Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
465
Добавлен:
04.06.2015
Размер:
6.7 Mб
Скачать

Диаметр вагранки, мм Производительность, т/ч

600 2

700 3

800 4

900 5

1100 7

1300 10

1500 15

1800 20

2100 25

 

 

Выбросы вредных веществ от открытых чугунолитейных вагранок*

Таблица 4.6

 

 

 

 

 

Количество газов,

 

 

Количество выделяющихся вредных веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

выбрасываемых в

 

 

 

 

 

атмосферу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тыс.

тыс.

Пыль

 

СО

 

SO2

 

Углеводороды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нм3

нм3

кг/ч**

кг/ч

 

кг/ч

 

кг/ч

кг/ч

кг/ч

 

кг/ч

кг/ч

 

2,0–2,6

1,0–1,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24–28

12–14

 

370–480

185–240

0,2–1,2

0,1–0,6

 

0,2–2,6

0,1–1,3

 

2,8–3,6

0,93–1,2

36–42

12–14

 

520–670

173–223

0,3–1,5

0,1–0,5

 

0,3–3,6

0,1–1,2

 

3,6–4,6

0,9–1,16

48–56

12–14

 

670–870

167–217

0,4–2,0

0,1–0,5

 

0,4–4,4

0,1–1,1

 

4,5–5,8

0,9–1,16

60–70

12–14

 

840–1080

168–216

0,5–2,5

0,1–0,5

 

0,5–6,0

0,1–1,2

 

6,9–8,6

0,98–1,23

84–91

12–13

 

1300–1600

186–228

0,7–3,5

0,1–0,5

 

0,7–8,4

0,1–1,2

 

9,6–12,0

0,96–1,2

120–130

12–13

 

1800–2000

180–220

1,0–5,0

0,1–0,5

 

1,0–12,0

0,1–1,2

 

12,8–16

0,85–1,07

160–180

12–13

 

2400–3000

 

160–200

1,5–7,5

0,1–0,5

 

1,5–16,5

0,1–1,1

 

18,0–23,0

0,90–

200–260

10–13

 

3400–4350

 

170–217

2,0–12,0

0,1–0,6

 

2,0–28,1

0,1–1,4

 

1,40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24,0–30,0

0,96–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250–325

10–13

 

4500–5600

 

180–219

2,5–12,5

0,1–0,5

 

2,5–30,0

0,1–1,2

 

1,20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

331

*Поступление вредных газов и пыли в воздушный бассейн зависит от производительности вагранки, расхода и состава топлива, режима плавки и т. д.

**Показатель выделения пыли дан с учетом пылеподавления в искрогасителе, эффективность которого состав-

ляет 15–30 %

332

Количественный и качественный составы газов, выделяющихся при работе электродуговых печей, представлены в табл. 4.7.

Таблица 4.7 Количественный и качественный составы газов, выделяющихся при работе

электродуговых печей

 

 

Периоды работы печи

 

Показатели

 

 

 

плавление

окисление

восстановление

 

пределы

сред-

пределы

сред

пределы

сред-

 

значений

нее

значений

нее

значений

нее

 

 

зна-

 

зна-

 

зна-

 

 

чение

 

че-

 

чение

 

 

 

 

ние

 

 

Содержание газов, %

 

 

 

 

 

 

СО2

8–14

14–20

7–20

СО

8–12

10

11–18

15

30–70

50

О2

0,5–2

0–0,5

0–0,08

2

75–79

77

66–70

68

18–57

38

Количество газов на 1

10–35

23

100–250

175

25–50

38

т стали, м3/час

 

 

 

 

 

 

Температура газов на

500–

1600–

1600–

выходе из печи, °С

1300

 

1200

 

1200

 

Вынос пыли на 1 т

0,15–0,6

0,38

2,3–3,6

3,0

0,3–1,3

0,8

стали, кг/ч

 

 

 

 

 

 

Давление под сводом

0–2

2–4

2–6

печи, кг/м2

 

 

 

 

 

 

Продолжительность

37–40

40

15–18

17

33–35

34

периодов работы, %

 

 

 

 

 

 

Примечание. Продолжительность заправки печи составляет 8–10 % от общей продолжительности плавки в электродуговых печах.

