Доклад. Любимкиной.Тема 15 исправленная. Амурский государственный университет
 Скачать 144.25 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФГБОУ ВО «АМГУ») Факультет инженерно-физический Кафедра безопасности жизнедеятельности Направление подготовки 20.03.01 – Техносферная безопасность Профиль: Безопасность жизнедеятельности в техносфере ДОКЛАД: «Предложите средства очистки выбросов от литейного цеха. Дайте обоснование и укажите необходимые данные для подбора соответствующего оборудования» Исполнитель студент группы 913-об ____________________ Любимкина А.В. (подпись, дата) Благовещенск 2021 Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения и одним из наиболее экологически неблагоприятных. Для него характерны сложность и многообразие способов литья, технологических процессов, применяемых материалов. В литейном производстве применяется более 100 технологических процессов, более 40 видов связующих, более 200 противопригарных покрытий, это привело к тому, что в воздухе рабочей зоны встречается до 50 вредных веществ, регламентированных санитарными нормами. Например, при производстве 1т чугунных отливок выделяется: 10-30 кг - пыли; 200-300 кг - оксида углерода; 1-2 кг - оксида азота и серы; 0,5-1.5 г - фенола, формальдегида, цианидов и др.; 3 м3 - загрязненных сточных вод может поступить в водный бассейн; 0,7-1,2 т - отработанных смесей в отвал. Основной составляющей пыли в литейных цехах является кремнезем. Пыль образуется при приготовлении и регенерации формовочных и стержневых смесей, плавке литейных сплавов в различных плавильных агрегатах, выпуске жидкого металла из печи, внепечной обработке его и заливке в формы, на участке выбивки отливок, в процессе обрубки и очистки литья, при подготовке и транспортировке исходных сыпучих материалов В воздушной среде литейных цехов кроме пыли в больших количествах находятся окись углерода, углекислый и сернистый газ, азот и его окись, водород, аэрозоли, насыщенные окислами железа и марганца, пары углеводородов и др. Их источниками являются плавильные агрегаты, печи термической обработки, сушила для форм, стержней и ковшей и т.п. Вредные вещества литейного производства, попадая в окружающую среду, представляют угрозу окружающей природе, что сказывается на урожайности сельхозкультур и продуктивности животных. Жидкие стоки представляют опасность для питьевого водоснабжения. Твердые отходы образуют ограниченную номенклатуру. Наличие и количество того или иного вещества в воздухе рабочих зон определяется применяемыми технологическими процессами, исходным материалом и другими факторами. В литейных цехах имеются существенные источники неорганизованных и организованных выбросов в воздух вредных газов и пыли. Чугунное и стальное литье производится в вагранках и дуговых электропечах. Для предотвращения пылевыделения на пылящем оборудовании предусматривают различные по конструкции укрытия, из-под которых производят отсос воздуха. Такие вентиляционные системы называют аспирационными. Отсасываемый воздух перед выбросами в атмосферу должен подвергаться очистке. В этом воздухе, как правило, большое количество кремнийсодержащей пыли, а также частицы глинозема, доломита, известняка, угля и других веществ, как в твердом, так и в газообразном состоянии. Для очистки аспирационного воздуха от пыли широко используются сухие и мокрые циклоны, рукавные тканевые фильтры и другие аппараты, выбор которых зависит от размера частиц пыли и ее количества. Большое количество пыли и вредных газов поступает в воздух рабочей зоны и в атмосферный воздух от работающих вагранок. Выбросы в атмосферу. Пыль и твердые частицы возникают на каждой стадии технологического процесса и состоят из минеральных оксидов, металлов (марганца и свинца) и оксидов металлов. Пыль выделяется при термических (плавильная печь) и физико-химических технологических процессах - например, формование и производство стержня, а также при механических действиях, таких, как погрузка/разгрузка сырья, в основном песка, а также процессы выбивки отливки и доводки. Меры по предотвращению и снижению неорганизованных выбросов пыли включают следующее: использование пневматических конвейерных систем, в частности, для транспортировки и подачи присадок на производственный участок; использование закрытых конвейеров с подавлением пыли в пунктах погрузки/разгрузки; очистку возвратной ленты в системе ленточных конвейеров для удаления сухой грязи; использование закрытых бункеров для хранения насыпных порошковых материалов; проведение регулярного технического обслуживания установки и поддержание чистоты и порядка для сведения к минимуму небольших утечек и разливов. Метод основан на