Зміст структурних частин курсовОго проекту, що виконується на тему: „екологічна раціоналізація технології очищення газопилових викидів”

Вступ. У ньому необхідно дати оцінку стану проблеми, що вирішується, навести основні вихідні дані, які будуть використані під час роботи, та чітко сформулювати мету, що досягається виконанням даного курсового проекту. Вступ пишуть на основі літературних даних, відомостей, отриманих на лекціях за спеціальністю, даних, зібраних під час проходження виробничої практики. Тут слід окреслити актуальність вирішуваної проблеми, визначити головні напрямки розв’язування поставлених завдань. Якщо метою курсового проекту є розроблення заходів щодо реконструкції діючих очисних споруд та пристроїв, то необхідно вказати, чим даний проект буде відрізнятися від базового варіанта.

Розділ 1. Забруднення атмосферного повітря, нормативи та вимоги до його якості

Відповідно до вибраної теми курсового проекту, даний підрозділ повинен містити відомості з нормування якості атмосферного повітря. В ньому необхідно навести характеристику існуючих нормативів якості атмосферного повітря, вимоги до якості повітря населених пунктів, рекреаційних зон і територій, виробничих та побутових приміщень тощо. Обов’язково слід навести перелік нормативно-правових актів та нормативно – технічної документації, що регламентують якість атмосферного повітря.

Під якістю атмосферного повітря розуміють сукупність властивостей атмосфери, які визначають ступінь впливу фізичних, хімічних і біологічних факторів на людей, рослинний і тваринний світ, а також на матеріали, конструкції і навколишнє середовище в цілому.

Згідно з прийнятим у 2001 р. Законом України «Про охорону атмосферного повітря» під забрудненням атмосферного повітря розуміють зміну його складу і властивостей у результаті надходження або утворення в ньому фізичних, біологічних факторів і (або) хімічних сполук, які можуть несприятливо впливати на здоров’я людини та стан навколишнього природного середовища. При цьому забруднюючими речовинами вважаються речовини хімічного чи біологічного походження, що присутні або надходять в атмосферне повітря і можуть прямо або опосередковано негативно впливати на здоров’я людини та стан довкілля.

Для оцінки ступеня забруднення атмосферного повітря застосовують нормативи якості атмосферного повітря, якими є гранично допустимі максимальні величини вмісту в ньому забруднюючих речовин, і які дають змогу сформулювати вимоги до очисних споруд та визначити санітарно-захисну зону об’єкта господарської діяльності.

Згідно з чинним законодавством України під атмосферним повітрям розуміють природну суміш газів, що знаходиться за межами житлових, виробничих та інших приміщень.

Технологічний норматив припустимого викиду забруднюючої речовини – гранично допустимий викид забруднюючої речовини або суміші цих речовин, який визначається в місці його виходу з устаткування;

Норматив вмісту забруднюючої речовини у відпрацьованих газах пересувного джерела – гранично допустима кількість забруднюючої речовини у відпрацьованих газах пересувного джерела, що відводяться в атмосферне повітря.

Гранично допустима концентрація (ГДК) – норматив, що встановлює концентрації шкідливих речовин в одиниці об’єму повітря, які при дії протягом визначеного проміжку часу практично не впливають на здоров’я людини і не викликають несприятливих наслідків у її нащадків. Для визначення якості атмосферного повітря послуговуються двома ГДК – максимально разовою (ГДКмр) і середньодобовою (ГДКсд).

Максимальна разова гранично допустима концентрація ГДКмр встановлюється з метою попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття неприємних запахів, чхання, алергічних явищ, зміни біоелектричної активності головного мозку, світлової чутливості ока тощо) через подразнення рецепторів органів дихання та чуття при короткочасній (до 20 хвилин) дії атмосферних домішок. У зв’язку з тим, що концентрації забруднень в атмосферному повітрі не постійні в часі і змінюються залежно від метеорологічних умов, рельєфу місцевості, характеру викиду, виду та щільності забудови тощо, відповідно до вимог стандартів разові проби повітря необхідно відбирати регулярно декілька разів за добу протягом короткого проміжку часу (20...30 хвилин). Найбільше значення вмісту забруднюючої домішки в атмосферному повітрі, отримане при аналізі багаторазово відібраних проб, називають максимальною разовою концентрацією. Поняття ГДКмр використовують при встановленні науково-технічних нормативів - гранично допустимих викидів шкідливих речовин: у результаті розсіювання домішок у повітрі концентрація шкідливої речовини на межі санітарно-захисної зони підприємства в будь-який момент часу, у тому числі й при несприятливих метеорологічних умовах, не повинна перевищувати ГДКмр.