Общее количество выделяющихся из электропечей газов составляет 135–335 м3/ч на 1 т выплавляемой стали. При продувке кислородом количество отходящих газов резко возрастает.

Вынос ферромагнитной пыли из печи обычно составляет 2,5–10 кг на 1 т стали, и не зависит от емкости печи. Содержание пыли в неочищенном газе колеблется от 1 до 24 г/м3.

Основной выброс окиси углерода приходится на период восстановле-

ния.

Окислы азота выделяются равномерно по всем периодам работы печи, и составляют более половины общего выброса газов в процессе плавки.

Общее количество загрязняющего вещества (кг/т), выделяемого из печи выплавляемой стали, рассчитывают по формуле:

333

 

 

T

 

 

Т

 

 

Т

 

 

Т

 

q QP

 

 

 

QплР

 

пл

QокР

 

ок

QвосстР

 

восст ,

100

 

 

 

 

 

 

100

 

100

 

100

где Q – количество загрязняющего вещества, выделяющегося в процессе определенного периода работы печи на 1 т выплавляемой стали, кг/час (табл. 4.7); Р – средняя продолжительность плавки стали в электродуговой печи, равная 8 ч; Т – продолжительность периодов печи (плавление, окисление, восстановление), % (табл. 4.7).

Удельный показатель выброса пыли, кг/т,

qп 0,38 8 10040 3,8 8 10017 0,8 8 10034 7,47 .

Количество окиси углерода, выделяющийся в процессе определенного периода работы печи на 1 т выплавляемой стали, кг/ч,

QCO dCOV C100CO ,

где dСО – плотность окиси углерода, кг/м3; V – количество выделяющихся газов при выплавке 1 т стали, м3/ч (табл. 4.7); ССО – содержание в выделяющихся газах окиси углерода, % (табл. 4.7); dСО – 1,25 кг/м3;

qCO 1,25 23 10010 8 10040 1,25 175 10015 8 10017

1,25 38 10050 8 10034 118,4 кг/т.

Количество окислов азота (кг/т), выделяющихся в процессе определенного периода работы печи на 1 т выплавляемой стали, рассчитывают по формуле:

Q dNOxV C100NOx ;

где dNOx – плотность окислов азота, кг/м3; V – количество выделяющихся газов при выплавке 1 т стали, м3/ч (табл. 4.7); CNOx – содержание в выделяющихся газах оксидов азота, % (табл. 4.7); dNOx = 2,06 кг/м3 – плотность

двуокиси азота, т. к. подсчет выбросов окислов азота ведется в пересчете на двуокись;

qNOx 2,06 23 10077 8 10040 2,06 175 10068 8 10017

334

2,06 38 10038 8 10034 531,0 кг/т.

Удельный выброс пыли от индукционных печей составляет qиz 1,5

кг/т, а газов образуется незначительное количество.

При литье цветных металлов выбросы загрязняющих веществ составят,

кг/т,

qиz 2,6 кг/т; qцCO 41,4 кг/т, qцNOx 185,9.

Показатели выбросов загрязняющих веществ в литейном производстве сводим в табл. 4.8.

Таблица 4.8 Сводная таблица удельных показателей выбросов загрязняющих веществ в

литейном производстве

 

 

 

 

 

 

 

Вид литья

 

Удельный показатель, кг/т

пыль

 

СО

SO2

NOx

углево-

 

 

дороды

Процесс литья:

 

 

 

 

 

 

чугуна

11,5

 

193,5

0,4

0,7

стали в электродуговых печах

7,47

 

118,4

531,0

стали с индукционных печах

1,5

 

цветных металлов

2,6

 

41,4

185,9

Участки, непосредственно не свя-

 

 

 

 

 

 

занные с процессом плавки в печах

 

 

 

 

 

 

(выбивка опок, транспортировка

 

 

 

 

 

 

горелой земли и т. д.):

 

 

 

 

 

 

при литье чугуна

17,2

 

0,5

при литье стали в электродуговых

22,41

 

0,5

печах

 

 

 

 

 

 

 

при литье цветных металлов

7,84

 

0,18

Расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу при сварке металлов

Сварочные работы выполняются как в небольших производственных помещениях, так и в крупных цехах. Работы по изготовлению сварочных изделий различных размеров выполняют на стационарных (сварочные стали и стенды) и нестационарных (крупногабаритные конструкции) местах. Электросварочный процесс сопровождается значительным пылеобразованием и выделением в воздух газов – окиси углерода, окислов азота, озона, фтористого водорода и др.

