Экология промышленного производства

изменения погоды и оказывают основное влияние на климат планеты. К этим процессам относятся поглощение солнечной радиации, влагооборот, циркуляционные процессы.

Стратосфера располагается за тропосферой на высоте 50 – 60 км от поверхности Земли. Это весьма разряженный слой атмосферы,

внем с высотой постепенно уменьшается количество кислорода и азота, но увеличивается количество легких газов – водорода, гелия и других. На высоте 20 – 22 км от поверхности Земли в стратосфере располагается озоновый слой, который поглощает и частично отражает губительное ультрафиолетовое излучение Солнца. Озоновый слой

взначительной мере влияет на тепловые условия у поверхности Земли

иосновныефизическиепроцессы втропосфере.

Ионосфера располагается на высоте 80 – 800 км от поверхности Земли. Она образована ионами – продуктами разрушения атомов космическими лучами на высоте 150 – 600 км. Температура в этом слое

атмосферы повышается до 1 500 С, вследствие ионизации возникает свечение, котороенаЗемленаблюдаетсяввидеполярногосияния.

Экзосфера располагается за ионосферой (свыше 800 км) и постепенно переходит в космическое межпланетное пространство.

Атмосфера оказывает огромное влияние на жизнедеятельность живых организмов и биологические процессы, которые происходят на суше и в океане. Наиболее значимые среди них:

–кислород атмосферы, используемый в процессе дыхания и минерализации органического вещества;

–углекислый газ, необходимый для протекания процесса фотосинтеза;

–озон, задерживающий ультрафиолетовое излучение Солнца. Существование живого вещества биосферы невозможно без со-

временной атмосферы. Атмосфера в ее нынешнем состоянии является продуктом длительного исторического развития Земли.

Наибольшее значение для живого вещества имеют углекислый газ и кислород, содержание которых в свою очередь целиком зависит от наличия и жизнедеятельности живых организмов.

Современная атмосфера содержит всего 2,41 · 109 диоксида углерода, что составляет в объединенных долях 0,035 % атмосферного воздуха. Относительное количество углекислого газа в разных районах земного шара и с высотой меняется незначительно. Существует посто-

31

янный обмен диоксида углерода между атмосферой и гидросферой. Относительно небольшоеколичество СО2 связываетсявмезосфере.

Некоторое количество углекислого газа поступает в атмосферу в результате геологической деятельности: извержения вулканов, выветривания силикатных пород, лесных пожаров и т. д.

Кислород в атмосферу поступает исключительно в процессе фотосинтеза, в ходе которого ежегодно выделяется около 2 · 1011 т кислорода. В современной атмосфере всего содержится 1,2 · 1015 т. Практически вся масса выделяемого кислорода расходуется на окисление органического вещества.

Основным источником водяного пара в атмосфере служит испарение с поверхности водоемов и, прежде всего, Мирового океана.

За последние сто лет атмосфера как природный ресурс претерпела значительные изменения вследствие антропогенного воздействия. Что выражается в поступлении огромного количества веществ, являющихся загрязнителями и влияющими на эволюцию сложившихся физико-химических процессов, происходящих в атмосфере.

Значительные изменения химического состава атмосферы и климата обусловлены не только природными факторами, но во многом являются непосредственным ответом биосферы на хозяйственную деятельность человека. Основными факторами, влияющими на видимые изменения климата, являются запыленность атмосферы, значительные выбросы углекислого газа, оксидов азота и серы при сжигании разного вида топлива, разрушение озонового слоя вследствие поступления озоноразрушающих веществ в верхние слои атмосферы и некоторые другие.

Современная оценка показывает, что из всех нарушений, обусловленных деятельностью человека, ни одно не является столь вредным для общества, как загрязнение воздуха. Многочисленные заболевания, вызванные вредными компонентами в атмосфере. Столь же губительно воздействие вредных составляющих атмосферы на экосистемы, создающих угрозу их нормальному функционированию.

В настоящее время в Беларуси наиболее полно учитываются выбросы крупных стационарных источников – предприятий, которые отчитываются по форме отчета 1 – ОС (воздух). Значительно менее достоверные данные о передвижных источниках; практически не оцениваются выбросы площадных (бытовой сектор) и природных источников.