Середньодобова ГДКсд речовини встановлюється для попередження загальнотоксичної, канцерогенної, мутагенної та іншої прямої чи опосередкованої дії забруднювача на живий організм. Середньодобова концентрація речовини визначається як середнє арифметичне значень разових концентрацій, для яких вказана тривалість відбору, або як вміст шкідливої домішки в пробах атмосферного повітря, що відбираються протягом 24 годин безперервно чи з однаковими інтервалами між відборами однакової тривалості, але не менше 4-х разів. Як правило, оцінки середньодобових і максимальних разових концентрацій відносяться як 1/10.

Для робочої зони (під якою розуміють простір на висоті 2 м від підлоги, де знаходяться місця постійного чи тимчасового перебування працюючих) встановлюється ГДКрз – концентрація забруднювача, яка при щоденній (крім вихідних днів) роботі протягом 8 годин чи при іншій тривалості робочого дня, але не більше 40 годин на тиждень протягом всього робочого стажу, не може викликати захворювань чи відхилень стану здоров’я, що виявляються сучасними методами досліджень, в процесі роботи чи у віддалені строки у теперішнього і наступного поколінь.

Поряд із переліченими вище нормативами якості атмосферного повітря використовують низку нормативних показників, таких як летальна концентрація, порогова концентрація, що викликає відчуття запаху, порогова концентрація гострої дії при одноразовій інгаляції, порогова концентрація хімічної дії, порогова концентрація подразнювальної дії та ряд інших.

Відповідно до ст. 7 чинного Закону України «Про охорону атмосферного повітря» для діючих підприємств і підприємств, що проектуються, окремих типів обладнання і споруд залежно від часу розроблення та введення в дію, наявності наукових і технічних розробок та економічної доцільності встановлюються: норматив гранично допустимого викиду (ГДВ) забруднюючої речовини стаціонарного джерела; технологічні нормативи допустимих викидів забруднюючих речовин або їх суміші, які визначаються в місці їх виходу з устаткування; до них належать: поточні технологічні нормативи, які визначаються на рівні підприємств з найкращою існуючою технологією виробництва аналогічних за потужністю технологічних процесів; перспективні технологічні нормативи, які визначаються з урахуванням досягнень на рівні передових вітчизняних і світових технологій та обладнання.

Регулювання викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря стаціонарними джерелами здійснюють для найбільш поширених і небезпечних забруднюючих речовин, перелік яких встановлюється Кабінетом Міністрів України і переглядається не рідше одного разу на п’ять років за пропозицією Мінприроди та МОЗ України.

Гранично допустимий викид (ГДВ) забруднюючої речовини або суміші цих речовин в атмосферне повітря від стаціонарного джерела викиду є науково-технічним нормативом, який встановлюється для кожного окремого стаціонарного джерела забруднення атмосфери за умови, що викиди шкідливих речовин від даного джерела та від усієї сукупності джерел міста чи іншого населеного пункту з урахуванням перспективи розвитку промислових підприємств та розсіювання (при найбільш несприятливих метеорологічних умовах) і перетворення шкідливих речовин в атмосфері забезпечать приземну концентрацію, що не перевищить встановлених норм якості повітря. При цьому критеріями якості повітря, що використовуються в розрахунках, є гранично допустимі концентрації (ГДКмр) шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених пунктів (таблиця 4.4.).