335

Санитарно-гигиеническими исследованиями установлено, что количество и состав выбросов зависит в основном от марки сварочных материалов, но оказывает влияние также характер процесса сварки и состав свариваемого металла.

При расчете годового количества загрязняющих веществ, образующихся при электродуговой сварке, рекомендуется принимать максимальные показатели выбросов применяемого процесса сварки (табл. 4.10).

Количество загрязняющих веществ от сварки металлов, т/год,

Q 1000000ПВ ,

где В – вес расходуемых электродов и наплавочного материала в кг/год; П – удельный показатель в г/кг (табл. 4.9–4.10).

Таблица 4.9 Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ, поступающих в ат-

мосферу в процессе электросварочных работ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество загрязняющих ве-

 

 

ществ, г/кг, расходуемых свароч-

Процесс сварки

Сварочный

 

ных материалов

 

материал

 

 

аэрозоли

 

газ

 

 

 

 

 

 

пыль

в составе пыли

 

 

 

 

 

 

Mn

CrO3

 

Cr2O3

HF

 

УОНИ 13/45

14

0,5

 

1,0

Ручная с примене-

УОНИ 13/55

18

1,1

 

2,3

АНО-3

6

0,9

 

нием электродов с

 

АНО-6

16

2,0

 

покрытием рудно-

 

АНО-7

12

1,5

 

кислого типа

 

АЗС-3

15

0,4

 

 

 

 

АЗС-4

9

1,1

 

 

МР-3

10

1,3

 

0,4

Ручная с примене-

ЦЛ-17

10

0,6

0,17

 

ЭА-606/11

12

0,7

0,39

 

0,3

нием электродов с

ЭА-400/10У

6

0,4

0,25

 

0,5

покрытием рудно-

03Л-14

8

1,4

0,46

 

0,9

кислого типа

ЭА-395/9

17

1,1

0,13

 

 

ЭА-981/15

10

0,7

0,72

 

 

ЭА-48М/22

10

1,0

0,73

 

0,7

Сварка порошко-

ЭПС-15/2

8

0,9

 

0,8

П-ДСК-1

12

0,8

 

вой проволокой

 

ПП-АН-3

14

1,4

 

2,7

 

 

336

 

 

 

 

Окончание табл. 4.9

 

 

 

 

 

 

 

Полуавтоматиче-

СВ08Г2С

8

0,4

ская сварка пла-

СВ08Г6Х16Н25М6

15

1,8

0,5

вящимся электро-

СВ10Х2ОН7СТ

8

0,7

0,02

0,4

дом в среде угле-

СВ08ХГН2МТ

7

0,2

0,1

6,0

кислого газа

07ХН3МД

4

0,2

0,1

1,2

Сварка под слоем

АН-348А

0,1

ОСЦ-45

0,2

флюса

ФЦ-7

0,1

 

48-ОФ-6

0,1

Таблица 4.10 Максимальные удельные показатели выбросов загрязняющих веществ в про-

цессе сварки металлов

 

Удельный показатель

 

Вид сварки

 

пыль

HF

 

 

 

Ручная дуговая с применением электродов с покры-

18,0

2,3

 

тием рудно-кислого типа

 

 

 

 

Порошковой проволокой

14,0

2,7

 

Плавящимся электродом в среде углекислого газа

15,0

 

Под слоем флюса

0,2

 

Расчет количества загрязняющих веществ, образующихся при газовой и плазменной резке сталей и сплавов

Для раскроя металла применяют машины газовой и плазменной резки. Процесс резки сопровождается значительным пылеобразованием и выделением в атмосферу окиси углерода и окислов азота. В табл. 4.11 приведены экспериментальные данные о количественных выделениях загрязняющих веществ в процессах резки металлов.