32

Всего в атмосферу Беларуси в настоящее время выбрасывается после очистных установок порядка 1 315 тыc т различных компонентов. На долю стационарных источников приходится 28,2 %, а вклад передвижных источников составляет 71,8 %. Всего в атмосферу страны за год выбрасывается: пыли около 82 тыс т, оксидов серы – 58 тыс. т, оксида углерода – более 700 тыс т, диоксида азота – около 190 тыс т и органических неметановых соединений – 260 тыс т.

Среди городов Беларуси самым крупным источником вредных выбросов в атмосферу является Новополоцк – 51,2 тыс т, второе место занимает Минск – 25,7 тыс т в год.

3.2.Основные направления охраны атмосферного воздуха

впромышленности

Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, благоприятное состояние которого составляет естественную основу устойчивого социальноэкономического развития республики, поэтому правовые и организационные основы хозяйственной деятельности в области использования воздушного бассейна закреплены законом «Об охране атмосферного воздуха».

В соответствии с указанным законом охрана атмосферного воздуха – это совокупность организационных, экономических, технических, правовых и иных мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения атмосферного воздуха, осуществляемых государственными органами, юридическими и физическими лицами.

Таким образом, основные принципы защиты атмосферного воздуха определяются требованиями закона «Об охране атмосферного воздуха» и заключаются в следующем:

–государственный учет и контроль за поступлением вредных веществ в атмосферу и воздействием на нее вредных физических факторов;

–нормирование качества атмосферного воздуха;

–санитарно-гигиенические требования при проектировании и эксплуатацииобъектовхозяйственнойдеятельности;

–ехнологические и организационно-технические приемы снижения объемов выбросов и вредного воздействия производства на атмосферный воздух.

33

Современное предприятие – это сложный производственный комплекс, включающий разнообразные цехи, а иногда и отдельные заводы, которые в значительной степени могут загрязнить воздушный бассейн окружающего района. Избежать этого полностью при существующем уровне развития техники невозможно. Поэтому предусмотрена санитарная охрана атмосферного воздуха, т. е. система мероприятий, направленных на обеспечение необходимой чистоты воздуха и поддержание ее на уровне, безопасном для жизни и здоровья человека.

Особое место в машиностроительном комплексе занимает литейное производство.

Литейные цеха представляют собой целый комплекс технологических циклов, обеспечивающих подготовку исходных материалов для изготовления форм и стержней, обработки металлошихты, флюсов и кокса, расплавления в соответствующих печах, заливки формы и обработки отливок.

Современные технологические процессы переработки исходных материалов в отливки в своем большинстве высокотемпературные и сопровождаются образованием больших объемов пылегазовых потоков. Для осуществления процесса пылегазоочистки, выбрасываемые газы охлаждают и удаляют из них пыль и вредные для человека и окружающей среды составляющие, такие как СО, NOx, SO2, HF и другие.

Промышленные газы или воздух, в которых неопределенно долгое время во взвешенном состоянии находится пыль или капельки жидко-

сти, называют аэродисперсной системой или аэрозолем. В аэрозоле пыль или капельки жидкости представляют собой дисперсную фазу,

а газ или воздух – дисперсную среду.

Пылегазовый поток – это аэродисперсная система, образующаяся в техническом процессе. В зависимости от концентрации дисперсной фазы аэродисперсныесистемыделятсянааэрозоли иаэровзвеси.

К аэровзвесям относятся потоки с высокой концентрацией частиц, которые имеют место в пневмотранспорте. К аэрозолям – аэродисперсные системы с концентрацией частиц, не превышающей нескольких граммов на кубический метр объема газа.

Различают три типа аэрозолей: дымы, пыли и туманы.

Дымы – конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой. В ряде случаев в такой системе могут присутствовать и жидкие ча-

34

стицы. Дымы при неполном сгорании топлива содержат капельки влаги и смолы.

Пыль – это аэродисперсная система с газообразной средой и твердой дисперсной фазой, состоящей из частиц с широким диапазоном размеров.

Туман – аэрозоль, состоящая из смеси газа и пара с капельками конденсата этого пара.