Таблиця 1. Гранично-допустимі концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених пунктів

Назва речовини - забруднювача	Значення ГДК, мг/м3
	максимальна разова	середньодобова
Оксид нітрогену	0,085	0,085
Аміак	0,2	0,2
Ацетон	0,35	0,35
Бензин нафтовий	5,0	1,5
Бенз(а)пірен	-	0,1 мкг/100м3
Бутиловий спирт	0,1	0,1
Оксид ванадію	-	0,002
Дихлоретан	3,0	1,0
Метанол	1,0	0,5
Нітробензол	0,008	0,008
Ртуть металева	-	0,0003
Сажа	0,15	0,05
Свинець та його сполуки	-	0,0007
Сірчистий ангідрид	0,5	0,05
Гідрогенсульфід	0,008	0,008
Карбондисульфід	0,03	0,005
Ціанідна кислота	-	0,01
Хлоридна кислота	0,2	0,2
Оксид карбону	3,0	1,0
Фенол	0,01	0,01
Хром	0,0015	0,0015
Етанол	5,0	5,0
Етилен	3,0	3,0

У випадках, коли на даному підприємстві або групі підприємств, розташованих в одному районі, нормативи ГДВ з причин об’єктивного характеру не можуть бути досягнуті на теперішній час, за погодженням з органами Мінприроди на підприємствах уводиться поетапне зниження викидів забруднюючих речовин до значень, які забезпечують додержання нормативів ГДВ. На період реалізації заходів, що забезпечують дотримання гранично допустимих викидів, для об’єктів, які мають стаціонарні джерела забруднення атмосферного повітря, повинні розроблятися і погоджуватися проекти нормативів тимчасово погоджених викидів (ТПВ) та плани поетапного зниження цих викидів до встановленого нормативу ГДВ.

Тимчасово погоджений викид (ТПВ) - це гранична кількість забруднюючих речовин, встановлена для підприємства на відповідний строк до досягнення ГДВ з урахуванням впровадження повітроохоронних заходів і на рівні викидів, досягнутих на підприємствах, аналогічних за потужністю і технологічними процесами, з найкращою (у частині охорони навколишнього середовища) технологією даного виробництва.

Величини ГДВ і ТПВ встановлюються в г/с і не повинні перевищуватися в будь-який двадцятихвилинний інтервал часу (у відповідності з інтервалом, прийнятим при встановленні максимальних разових значень гранично допустимих концентрацій речовин). Контрольні значення ГДВ і ТПВ встановлюються в т/рік. Величини ГДВ і ТПВ встановлюють для кожного джерела забруднення окремо для умов повного навантаження технологічного і газоочисного обладнання та їх нормальної роботи. Поряд із встановленням ГДВ і ТПВ для окремих джерел, підсумовуючи їх величини, встановлюють значення цих нормативів для підприємств, промислових об’єктів і комплексів у цілому. При встановленні ГДВ і ТПВ вказують кількість викиду по кожній речовині окремо з урахуванням значень ГДК для всієї групи речовин, що мають властивість сумації шкідливої дії.

При встановленні ГДВ і ТПВ для джерел забруднення мають враховуватися фонові концентрації, тобто концентрації, що фактично утворюються рештою джерел даного та інших підприємств населеного пункту чи промислового району. Фонові концентрації встановлюють по даних спостережень на мережі постів державної гідрометеорологічної служби або визначають розрахунковим шляхом.

Величини ГДВ і ТПВ затверджуються у встановленому порядку територіальними органами Мінприроди й органами санітарного нагляду України. Перегляд їх здійснюється у випадку зміни потужності, технології виробництва або режиму роботи підприємства, екологічної обстановки в регіоні (при появі нових або уточненні параметрів існуючих джерел забруднення), але не рідше одного разу на 5 років.

РОЗДІЛ 2. Характеристика існуючих методів, способів та обладнання для очищення атмосферного повітря від газопилових викидів

У даному підрозділі слід навести відомості щодо існуючих способів і методів очищення повітря від шкідливих домішок відповідно до теми курсового проекту, вказати їх переваги і недоліки. У ньому обов’язково слід навести схеми та рисунки пристроїв, що використовуються для очищення атмосферного повітря від твердих та газоподібних речовин. Серед тем, висвітлення яких необхідно зробити у цьому підрозділі, можуть бути такі:

• основні методи очищення промислових газів від твердих включень;

• основні методи очищення промислових газів від газоподібних сполук;

• пристрої сухого пиловловлення;

• пристрої мокрого пиловловлення;

• фільтруючі пиловловлювальні пристрої;

• адсорбційні й абсорбційні методи очищення промислових газів.