Таблица 4.11 Экспериментальные данные о выделениях загрязняющих веществ в процес-

сах резки металлов

 

 

 

Выделяемые вещества,

 

 

 

Толщина

 

Процесс резки, металл

 

разрезае-

 

г/пог. м

 

 

 

мых лис-

пыль

СО

NOх

 

 

 

 

 

 

тов, мм

 

 

Газовая

резка

 

 

 

 

 

 

5

3,5

1,3

0,9

 

Сталь малоуглеродистая

 

10

7,0

1,9

1,2

 

 

20

1

2

1

 

 

 

 

 

 

 

4,0

,5

,5

 

337

 

 

Окончание табл. 4.11

 

 

Выделяемые вещества,

 

 

Толщина

 

Процесс резки, металл

разрезае-

 

г/пог. м

 

 

мых лис-

пыль

СО

NOх

 

 

 

 

тов, мм

 

Сталь качественная легированная

5

2,5

1,4

1,1

 

 

10

5,0

2,0

1,6

 

 

20

10,0

2,7

2,2

 

Сплавы топлива

4

5,0

1,0

0,5

 

 

12

15,0

1,8

0,9

 

 

20

24,0

2,2

1,1

 

 

30

36,0

2,7

1,5

 

Плазменная

резка

 

 

 

 

Сталь 09Г2

14

5,0

2,0

10

 

 

20

10,0

2,5

14

 

Сталь качественная легированная

5

3,0

1,5

2,5

 

 

10

5,0

1,7

6,0

 

 

20

12,0

1,9

8,0

 

Сплавы АМГ

8

2,5

0,6

2,5

 

 

20

4,0

0,9

6,0

 

 

80

6,0

1,8

8,0

 

Объем резки металлов характеризуется не только количеством погонных метров, но и количеством нормо-часов, затрачиваемых на данный вид производства.

Удельные показатели (табл. 4.12) рассчитывают по формулам

qкисл BK1 (г/нормо-час),

qплазм BK2 (г/нормо-час),

где В – выбросы пыли или газов в соответствии с данными табл. 4.11, г/пог. м; К1 и К2 – коэффициенты пересчета погонных метров на нормо-часы для газовой и плазменной резки металла, соответственно, пог. м/нормо-час.

Таблица 4.12 Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ

в процессе резки металлов

 

 

 

 

Выделяемые вещества,

 

 

 

 

Толщина

 

Процесс резки. Металл

 

 

разрезае-

г/пог. м

 

 

 

 

 

мых лис-

пыль

СО

NOх

 

 

 

 

 

 

 

 

тов, мм

 

 

 

 

 

Газовая

 

резка

 

 

 

 

Сталь малоуглеродистая

 

5

105

39

27

 

 

 

 

10

210

57

36

 

 

 

 

20

420

75

45

 

338

 

 

Окончание табл. 4.12

 

 

 

 

 

Сталь качественная легированная

5

75

42

33

 

10

150

60

48

 

20

300

81

66

Сплавы топлива

4

150

30

15

 

12

450

54

27

 

20

720

66

33

 

30

1080

81

45

Плазменная

резка

 

 

 

Сталь 09Г2

14

275

110

550

 

20

550

137

770

Сталь качественная легированная

5

165

82

137

 

10

275

94

330

 

20

660

105

440

Сплавы АМГ

8

137

33

137

 

20

220

49

220

 

80

330

99

440

Расчет количества выбросов пыли в цехах механической обработки металла и древесины

Холодная обработка металлов и их сплавов производится на токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных и других станках. Работа сопровождается выделением тепла, пыли и стружки.

Основные источники пыли – заточные, шлифовальные и полировальные станки. При точении, сверлении и фрезеровании стальных изделий стружка вьется и образует длинные спирали, пыль практически не выделяется. Пыль на 30–40 % по массе состоит из материала абразивного круга и на 60–70 % из материала обрабатываемого изделия. Количество выделяющейся пыли зависит в основном от размеров и твердости круга, а также от способа подачи изделия. Непрерывная зачистка и шлифовка изделий сопровождается выделением 25–50 г/ч пыли.

В деревообрабатывающих цехах для выполнения операций распиловки, строжки, фуговки пиломатериалов и фрезерования заготовок применяются ленточнопильные, фуговальные, строгально-калевочные, универсальношипорезные, универсально-торцовочные, рейсмусные и другие станки.