осаждении частиц пыли под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока: -степень очистки газа от пыли в этих аппаратах обычно не превышает 30—40%; -используют только для предварительной, грубой очистки газов, содержащих частицы пыли относительно больших размеров (>100 мкм); -Достоинства: имеет низкое аэродинамическое сопротивление и, поэтому проста и дешева в эксплуатации; -Недостатки: громоздкость и низкая степень очистки  Схема пылеосадительной камеры В процессе плавления выбросы твердых частиц (ТЧ) в виде пыли, частиц металла и паров оксидов металла меняются в зависимости от типа печи, топлива, расплавляемого металла и характеристик плавки. Вагранки выбрасывают самые значительные количества твердых частиц (кокса, летучей золы, кремнезема, ржавчины и известняка). Электродуговые печи (ЭДП) также служат источником значительных количеств ТЧ при загрузке, в начале плавки, во время кислородного дутья и на стадии обезуглероживания. - Методы, позволяющие предотвращать загрязнение: Использование, по возможности, индукционных электропечей; Применение мартеновских печей больше не считается надлежащим методом производства для плавки стали, и его следует избегать; Необходимо избегать использования традиционной технологии вагранок. При их использовании следует применять усовершенствованные технологии для уменьшения загрузки кокса, в том числе: использование кислородного дутья или обогащение кислородом воздушного дутья; перегрев воздуха дутья в вагранках на горячем дутье; использование бескоксовых вагранок; использование в плавильных печах технологий, которые позволяют снизить потребление энергии; установку вытяжных колпаков для отходящих газов вагранок, кожухов с вытяжными зонтами для электродуговых печей (ЭДП) и вытяжных крышек для электроиндукционных печей с целью снижения неорганизованных выбросов; использование технологий борьбы с пылью включает установку рукавных фильтров и циклонов для снижения выбросов пыли в процессе плавки. Для улавливания водорастворимых веществ (диоксид серы (SO2) и хлориды) используем мокрые скрубберы. Использование циклонов для предварительной обработки и применение рукавных фильтров обычно позволяет снижать уровень выбросов до 10 мг/Нм3 и ниже. Центробежные пылеуловители (циклоны). Запыленный газ с незначительной скорость, поступая по касательной в корпус циклона, приобретает вращательное движение. При этом частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются в крайние слои газа и движутся вместе с ними вниз по спирали вдоль стенок циклона. Взвешенные частицы пыли выносятся через пылеотводящий патрубок. Основные характеристики: - Эффективность улавливания 70-80 %. - отсутствие движущихся частей; - надежность работы при температурах до 500ОС; - возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклона специальными покрытиями; - улавливание пыли в сухом виде; - почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата; - возможность улавливания частиц от 5 и более мкм - простота изготовления. Недостатки циклонов: - высокое гидравлическое сопротивление; - относительно низкая эффективность улавливания частиц размером менее 5 мкм; - невозможность использования для очистки газов от липких загрязнений.  Схема циклонаОксиды азота. Выброс оксидов азота (NOX) вызван высокой температурой печи и окислением азота. Снижения выбросов можно добиться путем изменения основного технологического процесса и вторичной технологии очистки в месте выброса. Методы предотвращения и контроля загрязнения включают в себя следующее: использование обогащения кислородом в процессе сжигания; использование, по возможности, горелок с низким выходом NOX в топливосжигающих печах; Оксиды серы. Присутствие оксидов серы (SOX) в отходящих газах из плавильных печей зависит от содержания серы в топливе и технологическом коксе. Выбросы диоксида серы (SO2) происходят в газах, отходящих от вагранок и вращающихся печей. К другим источникам выбросов относятся процессы закалки газовым пламенем при производстве форм истержней с химически связанным песком и при плавке магния (Mg). - Методы предотвращения загрязнения и борьбы с ним для снижения выбросов SO2 включают следующее: выбор сырья и металлолома с низким содержанием серы; использование топлива с низким содержанием серы; установку газовых мокрых скрубберов перед сухими скрубберами в рамках специализированной системы сбора пыли и пылеудаления. Скрубберы. Принцип действия скруббера довольно прост: в трубу Вентури, оснащенную форсунками для подачи жидкости, поступает загрязненный газ. Сечение конуса сужается, заставляя смесь газа и жидкости двигаться быстрее – возникает эффект турбулентности. Турбулентность дробит поток на мельчайшие капельки, на поверхности которых оседают частицы. По мере поступления потока в расширяющуюся часть аппарата, его скорость снижается, турбулентность падает. Жидкость собирается в крупные капли и оседает на дно под действием силы тяжести, а очищенный газ снова подается в атмосферу. Скруббер способен удалять из потока газа до 99% тонкодисперсной пыли, размеры частиц которой находятся в диапазоне 1.5 до 0.5 мкм. Преимуществом такого скруббера является простота устройства и способность очищать газ от тумана.  