Смог – от двух английских слов: smoke (дым) и fog (туман). Свойства аэрозолей зависят от их дисперсного состава (размеров частиц, которые колеблются от 10 – 3 до 100 мкм).

Наиболее эффективным средством борьбы с выбросами пыли

ивредных газообразных компонентов в воздушный бассейн предприятиями является установка газоочистных аппаратов. Однако, как показала практика, пылегазовыделения можно значительно сократить путем их подавления и локального отсоса, а также осуществления ряда мероприятий технологического и планировочного характера. В первую очередь следует внедрять малоотходную технологию, позволяющую значительно уменьшить нагрузку на газоочистные аппараты и тем самым повысить эффективность их работы, а иногда

иобойтись без их установки.

Планировочные мероприятия по снижению приземных концентраций вредных веществ

При проектировании новых предприятий в системе мероприятий по охране окружающей среды важную роль играют архитектурнопланировочные мероприятия. Прежде всего, большое значение имеют правильный выбор площадки предприятия, взаимное расположение его цехов и жилых массивов.

Располагаются предприятия и жилые кварталы на открытой ровной местности, хорошо продуваемой ветрами и исключающей образование застойных зон. По отношению к жилому массиву предприятие должно располагаться с подветренной стороны, чтобы большую часть года в соответствии с розой ветров выбросы уносились в сторону от жилых кварталов. Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, так как в противном случае преимущество высоких дымовых труб практически сводится на нет.

35

Площадка предприятия должна иметь положительную инверсионную характеристику. Температура воздуха в любое время года с увеличением расстояния от земной поверхности должна уменьшаться, чтобы обеспечивалась естественная вентиляция площадки предприятиядажеприотсутствииветра.

Цехи, выделяющие наибольшее количество вредных веществ, располагаются на краю территории предприятия со стороны, противоположной жилой застройке. Взаимное местонахождение цехов должно быть таким, чтобы при направлении ветров в сторону жилых массивов выбросы их не объединялись.

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий предусмотрено отделение жилых массивов от промышленных предприятий, являющихся источниками выделения вредных веществ, санитарно-защитными зонами. Расстояние между промышленной зоной и жилым массивом определяется в зависимости от профиля предприятия, его мощности, количественных и качественных характеристик выбросов в атмосферный воздух.

Технологические мероприятия по снижению вредных выбросов в атмосферу

Важнейшим направлением снижения промышленных выбросов в воздушный бассейн является совершенствование технологии производственных процессов и основного технологического оборудования. При выборе технологических агрегатов предпочтение отдают более мощным агрегатам. Осуществлять замену в производственных агрегатах топлива электроэнергией, что существенно снижает выбросы пыли и вредных газов.

Исключение излишних операций и промежуточных звеньев, связанных с пыле- и газовыделением, способствует значительному снижению выбросов в атмосферу. Переход от периодических процессов к непрерывным позволяет сильно сократить пыле- и газовыделения. Оснащение технологических агрегатов противопылевыми устройствами значительно уменьшает выделение пыли в атмосферу.

Сокращению количества выбросов способствует также работа на кондиционном сырье, соответствующем техническим условиям.

36

Подавление пылегазовыделений

При проведении технологических процессов в закрытых объемах, как это происходит в различных печах или паровых котлах, основная масса пылегазовыделений удаляется организованно через газоотводящие тракты и дымовые трубы. В условиях, когда тот или иной процесс идет открыто, важное место в борьбе с загрязнением воздуха занимает предотвращение пылегазовыделений путем их подавления в местах образования.

Улавливание неорганизованных пылегазовыделений

Втех случаях, когда процесс идет открыто и предотвратить или подавить пылегазовыделение в месте его образования не удается, выходом из положения является улавливание пылегазовыделений с помощью цеховых фонарей, зонтов, местных укрытий (колпаков), защитных кожухов.

Зонты и колпаки наиболее часто устанавливают непосредственно

уисточников пылегазовыделений. Чем ближе они к источнику, тем полнее улавливание пылегазовыделений и меньше присосы окружающего воздуха. Для удобства обслуживания их обычно располагают не ниже 1,8 – 2,0 м над рабочей площадкой. Входное сечение зонта или колпака устраивают подобным поверхности источника вредных выделений с углом раскрытия не более 60°, скорость всасываемого газа должна составлять не менее 1 – 1,5 м/с. Отсасываемый газ, разбавленный воздухом, пропускают через пылеуловитель и вентилятором выбрасывают через дымовую трубу в атмосферу.