Загрязняющими веществами, выделяющимися при обработке древесины на станках, являются древесная пыль, опилки и стружка.

Для расчета удельного показателя выброса пыли при металлообработке и деревообработке применяется количество выбрасываемой в единицу времени пыли для 1 станка а = = 0,05 кг/час.

При непрерывной двухсменной работе станка продолжительность работы его за год составляет Т = 4224 ч.

Удельный показатель выброса пыли, кг/ед. оборуд.,

qn aT 211,2 .

339

Расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от гальванических ванн

Для определения количества газообразных загрязняющих веществ, содержащихся в вентиляционных выбросах от гальванических ванн, необходимо использовать данные табл. 4.13, а для определения количества загрязняющих веществ, выделяющихся в виде аэрозолей, одновременно следует учитывать данные табл. 4.13 и данные графика (рис. 4.3)

Количество загрязняющих веществ, выделяющихся с зеркала раствора гальванической ванны в виде паров или газов и поступающих в воздушный бассейн, мг/с,

Q QуФ,

где Qу – удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся с

1 м2 поверхности раствора, мг/(с м2) – табл. 4.13; Ф – площадь зеркала раствора, м2.

Количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу и выделяющихся с зеркала раствора гальванической ванны в виде аэрозоли, определяют в следующем порядке:

1)по табл. 4.13 находят удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся с 1 м2 поверхности раствора, мг/(с м2);

2)рассчитывают количество загрязняющих веществ, выделяющихся с

зеркала раствора, мг/с,

Q QФ,

3) из графика (рис. 4.3) по длине воздуховода определяют величину отношения:

QQ1 X ,

где Q1 – количество загрязняющих веществ в удаляемом воздухе в расчетном сечении, мг/с; Q – количество загрязняющих веществ, выделяющихся с зеркала раствора данной ванны, мг/с;

QQуФ,

4)производят расчет количества загрязняющих веществ, поступающих

ввоздушный бассейн в удаляемом воздухе, мг/с,

Q1 XQ.

340

Задача 4.1

Определить поступление загрязняющих веществ в воздушный бассейн при хромировании стальных изделий в растворе, содержащем хромовую кислоту концентрацией 200 г/л, при величине тока, равном 1100 А. Площадь зеркала ванны – 1,8 м2, длина воздуховода – 8 м.

Решение

1.По табл. 4.13 определяем выделяющееся загрязняющее вещество – хромовый ангидрид и удельный выброс – Qу = 10 мг/(с м2).

2.Количество загрязняющих веществ, выделяющихся с зеркала рас-

твора ванны, мг/с,

Q10 1,8 18 .

3.Из графика (рис. 4.3) видно, что при длине воздуховода, равной 8 м, отношение

QQ1 0,14.

4. Количество хромового ангидрида, поступающего в атмосферу, г/с,

Q 0,14 18 2,5 мг/с = 0,0025.

Таблица 4.13 Удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся от гальваниче-

ских ванн, Qу

 

 

 

 

 

 

Технологические процессы

 

Определяюще

Qу,

 

 

загрязняющее

2

 

 

вещество

мг/с

 

м

Электрохимическая обработка металлов в рас

 

 

 

 

 

творах, содержащих хромовую кислоту кон-

 

Хромовый

0

 

 

центрацией 150–300 г/л, при силе тока I

 

 

 

 

ангидрид

 

 

1000А (хромирование, анодное декапирова-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ние, снятие меди и др.)

 

 

 

 

 

То же в растворах, содержащих хромовую ки-

 

Хромовый

 

 

 

слоту концентрацией 30–60 г/л, (электрополи

 

2

 

 

ровка алюминия, электрополировка стали и

 

ангидрид

 

 

 

 

 

 

др)

 

 

 

 

 

То же в растворах, содержащих хромовую ки-

 

 

 

 

 

слоту концентрацией 30–100 г/л, при силе ток

 

Хромовый

1

 

 

I 500А, а также химическое оксидирование

 

ангидрид

 

 

алюминия и магния (анодирование алюминия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

анодирование магниевых сплавов и др)