Вибір основної теми для висвітлення регламентується тим, яку технологію очищення атмосферного повітря буде розробляти чи удосконалювати автор курсового проекту, а також тим, які забруднюючі речовини викидаються в атмосферу внаслідок діяльності суб’єкта господарювання.

Усі пиловловлюючі пристрої за основними конструкційними типами поділяють на:

• гравітаційні та інерційні пиловловлювачі,

• фільтруючі пиловловлювачі,

• електричні пиловловлювачі,

• мокрі пиловловлювачі.

Специфічні межі застосування кожного з них представлені в таблиці 2.

Таблиця 2. Порівняння існуючих пиловловлюючих пристроїв

Показник	Гравітаційні та інерційні пиловловлювачі	Фільтруючі пиловловлювачі	Мокрі пиловловлювачі	Електричні пиловловлювачі
Коротка назва конструкційного типу	гравітаційний пиловловлю вач, циклон	рукавний фільтр, тканинний фільтр, волокнистий фільтр	скрубер Вентурі, барботажно-пінний пиловловлювач, мокрий золовловлювач	сухий електричний фільтр, мокрий електричний фільтр
Принцип пиловловлення	сила інерції, сила ваги, відцентрова сила	дія газопроник них мембран	зв’язування пилу рідиною	електрична сила
Ефект пиловловлення	помірний	дуже високий	середній до високого	високий до дуже високого
діапазон концентрації пилу на вході [г/м3]	1 -5000	0,1-5000	0,1 -50	0,1 – 1000 (сухий) 0,1 – 50 (мокрий)
ступінь пиловловлення [%]	85-98	99,0-99,99	90-99	95 - 99,99
діапазон темпера тур [°С]	до 1300	до 850	при газонасиченості	до 480 (сухий) при газонасиченості (мокрий)
діапазон тисків [бар]	до 100	до 50	до 20	до 20

Гравітаційні пиловловлювачі відрізняються лише помірним ефектом пиловловлення і підходять тільки як попередні вловлювачі для наступних за ними етапів остаточного очищення. Завдяки своїй простій конструкції вони вважаються найбільш дешевими та невибагливими в обслуговуванні апаратами для роздільних газових сумішей. Інерційні пиловловлювачі більш ефективні порівняно з гравітаційними пиловловлювачами і представлені переважно циклонами різних конструкцій та призначення.

Фільтруючі пиловловлювачі належать до найбільш ефективних вловлювачів пилу, які у змозі виділити самий дрібний за розміром пил у субмікронному діапазоні. Завдяки постійному удосконаленню нових фільтруючих середовищ зі штучних волокон і стійких до високих температур металевих і керамічних матеріалів, і без того широка межа застосування фільтруючих пиловловлювачів в останні роки ще більше розширилася.

Мокрі пиловловлювачі використовуються переважно чином для комбінування пиловловлення й очищення газів. При цьому газ і рідина приводяться в інтенсивний контакт, частки пилу захоплюються краплинами промивної рідини і спільно відокремлюються в наступному ступені очищення. Мокрі пиловловлювачі вимагають застосування, як правило, попереднього пиловловлення, наприклад у циклоні, щоб зменшити кількість рідини, що витрачається. У випадку високого ступеня пиловловлення необхідно приймати до уваги відносно високу витрату енергії’. Необхідні витрати на технічне обслуговування, як правило, вищі, ніж для фільтруючих і електричних пиловловлювачів, якщо відокремлюваний пил буде виділений у вигляді сухого кінцевого продукту.

Електричні пиловловлювачі придатні для сухого і мокрого відділення пилу та здатні ефективно виділяти з газових потоків найтонший пил V класу дисперсності. Механічна конструкція електричних пиловловлювачів робить їх нечутливими до впливу температури, тому вони прості в експлуатації і не вимагають значних витрат для необхідного технічного обслуговування.

