителя
3.3.1 Методика расчета циклона
Расчет циклонов производится по следующему алгоритму:
1. Диаметр циклона D, м:
D=
,
4⋅ L
опт
3600⋅π ⋅ν ц
где L – расход воздуха, м3/ч (L=12000 м3/ч);
νцопт – оптимальная скорость движения воздуха в циклоне, м/с (для ЦН-11 и
ЦН-15 νцопт = 3,5 м/с, для СЦН-40 νцопт = 1,3÷1,9 м/с (принимаем 1,6 м/с)).
Округляем полученный диаметр циклона до ближайшего значения
стандартных диаметров циклонов Dц.
2. Действительная скорость движения газа в циклоне νц, м/с:
νц =
4⋅L
,
2
3600⋅π ⋅ Dц
где Dц –диаметр циклона, округленный до стандартного размера, м.
Полученное значение скорости движения газа должно отклоняться от
оптимальной не более чем на 15%.
3. Определяют размер частиц dη=50, улавливаемых циклоном на 50%, мкм:
ν ц* ⋅Dц ⋅µ ⋅ ρ *м ,
dη = 50 = dη = 50 ⋅
ν ц ⋅ D * ⋅µ * ⋅ ρ м
*
где μ – динамическая вязкость воздуха, Па∙с (μ=17,6∙10-6 Па∙с);
ρм – плотность частиц, кг/м3 (для зерновой пыли ρм = 1800 кг/м3)
d*η=50, ν*ц, D*, ρ*м, μ* – параметры функции фракционной эффективности
(таблице 10).
Таблица 10 – Параметры функции фракционной эффективности
Тип циклона
ЦН-11
D*, м
ν*ц, м/с
ρ*м, кг/м3
d*η=50, мкм
μ*, Па∙с
lg ση=50
0,6
3,5
1930
3,65
22,2∙10-6
0,352
4. Рассчитывают параметр x по формуле:
62
x=

 d
lg m
d
 η = 50





2
2
,
lg σ η = 50 + lg σ
где lg ση=50 – характеристика циклона (табл. 3).
5. Определяют табличное значение Φ(х) согласно и затем общую
эффективность η очистки воздуха в %:
η =50(1+Φ( х)) ,
6. Вычисляют коэффициент гидравлического сопротивления ξ для
одиночного циклона:
ξ = k1 ⋅k2 ⋅ξц ,
где k1 – коэффициент, зависящий от диаметра циклона;
k2 – коэффициент, зависящий от концентрации пыли (таблица 11);
ξц – коэффициент гидравлического сопротивления циклона базового размера
по таблице 11.
Таблица 11 – Значения коэффициентов для определения коэффициента
гидравлического сопротивления
Значения коэффициентов
Показатель
ЦН-11
k2
0,94
ξц
235
7. Потери давления в циклоне ΔPц, Па:
∆Рц = ρ в ⋅
ξц ⋅ν ц2
2
,
где ρв – плотность воздуха, кг/м3 (ρв=1,247 кг/м3).
Результаты расчетов и промежуточные значения сведены в таблицу 12.
Показатель
Значения показателя
63
ЦН-11
Расход воздуха L, м3/ч
12000
Диаметр циклона D, м
3
Стандартный диаметр циклон Dц, м
1,200
Действительная скорость движения воздуха циклоне νц, м/с
2,95
Размер частиц dη=50, улавливаемых циклоном на 50%, мкм
5,19
Параметр х
1,09
Параметр Φ(х)
0,84
Общая эффективность η очистки воздуха, %
92
Коэффициент k1, зависящий от диаметра циклона
1
Коэффициент гидравлического сопротивления ξ
220,9
Потери давления в циклоне ΔPц, Па
1198,61
3.4 Расчет адсорбера
3.4.1 Методика расчета адсорбера
При
расчете
определяют
необходимое
количество
сорбента,
продолжительность процесса поглощения, размеры адсорбционной аппаратуры и
энергетические затраты.
Исходные данные:
производительность местного отсоса Lм = 250 м3/ч;
начальная концентрация спирта С0 = 11 г/м3;
температура в адсорбере tр = 20 °С;
давление в адсорбере Р = 9,8·104 Н/м2;
плотность паровоздушной смеси ρг = 1,2 кг/м3;
–4
2
вязкость паровоздушной смеси ν = 0,15·10 м /с;
диаметр гранул поглотителя (активированный уголь) d = 3 мм;
длина гранул l = 5 мм;
3
насыпная плотность ρн = 500 кг/м ;
64
3
кажущаяся плотность ρк = 800 кг/м ;
эффективность процесса очистки η = 0,99; статическая
емкость сорбента α0 = 175 г/кг.