Схема скруббера Монооксид углерода. Наиболее значительным источником монооксида углерода (CO) служат отходящие газы от вагранок и ЭДП. Присутствие CO в отходящих газах из вагранок определяется самим ваграночным процессом. В ЭДП CO образуется в результате окисления графитовых электродов и углерода из металлической ванны на стадии плавки и рафинирования. Методы предотвращения загрязнения и борьбы с ним для снижения выбросов CO включают следующее: использование электроиндукционных печей; повышение тепловой эффективности технологического процесса; использование камер дожигания в установках пылеудаления из отходящих газов вагранок и ЭДП; герметизацию линий разливки металла с установкой приданных вытяжных вентиляторов. Хлориды и фториды присутствуют в малых количествах в отходящих газах из плавильных печей и образуются из флюса. Предотвращение и снижение выбросов хлоридов и фторидов следует проводить на стадии сухого пылеудаления или в процессе использования технологии мокрых скрубберов, устанавливаемых для борьбы с выбросами твердых частиц и оксида серы. Летучие органические вещества (ЛОС) и другие опасные вещества, загрязняющие атмосферу. Выбросы ЛОС, состоящие в основном из растворителей (например, BTEX - бензол, толуол, этилбензол и ксилолы) и других органических веществ (фенолы и формальдегид) в первую очередь образуются при использовании смол, органических растворителей или покрытий на органической основе при изготовлении форм и стержней. Выбросы вредных органических веществ, загрязняющих воздух, могут также происходить при разливке, охлаждении и выбивке из сырых или самоотверждающихся литейных форм в результате термического разложения органических веществ (углеродсодержащих присадок, присутствующих в сырых литейных формах и различных связующих для стержней). Методы предотвращения и снижения загрязнения ЛОС и другими опасными загрязнителями атмосферы включают в себя следующее: сведение к минимуму использования связующих и смол за счет оптимизации управления технологическим процессом и применения материалов в операциях смешивания и за счет регулирования температуры; оптимизацию регулирования температуры при производстве стержней; сведение к минимуму использования отверждающих газов для получаемых в холодном ящике связующих; использование систем холодного ящика (например, поглощение на активированном угле, сжигание, химическая очистка в скруббере или биологическое фильтрование) для переработки отходящих аминов; использование систем сбора (например, вытяжных зонтов) для удаления ЛОС, образующихся при приготовлении химически связанного песка, в дополнение к разливке, охлаждению и выбивке. При производстве цветных металлов твердые частицы могут содержать медь, алюминий, свинец, олово и цинк. Присутствие металлов в выбросах твердых частиц оказывается особенно существенным при получении сплавов и при введении присадок. Например, добавление магния к расплаву металла для получения ковкого чугуна может приводить к химической реакции с выделением оксида магния и паров металла. Для борьбы с выбросами твердых частиц металла следует использовать высокоэффективные методы удаления пыли. С выбросами газообразных металлов следует бороться с помощью установки сухих и полусухих скрубберов в сочетании с методами удаления пыли. Парниковые газы (ПГ). Процесс литья требует больших затрат энергии и приводит к существенным выбросам диоксида углерода (CO2), связанным в первую очередь со сжиганием топлива. Рекомендуемые методы предотвращения выбросов диоксида углерода (CO2) и борьбы с ними включают следующее: замена традиционных вагранок электроиндукционными, бескоксовыми вагранками или вагранками с кислородным дутьем. Использование среднечастотной мощности в электроиндукционных печах; использования тепла отходящих газов с помощью подходящих теплообменников для производства горячей воды, горячего воздуха и/или пара; осуществление требуемого регламента эксплуатации и технического обслуживания оборудования и исключение частичной загрузки оборудования; подогрев металлолома перед его использованием; выбор топлива с низким отношением содержания углерода