РОЗДІЛ. 3. Аналіз діяльності суб’єкта господарювання як джерела забруднення атмосферного повітря

У даному підрозділі наводять характеристику діяльності суб’єкта господарювання як джерела забруднення атмосферного повітря. Він має вміщувати характеристику підприємства, технології виробництва та технологічного обладнання, наявних на ньому, з точки зору можливості негативного впливу на атмосферу; характеристику підприємства як джерела утворення забруднюючих речовин; характеристику підприємства як джерела викидів забруднюючих речовин; характеристику видів та обсягів викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря стаціонарними джерелами; характеристику пилогазоочисного обладнання (якщо таке є) наявного на підприємстві. На підставі відомостей про відповідність фактичних викидів забруднюючих речовин граничнодопустимим робиться висновок про необхідність застосування того чи іншого пилогазоочисного обладнання на конкретному джерелі викидів забруднюючих речовин. У таблиці 3 наведено приклад характеристики джерел утворення та викидів забруднюючих речовин, наявних на підприємстві.

Таблиця 3. Характеристика джерел утворення та викидів забруднюючих речовин на підприємстві

№ джерела	Найменування джерела	Висота джерела викиду, м	Діаметр джерела викиду, м	Характеристика пилогазоповітряної суміші
				об’єм, м3/с	швидкість, м/с	температура, °С
1	Труба котельні	35	1,2	1,71	1,51	80
2	Ділянка сушіння молока – вихлопна труба циклона ЦН-15	9	1,2	5,45	4,82	26
3	Аміачна холодильна компресорна - вихлоп осьового вентилятора	3	0,7	1,31	3,42	16
4	Фреоновий холодильний агрегат №1	10	0,5	0,294	1,5	23

У таблиці 4 наведено приклад характеристики викидів та обсягів забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне повітря стаціонарними джерелами забруднення суб’єкта господарювання.

Таблиця 4. Перелік викидів та обсягів забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне повітря стаціонарними джерелами ТОВ „Норд-Імпульс”

Забруднююча речовина		Фактичний обсяг викидів (т/рік)	Потенційний обсяг викидів (т/рік)	Порогові значення потенційних викидів для взяття на державний облік (т/рік)
код	найменування
301/04000	Азоту двооксид	6,040	6,040	1,0
304/04001	Азоту (1) оксид	0,002	0,002	0,1
337/07001	Вуглецю оксид	2,938	2,938	1,5

РОЗДІЛ 4. Вибір та обґрунтування пристрою для очищення газопилової суміші від забруднюючих речовин

У даному підрозділі наводиться інформація та розрахунки матеріального балансу пилогазоочисного устаткування. Для обчислення матеріального балансу складають таблицю вихідних даних, до якої вносять величини, значення яких беруть без обчислень із довідкової та спеціальної літератури, нормативно-технічної документації, наявної на підприємстві. Приклад таблиці вихідних даних наведено в табл. 5.

Таблиця 5. Вихідні дані для розрахунку конструкційних параметрів пилоосаджувальної камери

Назва параметра	Характеристика параметра
Кількість газу, що очищується, Qг, тис м3/год	20
Температура очищуваного газу tг, 0С.	400
Характер пилу, що вловлюється	вапняковий
Густина пилу ч, кг/м3	2780
Розмір часток, що осаджуються, dч, мкм	70
Динамічна в’язкість очищуваного газу за нормальних умов, μ, мкПа• с	8,6
Висота пилоосаджувальної камери, м	6,0
Кількість полиць, шт	4

До вихідних даних відносять: характеристики газопилової суміші, що надходить на очищення, показники щодо необхідного ступеня очищення, концентрації забруднювачів до та після очищення, характеристики використовуваних фільтруючих середовищ тощо. Обов’язковим у цьому підрозділі є наведення розрахунків конструкційних параметрів пропонованого до впровадження пилогазоочисного обладнання.

Підрозділ повинен обов’язково містити графічний матеріал, де наведено схему пило- чи газоочищувального пристрою або устаткування. Приклад написання підрозділу 1.4 (без розрахункової частини) наведений нижче.

РОЗДІЛ 4. Вибір та обґрунтування пристрою для очищення газопилової суміші від забруднюючих речовин

При обстеженні суб’єкта господарської діяльності, аналізі нормативно-технічної документації та довідкової інформації, особлива увага була звернена на технічний стан обладнання, яке може бути джерелом забруднення атмосферного повітря (котли, печі, верстати, зварювальні агрегати, інше технологічне обладнання). У результаті встановлено, що через відсутність пилоочисного обладнання в столярній майстерні (джерело викидів №2) відбуваються понаднормативні викиди пилу деревного в атмосферу. Для зменшення викидів деревного пилу від деревообробних верстатів ми пропонуємо застосовувати двохетапну схему очищення газопилових викидів: І – ший етап очищення – пило-газоповітряна суміш аспірується вентилятором типу ЦЧ-70 та подається у циклон типу ЦН-15П-400; ІІ - й етап очищення – після циклону пило-газоповітряна суміш доочищується на тканинному фільтрі. Циклони є найбільш поширеними установками сухого пиловловлення. Відомості про межі їх застосування наведені в таблиці 1.

Таблиця .1.

Межі застосування циклонних пиловловлювачів

Принцип очищення газів	За рахунок відцентрової сили
Ступінь очищення, %	85-98
Швидкість газу, м/с	15-25
Втрата тиску, Па	600-1500
Діапазон температур, °С	до 1300
Діапазон тисків, бар	до 100
Межі застосування	Як попередній вловлювач пилу

Циліндричні циклони застосовують для уловлення сухого пилу в якості попередніх очищувачів пилогазосуміші на вході фільтрів більш точної очистки. Принцип роботи циклону наступний: під дією відцентрованої сили пилові частинки з газопилового потоку, що обертається всередині корпусу апарата, відкидаються на стінки циклона та випадають з потоку; під дією потоку, що рухається в осьовому напрямку та сил тяжіння, частинки пилу рухаються до вихідного отвору та виводяться з циклону.

Рис. 1. Схематичне зображення циклона ЦН-15

1 - конічна частина, 2 – циліндрова частина, 3 – гвинтоподібна кришка, 4 – равлик, 5 – вхідний патрубок, 6 – вихлопна труба.

Рис. 2. Вигляд циклона ЦН-15 в натурі

У таблиці 2 наведені технічні характеристики циліндричного циклона ЦН – 15, а на рисунках 1 і 2 – його схема та вигляд у натурі.

Таблиця 2

Технічні характеристики циклона ЦН-15

Назва параметра	ЦН-15
Допустима запиленість газу, г/м3:
для пилу, що слабко злипається	< 1000
для пилу, що середньо злипається	250
Температура газу, що очищається, оС	< 400
Максимальний тиск (розрідження), кг/см2 (кПа)	500 (5)
Коефіцієнт гідравлічного опору:
для одиночних циклонів	147
Оптимальна швидкість, м/с
- в звичайних умовах Vц(Vвх)	3,5 (16,0)
- при роботі з абразивним пилом Vц(Vвх)	2,5 (11,4)
Продуктивність по повітрю, м3/год	828-954
Діаметр, мм	400
Висота, мм	1824
Маса, кг	72

Накопичувальний бункер циклона має циліндричну форму діаметром 600 мм; висота циліндричної частини бункера складає 320 мм, а його днище виконується з кутом нахилу 60⁰ між стінками. Вихідний отвір бункера має діаметр 250 мм.

Варто додати, що, на жаль, циклони ЦН-15 виготовляються в Російській Федерації в м. Твер на підприємстві ВАТ „Енергомаш”, що позначається на їх ціні – вартість одного циклона – 14083 російських рублі або 2817 грн (з ПДВ).

У таблиці 3. наведена характеристика ефективності роботи пилогазоочисного обладнання, запропонованого нами. Вона свідчить про те, що встановлення в столярній майстерні циліндричного циклона ЦН – 15П з послідуючим доочищенням газопилової суміші на тканинному фільтрі дає змогу на 99% знизити обсяги деревного пилу, що викидається в результаті роботи даної ділянки допоміжного виробництва.

Таблиця 3