Определяем весовое количество очищаемого гага:
=
∗
=
∗ ,
= 83кг/с
Переводим весовую статическую емкость сорбента α0 в объемную α′0 :
Определяем массу сорбента:
где выбираем К = 1,1…1,2 – коэффициент запаса; τ – продолжительность
процесса сорбции, с.
Выбираем скорость потока газа в адсорбере W, м/с. Обычно фиктивная
скорость паровоздушной смеси или скорость, рассчитанная на полное сечение
слоя, выбирается в пределах 0,1…0,25 м/с. Выберем W = 0,2 м/с.
Определяем геометрические размеры адсорбера. Для цилиндрического
аппарата:
Рассчитываем эквивалентный диаметр зерна сорбента:
Коэффициент трения λ находим в зависимости от характера движения:
65
при Re < 50
λ = 220/Re,
при Re ≥ 50
λ = 11,6/Re
0,25
,
где Re – критерий Рейнольдса,
откуда λ = 220/Re = 220/49 = 4,5.
Определяем гидравлическое сопротивление, оказываемое слоем зернистого
поглотителя при прохождении через него потока очищаемого газа:
где Ф = 0,9 – коэффициент формы.
Определяем коэффициент молекулярной диффузии паров этилового
спирта в воздухе при заданных условиях: Д0 = 0,101⋅10
–4
при Т0 = 273 К и Р0 =
4
9,8⋅10 Па:
Находим диффузионный критерий Прандтля:
Для заданного режима течения газа (определяется значением Re) вычисляем
величину коэффициента массопередачи β для единичной удельной поверхности,
м/с:
Так как в нашем случае Re = 49, то
66
Принимаем количество
поглотителе при данной
вещества, максимально
температуре,
α0 = 175 г/кг
сорбируемое
и
величину
3
концентрации поглощаемого вещества на входе в адсорбер Сх = 2,5 г/м .
Рассчитываем удельную поверхность адсорбента:
Определяем концентрацию паров этилового спирта на выходе из
аппарата:
Cк = C0 ⋅ (1− η)= 11⋅ (1− 0,99) = 0,11 г/м3,
где η – эффективность очистки.
Находим продолжительность защитного действия адсорбера:
Полученные в результате расчета параметры обеспечивают заданный режим
работы адсорбера в течение более чем 8 часов. В целях экономии сорбента можно
уменьшить высоту его слоя.
3.5 Рекомендации по снижению воздействия ООО «Инструмент-сервис» на
окружающую среду
В
процессе
проведенного
анализа
условий
функционирования
приборостроительного предприятия на примере ООО «Инструмент-сервис» были
сформированы рекомендации по снижению воздействия предприятия на
атмосферу:
− усовершенствовать технологический процесс производства деталей;
67
− разработать
новые
технологии,
исключающие
или
значительно
сокращающие образование выбросов;
− внедрить очистных сооружение с эффективной системой улавливания пыли
и очистки атмосферного воздуха;
− осуществлять регулярный контроль выбросов загрязняющих веществ.
− снизить концентрацию вредных веществ. Для этого, необходимо регулярно
проводить мероприятия по поддержанию циклонных аппаратов в рабочем
состоянии (проведение осмотров, чистка внутренних поверхностей от налипших
частиц и т.д), проводить пылеулавливающие мероприятия на местах образования
пыли, препятствуя тем самым образованию запыленности как на местах, так и в
воздухе прилежащей зоны.
− применять альтернативные виды используемых материалов (краска,
растворитель, лак).
Следуя вышеперечисленным рекомендациям, предприятию удастся снизить
нагрузку на атмосферный воздух.
68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проблема защиты окружающей среды встала перед человечеством
сравнительно недавно. В настоящее время происходит огромное количество
вредных выбросов в окружающую среду, что наносит вред здоровью населения и
негативно
воздействует
на
окружающую
среду.
В
данной
работе
мы
рассматривали негативное влияние на окружающую среду на примере ООО
«Инструмент-сервис».
В ходе проведения данной работы, в первой главе была рассмотрена
структура предприятия и цикл производства деталей, проанализирована степень
воздействие ООО «Инструмент-сервис» на окружающую среду и выявлено, что
негативное воздействие на атмосферный воздух имеют многие участки, но
малярный участок приводит к наибольшему загрязнению атмосферы. Это связано
с тем, что при окрашивании делателей в воздух рабочей зоны выделяются
различные вредные вещества. Каждый используемый материал, содержит в себе
компоненты, которые наносят вред не только здоровью работников, но и
атмосферному воздуху.