к теплотворной способности. К твердым отходам относятся отработанный песок, шлак от сероочистки и плавки, пыль, собранная в системах снижения токсичности выбросов, отходы огнеупоров, а также жидкость и отстой из скрубберов. Общие методы обращения с отходами, возникающими в литейном производстве, включают в себя выбор, проектирование и строительство участков хранения металла, пыли, получаемой при очистке фильтров, отходов огнеупоров, шлака и отработанного песка с должным учетом геологических и гидрогеологических условий, чтобы избежать возможного загрязнения за счет выноса тяжелых металлов. Места погрузки/разгрузки и участки хранения реактивов (например, смол и связующих) должны быть спроектированы так, чтобы сводить к минимуму риск их разлива. Рекомендуемые методы предотвращения загрязнения отходами песка и борьбы с ним включают следующее: возможность внешнего вторичного использования отработанного песка (например, в качестве материала для бетона и дорожного покрытия и для производства кирпича, бетонной отсыпки и строительной засыпки); сырую формовочную смесь следует вторично использовать после отделения ее от металлической отливки и регенерации. Пыль из очистного оборудования (для борьбы с выбросами) может содержать цинк, свинец, никель, кадмий, медь, алюминий, олово, хром и другие металлы, и ее можно считать опасными отходами. Пыль из оборудования для борьбы с выбросами в литейном производстве цветных металлов часто содержит достаточно большие количества металлов, поэтому выделение этих металлов является экономически выгодным. Пыль из фильтров следует в максимально возможной степени направлять обратно в печь. Это позволяет с помощью вторичной переработки пыли выделять металлы и сводит к минимуму размещение пыли на полигонах. Методы предотвращения загрязнения отходами шлака и борьбы с ним включают следующее: снижение температуры плавки металла; оптимизация использования флюсов и огнеупорного покрытия; необходимо вторично использовать шлак и извлекать из него ценные металлы. К вариантам вторичного применения могут, в зависимости от характеристик шлака, относиться: производство блоков, использование в качестве материала дорожного основания и крупного заполнителя. В литейных цехах производственную воду расходуют на охлаждение оборудования, гидрорегенерацию песка, очистку вентиляционного воздуха, ваграночных газов, грануляцию шлаков, для транспортирования отработанных смесей, гидравлической и электрогидравлической очистки отливок и т.п. Воды, используемые для охлаждения оборудования, загрязняются остатками масел. Основными видами загрязнений сточных вод, образующихся в результате процессов гидрорегенерации песка, очистки вентиляционного воздуха, ваграночных газов, грануляцию шлаков, для транспортирования отработанных смесей, гидравлической и электрогидравлической очистки отливок являются песок, окалина, пыль, флюсы и т. п. Массовая концентрация взвесей в сточных водах может достигать 3000 мг/л. Производственные сточные воды (ПСВ) подразделяются на условно чистые (ПСВу) и грязные (ПСВг). Условно чистые – это воды, которыми охлаждается технологическое оборудование. После охлаждения в заводских прудах или градирнях воды очищают от механических загрязнений и масел, а затем возвращают в производство с ограниченной добавкой свежей воды. Химический состав и свойства условно чистой воды зависят от организации технологического процесса. Методы предотвращения загрязнения стоками с литейных производств включают в себя следующее: установку замкнутых контуров для охлаждающей воды, чтобы снизить потребление и сброс воды; Предприятия, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, должны быть оснащены сооружениями, оборудованием и аппаратурой для очистки выбросов в атмосферу, средствами контроля за количеством и составом выбрасываемых загрязняющих веществ. Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на следующие типы: пылеуловители (сухие, мокрые, электрические, фильтры,); туманоуловители (низкоскоростные, высоко- скоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты много- ступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Работа аппаратов очистки газовоздушных выбросов характеризуется следующими основными параметрами: эффективностью очистки, гидравлическим сопротивлением, потребляемой мощностью. Расчет необходимой степени очистки выбросов от загрязняющих веществ Как уже упоминалось выше, неорганические выбросы превышают предельно допустимые, следовательно, необходимо провести расчет эффективности очистных сооружений, которые должны действовать на предприятии. Э=(М−ПДВ)/М∗100% М-фактичекский выброс (т/год) ПДВ- предельно допустимый выброс |