Вцелях предотвращения загрязнения атмосферы в нашей стране разрабатываются нормативы и стандарты, направленные на защиту атмосферы от воздействия вредных выбросов промышленных предприятий. Основополагающими государственными нормативными правовыми актами в этой области являются:

– «Об охране окружающей среды» закон Республики Беларусь от 26 ноября 1992 г. №1982-XII с внесенными дополнениями от

30.12.2011 г. №331-3 ;

– «Об охране атмосферного воздуха» закон Республики Беларусь от 16.12.2008 г. №2-3 в редакции от 14.07.2011 г №293-3;

37

–«О государственной экологической экспертизе» закон Республики Беларусь от 09.11.2009 г. № 54-3;

–«О национальной системе мониторинга» постановление Совета Министров Республики Беларусь от 28.04.2004 г. № 482;

–«Об утверждении «Положения о порядке выдачи разрешений на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух» постановлениеСоветаМинистровРеспубликиБеларусьот21.05.2009 г. №664;

–Нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (постановления Минздрава Республики Беларусь от 30.12.2010 г. №168);

–Инструкция о порядке инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (постановление Минприроды Республики Беларусь от 23.06.2009 г. №42).

3.3.Методы контроля пылегазовых потоков

Всостав литейных цехов входят: склады шихтовых и вспомогательных материалов (шихтовые дворы), плавильное отделение, участки изготовления форм и стержней, участки заливки, охлаждения и выбивки форм, термообрубное отделение, окраски отливок.

Взависимости от технологического процесса выбросы в окружающую среду могут в значительной степени отличаться.

На шихтовых дворах производится разгрузка, складирование, сортировка, дробление шихтовых материалов. При этом, как правило, образуется крупнодисперсная пыль, состоящая из обрабатываемого компонента.

Плавильные отделения выбрасывают в атмосферу пылегазовые потоки высокодисперсного состава.

3.3.1.Определение скорости и расхода газов

Для осуществления контроля за работой систем очистки газа, а также для проведения анализов с целью определения его запыленности необходимо уметь замерять скорость и количество газа в газопроводах или аппаратах газоочистки. Расход газа чаще всего устанавливают по его скорости, а не путем непосредственного измерения объема газа. Скорость газа либо измеряют специальными приборами, называемыми анемометрами (рис. 3.1), либо находят по динамическому напору при помощи пневмометрических трубок.

38

Для включения счетчика служит рычажок 4. Если анемометр установлен высоко или в неудобном месте, то для включения счетчика к рычажку через кольца 5 привязывают шнурок.

Чашечный анемометр имеет вертушку из четырех чашек 1, укрепленных на оси 2, число оборотов чашечек регистрируется счетчиком 3. Рычажок 4 и кольца 5 имеют то же назначение, что и у крыльчатого анемометра. Винт 6 служит для крепления анемометра к деревянной стойке.

Анемометрами можно замереть скорость газа в одной точке. Для определения скорости в сечении трубы или отверстий в трубопроводе скорость измеряют в разных точках сечения, а затем рассчитывают среднюю скорость потока.

Определение скорости и расхода газа пневмометрическими трубками

В жидкости или газе, движущихся по трубе, имеется запас потенциальной и кинетической энергии, который может быть выражен соответственно статическим и динамическим напорами. Статический напор определяется манометром, соединенным с пьезометрической трубкой или зондом, а динамический напор – манометром, соединенным с трубкой Пито. Таким образом, полная энергия потока представлена в соответствии с уравнением Бернулли как сумма статического (hст) идинамического(hдин) напоров

h hст hдин.

По разности полного и статического напоров вычисляется динамический напор: hдин = h – hст. Динамический напор (м) пропорционален квадрату скорости движения газа и, согласно уравнения Бернулли, рассчитан по формуле

h дин 2 2g .

Откуда

2ghдин ,

40