Во второй главе с целью автоматизации прогнозирования количества
выбросов ЗВ был проведен метод имитационной прогонки с помощью
программы-калькулятора для расчета выброса загрязняющих веществ. Используя
данную программу, я рассчитала выбросы ЗВ от разных марок красок,
растворителей и лака. Исходя из данных диаграмм, мы можем спрогнозировать
динамику выброса загрязняющих веществ при использовании разных марок
краски и лака. Для предотвращения выбросов в третьей главе были
проанализированы типы очистных установок и произведен расчет данных
установок. Для очитски атмосферного воздуха мы предалагаем установить циклон
ЦН-11 и адсорбер с неподвижным слоем адсорбента, так как данные виды
установок являются наиболее эффективными для улавливания пыли краски и
аэрозолей.
На основании проведенной работы были предложены рекомендации по
снижению воздействия предприятия на атмосферу:
69
−
усовершенствовать технологический процесс производства деталей;
−
разработать новые технологий, исключающие или значительно
сокращающих образование выбросов;
−
внедрить очистных сооружение с эффективной системой улавливания
пыли и очистки атмосферного воздуха;
−
регулярно осуществлять контроль выбросов загрязняющих веществ;
−
снизить концентрацию вредных веществ.
Для этого, необходимо
регулярно проводить мероприятия по поддержанию циклонных аппаратов в
рабочем состоянии (проведение осмотров, чистка внутренних поверхностей от
налипших частиц и т.д), проводить пылеулавливающие мероприятия на местах
образования пыли, препятствуя тем самым образованию запыленности как на
местах, так и в воздухе прилежащей зоны.
−
применять альтернативные виды используемых материалов (краска,
растворитель, лак).
70
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1.
Вальдберг А.Ю.. Процессы и аппараты защиты окружающей среды.
Защита атмосферы. Учебное пособие [текст]/ Вальдберг А.Ю.,
Н.Е.
Николайкина – Москва: Дрофа, 2008. – 240 с.
2.
Вахнин М.П. Производство силикатного кирпича. Учебное пособие
[текст] / Вахин М.П. - Москва: Москва высшая школа, 1989. - 200 с.
3.
Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты пылеочистки. Учебное пособие
[текст] / А.Г. Ветошкин - Пенза: Пенза .гос.ун-та, 2005.-640с.
4.
Щербакова Е.В. Методика очистки сточных вод от маслосодержащих
и взвешенных примесей. Учебно-методическая пособие [текст] / Е.В.
Щербакова.-Орел: Орел ГТУ, 2006,-70с\
5.
В.И. Вигдорович Экология. Химические аспекты и проблемы: Учеб.
пособие. Ч. I. // Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е./ Экология. Тамбов: Тамб. гос.
пед. ин-т, 1994. 150 с.
6.
Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ
при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч, Москва:
Московское отделение Гидрометеоиздата – 1985, 31с.
7.
ГОСТ 17.2.1.01-76. Охрана природы. Атмосфера. Классификация
выбросов по составу.
8.
ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны.
9.
ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие
требования безопасности.
10.
Щербакова, Е.В. Безопасность жизнедеятельности. Примеры и задачи.
Учебное пособие. [Текст] / Е.В. Щербакова // Орел: Орел-ГТУ, 2006 - 206 с.
11.
и
Щербакова Е.В., Борисова И.В. Основы производственной санитарии
гигиене
труда.
Санитарно-гигиеническая
оценка
условий
труда:
методические указания по выполнению курсовой работы//Орёл: ОрёлГТУ, 2010.
71
12.
СанПиН
2.2.4.1294-03
«Гигиенические требования к аэроионному
составу воздуха производственных и общественных помещений»
13.
Сафронов
В.В.,
Щербакова
Е.В.
Расчет
и
проектирование
теплозащитных средств// Орёл: ОрёлГТУ, -2004.
14.
Гост
12.1.005-88
«Общие
санитарно-гигиенические
требования
к воздуху рабочей зоны»
15.
ГОСТ 12.3.004-75* «ССБТ. Термическая обработка металлов. Общие
требования безопасности».
16.
Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности. Учеб. Для вузов [Текст]
/ С.В. Белов // М.: Высш. Шк., 2007 – 616 с., ил.
17.
Русак, О.Н. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие
[Текст] / О.Н. Русак, К.Р. Малаян, Н.Г. Занько // СПб.: Издательство «Лань»,
2007 – 448 с.
18.
условий
Р 2.2.755-99 «Гигиенические критерии оценки и классификация
труда
по
показателям
вредности
и
опасности
факторов
производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса»
19.
Р 2.2.2006-05 «Руководство, по гигиенической оценке, факторов
рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий
труда».
20.
ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны» устанавливает предельно допустимые концентрации
(ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа