Защита окружающей среды в производстве порохов и твердых ракетных топ
..pdf10% -ныйрастворПХА сГМУ
Отработан ный активи рованный уголь
Емкостьсборник
Конден
сатор
|
Выпар |
|
I |
ной |
|
аппа |
Кристал |
|
I |
рат |
|
|
лизатор |
|
|
|
Вакуум-
Емкость
Емкостьсборник
Монжус
Рис. 0.7. Технологическая схема |
Дистилли |
регенерации окислителя |
рованная |
вода |
ведена на рис. 6.7. Исходным сырьем для регенера ции окислителя (перхлората аммония) служат из мельченное смесевое топливо и рабочая жидкость, содержащая примерно 10 % растворенного окисли теля, с гидромониторной установки.
Технологией регенерации окислителя предусмат риваются следующие операции: выщелачивание окислителя из измельченного топлива водой, фильт рация раствора, очистка раствора активированным углем, выпаривание воды, кристаллизация окислите ля и укупорка его после прохождения через вакуумфильтр. Кроме регенерированного окислителя на установке получаются шлам после выщелачивания топлива и дистиллированная вода.
При гидроразмыве СРТТ газовые выбросы в ат мосферу незначительны. Экология этого процесса связана с образующейся технологической водой, которая насыщается растворимыми компонентами топлива, и использованием или ликвидацией измель ченного топлива. Для обеспечения экологической безопасности технологии гидроразмыва топлива крупных РДТТ необходимо:
организовать замкнутый оборот технологичес ких вод с очисткой от взвешенных и растворенных веществ;
использовать измельченное топливо для изготов ления промышленных ВВ или для регенерации ис ходных компонентов топлива (с утилизацией или сжиганием на специальных установках шлама, ос тающегося после удаления отдельных компонентов топлива);
исключить аварийные случаи с разливом загряз ненных технологических вод и выбросом вредных веществ в окружающую среду.
6.4. СЖИГАНИЕ РДТГ НА ПОЛУЗАКРЫТЫХ СТЕНДАХ
с уловом в р е д н ы х продуктов
СГОРАНИЯ
Горение топлива на открытых стендах и полиго нах, а также при запусках ракет, сопровождается выделением в окружающую среду значительного ко личества продуктов сгорания, в том числе вредных.
Например, продукты сгорания одного из видов смесевого топлива, используемого для двигателей ракет стратегического назначения, имеет следую щий состав (табл 6.4).
Как видно из таблицы, продукты сгорания СРТТ содержат такие вредные вещества, как хлористый водород, оксид углерода, хлор, оксиды алюминия идр.
С целью защиты окружающей среды разработа ны технологические процессы и оборудование, ко торые позволяют улавливать и обезвреживать вред ные продукты сгорания зарядов РДТТ, сжигаемых в полузакрытом боксе (камере).
|
Таблица 6.4 |
|
|
Продукты |
Содержание |
Продукты |
Содержание |
в продуктах |
в продуктах |
||
сгорания |
сгорания, |
сгорания |
сгорания, |
|
|
||
|
г/кг топлива |
|
г/кг топлива |
А103 (конден |
327 |
О |
2,2 |
сированный) |
|
|
|
НС1 |
163 |
Н |
3,8 |
СО |
211,6 |
СГ |
39,9 |
со2 |
20,7 |
ОН" |
10,6 |
Н2 |
20,5 |
А1С+ |
17,4 |
н2о |
86,4 |
А1С12 |
2,4 |
м2 |
83,1 |
А10Н+ + |
3,0 |
Предложены и реализованы две схемы сжигания РДТТ на полузакрытых стендах с уловом и нейтра лизацией вредных выбросов:
1. Сжигание РДТТ с соплом при высоком давле нии (рис. 6.8).
2. Сжигание РДТТ без сопла при низком давле нии (рис. 6.9).
Экологически чистый закрытый стенд для сжига ния РДТТ с соплом предусматривает охлаждение и обезвреживание продуктов сгорания в газожидко стном эжекторе, в который под давлением поступа ет нейтрализующая жидкость (водный раствор ще лочи). РДТТ устанавливается в огневом боксе и пристыковывается с газожидкостным эжектором, в который направляются продукты горения топлива. В процессе работы двигателя в газожидкостный эжек тор подается орошающая жидкость под давлением, создаваемым в аккумуляторе сжатого газа. При этом происходит охлаждение горячих газов и нейт рализация хлористого водорода и других кислых продуктов.
Модуль впрыска нейтрализующего раствора в га зовый поток обеспечивает подачу до 10 кг жидкос ти на 1 кг газов. Продукты сгорания из газожидко стного эжектора поступают в сборник-резервуар, где происходит отделение и выхлоп газов, а также осаждение твердых отходов. Жидкие отходы из ре зервуара перекачиваются в здание переработки твердых отходов и очистки сточных вод. При ути лизации продуктов сгорания получаются оксид алюминия и хлорид натрия.
Эффективность системы улова и очистки про дуктов сгорания СРТТ закрытого стенда может быть достигнута по хлористому водороду до 98 %, — по оксиду алюминия до 99 %.
Одновременно на стенде при сжигании РДТТ обеспечивается шумоглушение и факелогашение.
Рис. 6.9. Схема сжи гания РДТТ в закры той камере с уловом вредных продуктов сгорания, предложен ная фирмой "Локхид
Мартин" (США):
1 — камера сжига ния, 2 — сжигаемый РДТТ, 3 — емкость для щелочного рас твора, 4 — скруббер для охлаждения га зов и очистки от ме ханических приме сей, 5 — скруббер для очистки газов от кис лых веществ, 6 — ем кость для регенера ционного щелочного раствора, 7 — насосы системы циркуляции,
8—узел очистки жид ких отходов (фильтр),
9— узел извлече ния соли, 10 — узел
извлечения оксида алюминия
Установка по сжиганию РДТТ в закрытой камере с уловом вредных продуктов сгорания, предложен ная и реализуемая американской фирмой "Локхид Мартин" (см. рис. 6.9), предусматривает сжигание заряда РД без сопла при низком давлении (1—3 кг/см2 избыточного давления). РДТТ устанав ливается в полузакрытой камере сжигания. В про цессе горения заряда газовый поток охлаждается за счет подачи в камеру щелочного раствора. Корпус РД орошается водой. Газы из камеры сжигания на правляются в первый скруббер для охлаждения и очистки от механических примесей, а затем посту пают во второй скруббер для очистки от кислых веществ путем нейтрализации щелочным раствором (рис. 6.10). После второго скруббера очищенные га зы выбрасываются в атмосферу. Температура отхо дящих дымовых газов около 100 °С.
Рис. 6.10. Скрубберы первичной (а) и вторичной (б) очистки продук тов сгорания
Жидкие и твердые отходы из камеры сжигания и скрубберов подаются в систему очистки жидких и твердых отходов. Из твердых отходов извлекаются утилизируемые продукты — оксид алюминия и хло рид натрия.
Щелочной раствор, подаваемый в камеру сжига ния и скрубберы, обеспечивает нейтрализацию до 95 % хлористого водорода, образующегося при сжи гании СРТТ.
Внедрение закрытых стендов с уловом и нейтра лизацией вредных продуктов сгорания СРТТ значи тельно сокращает выброс в атмосферу хлористого водорода и хлора.
В связи с тем, что для нейтрализации вредных продуктов сгорания топлива в процессе использу ются дополнительные ингредиенты, в результате ликвидации РДТТ методом сжигания газообразных и твердых отходов образуется больше, чем масса сжигаемого топлива [53]. Примерно 50 % отходов представляют собой газообразные вещества, кото рые попадают в атмосферу. Остальные отходы — твердые вещества, в основном оксид алюминия и хлорид натрия, которые могут быть утилизированы (например, оксид алюминия — для получения ко рунда, хлорид натрия — для производства гипохло рита натрия). Однако для этого требуется создание технологических процессов очистки и переработки их в коммерческую продукцию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Пороховые предприятия представляют потенци альную опасность для окружающей среды. Это вы звано тем, что в производствах используются ток сичные химические компоненты, на отдельных фа зах производства физико-химические процессы со провождаются выделением газообразных вредных веществ; при проведении некоторых процессов об разуется значительное количество сточных вод, за грязненных вредными ингредиентами; в процессе производства возникают отходы сырья, полуфабри катов и специальной продукции, при уничтожении которых также выделяются вредные вещества. Предприятия могут нанести ощутимый вред окру жающей среде в аварийных случаях и при залповых выбросах неочищенных отходящих газов, разливе жидких вредных веществ.
Поэтому в пороховой промышленности всегда большое внимание уделялось природоохранным ме роприятиям. Предприятия строились и эксплуатиро вались с учетом специально разработанных правил, предусматривающих меры по обеспечению техни ческой и экологической безопасности производства, соблюдению санитарных норм.
Наряду с совершенствованием технологии основ ных производств, разрабатывались и внедрялись специальные процессы и оборудование с целью уло ва, нейтрализации вредных выбросов и утилизации ценных компонентов. Разработаны оригинальные установки для улова паров и тумана азотной и сер ной кислот, оксидов азота и серы на производствах
нитратов целлюлозы, рекуперационные установки для улова спирто-эфирной смеси на производстве пироксилиновых порохов, оборудование и техноло гии для локальной и общей очистки сточных вод пороховых производств и др.
В данной книге в основном описаны типовые процессы по очистке отходящих газов и сбрасывае мых сточных вод, внедренные на ряде предприя тий отрасли с положительным эффектом. В то же время в книге не нашли отражения некоторые раз работки и действующие установки, имеющиеся на предприятиях, по очистке выбросов отдельных про цессов.
В целом экологические проблемы для ряда поро ховых предприятий остаются актуальными. С уче том фона, создаваемого деятельностью других пред приятий региона, задача обеспечения ПДК и ПДВ по отдельным веществам для некоторых пороховых предприятий, особенно в случае их полной загруз ки, остается не до конца решенной.
С принятием в последние годы новых законода тельных актов — водного кодекса и Федеральных законов, направленных на защиту окружающей среды, актуальность экологических вопросов возра стает. В связи с введением платы за загрязнение окружающей среды выбросы вредных производст венных отходов становятся экономически не выгод ными. Предприятиям необходимо внедрять установ ки по очистке газообразных выбросов, сточных вод с организацией водооборота, максимально утилизи ровать отходы, используя новые разработки и до стижения в этой области, имеющиеся в пороховой отрасли и смежных отраслях. Улов, нейтрализация и утилизация содержащихся в отходящих газах, сточ ных водах и твердых отходах токсичных веществ в ряде случаев может быть экономически выгодным, так как при этом, не только предотвращается за-