1.1.2Розрахунок викидів забруднюючих речовин ливарними та термічними цехами
Ливарні цехи. До складу ливарного цеху машинобудівного заводу входять плавильні агрегати, шихтовий двір, ділянки готування формувальних і стрижневих сумішей, розливу металу й очищення лиття.
В основному в якості плавильних агрегатів використаються вагранки відкритого й закритого типу, електродугові й індукційні печі.
Технологія ливарного виробництва характеризується великою кількістю операцій, які супроводжуються виділенням в атмосферу забруднюючих речовин: пилу, оксидів вуглецю, сірки, азоту й вуглеводнів.
Розрахунок викиду забруднюючої речовини виконується по формулі
(3.0)
де 
— питоме
виділення речовини на одиницю продукції,
кг/т;
— розрахункова
продуктивність агрегату, т/год.;
— поправочний
коефіцієнт для урахування умов плавки;
приймається по табл. 3.4;
— ефективність засобів по зниженню викидів, частка одиниці;
— річний
час роботи агрегату, год./рік.
Значення питомого виділення забруднюючих речовин при плавці чавуну у відкритих чавуноливарних вагранках продуктивністю до 25 т/год. наведені в табл. 3.5.
Таблиця 3.4 — Значення коефіцієнта
Умови плавки |
Для сталі |
Для чавуну |
Кислий процес |
1,00 |
1,00 |
Основний процес |
0,80 |
0,67 |
Застосування кисню |
1,15 |
1,10 |
Плавка легованої сталі |
0,85 |
— |
Попереднє нагрівання шихти до 400 °С |
— |
1,22 |
Таблиця 3.5 — Питоме виділення забруднюючих речовин (кг/т) при плавці чавуну
Продуктивність вагранки, т/год |
Пил |
Оксид вуглецю |
Сірчистий ангідрид |
Вуглеводні |
Оксиди азоту |
Відкриті вагранки |
|||||
2 |
20 |
200 |
1,5 |
2,60 |
0,014 |
3 |
20 |
200 |
1,4 |
2,40 |
0,014 |
4 |
20 |
200 |
1,4 |
2,30 |
0,012 |
5 |
20 |
185 |
1,4 |
2,20 |
0,013 |
7 |
19 |
200 |
1,5 |
2,40 |
0,014 |
10 |
19 |
180 |
1,4 |
2,20 |
0,014 |
15 |
17 |
180 |
1,3 |
2,10 |
0,012 |
20 |
18 |
190 |
1,5 |
2,30 |
0,014 |
25 |
19 |
200 |
1,4 |
2,40 |
0,014 |
Закриті вагранки |
|||||
5 – 10 |
11,5 |
193 |
0,4 |
0,7 |
|
Закриті чавуноливарні вагранки продуктивністю від 5 до 10 т/год. при виплавці чавуну виділяють у середньому на тонну виплавлюваного металу: пилу 11,5 кг; оксиду вуглецю 193,0 кг; сірчистого ангідриду 0,4 кг; вуглеводнів 0,7 кг.
Крім того, при випуску 1 т чавуну з вагранок у ковші в атмосферу цеху виділяється від 125 до 130 г оксиду вуглецю та від 18 до 22 г графітного пилу, що видиляють через ліхтарні прорізи або через систему загальобмінної вентиляції.
Питоме виділення оксиду вуглецю при розливі чавуну у форми залежно від маси відливок вибирається у відповідності до табл. 3.6.
Таблиця 3.6 — Питоме виділення оксиду вуглецю при розливі чавуну у форми
Маса відливок, m, кг |
8 – 30 |
31 – 50 |
51 – 100 |
101 – 200 |
qСО, кг/т |
1,20 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
Маса відливок, m, кг |
201 – 300 |
301 – 500 |
501 – 1000 |
1001– 2000 |
qСО, кг/т |
0,90 |
0,80 |
0,75 |
0,70 |
Це додаткове виділення забруднюючих речовин ураховують як неорганізовані викиди.
Ємність електродугових печей, призначених для плавки сталі й чавуну, на машинобудівних підприємствах не перевищує 100 т. Виділення ними забруднюючих речовин у ході технологічного процесу залежить від марок виплавлюваних сплавів, продувки киснем і ряду інших факторів, причому склад і кількість компонентів, що виділяються, змінюється протягом плавки. У табл. 3.7 наведені усереднені показники виділення шкідливих речовин на одиницю продукції з електродугових печей.
Таблиця 3.7 — Питоме виділення забруднюючих речовин з електродугових печей
Ємність печі, т |
Виплавка стали |
Виплавка чавуну |
||||||
Продуктивність, т/год. |
q кг/т |
Продуктивність, т/год. |
q кг/т |
|||||
пил |
оксид вуглецю |
оксиди азоту |
пил |
оксид вуглецю |
оксиди азоту |
|||
0,5 |
0,33 |
9,9 |
1,4 |
0,27 |
– |
– |
– |
– |
1,5 |
0,94 |
9,8 |
1,2 |
0,26 |
– |
– |
– |
– |
3,0 |
1,56 |
9,5 |
1,3 |
0,26 |
1,65 |
9,5 |
1,3 |
0,26 |
5,0 |
2,00 |
9,4 |
1,3 |
0,26 |
2,50 |
9,4 |
1,3 |
0,26 |
6,0 |
2,70 |
9,2 |
1,4 |
0,27 |
2,80 |
9,2 |
1,4 |
0,27 |
10,0 |
3,00 |
8,8 |
1,4 |
0,27 |
4,50 |
8,8 |
1,4 |
0,27 |
12,0 |
4,20 |
8,7 |
1,5 |
0,29 |
5,10 |
8,7 |
1,5 |
0,29 |
20,0 |
5,90 |
8,1 |
1,5 |
0,29 |
7,00 |
8,1 |
1,5 |
0,29 |
25,0 |
6,20 |
7,6 |
1,5 |
0,29 |
8,00 |
7,6 |
1,5 |
0,29 |
40,0 |
10,60 |
7,0 |
1,5 |
0,29 |
12,00 |
7,0 |
1,5 |
0,29 |
50,0 |
11,40 |
6,9 |
1,4 |
0,28 |
14,00 |
6,9 |
1,4 |
0,28 |
100,0 |
21,00 |
6,6 |
1,5 |
0,29 |
23,00 |
6,6 |
1,5 |
0,29 |
Крім речовин, зазначених у табл. 3.7, у викидах присутні оксиди сірі 1,6 г/т; ціаніди 28,4 г/т; фториди 0,56 г/т.
При плавці нержавіючих, жароміцних і кислототривких сталей питоме виділення пилу в газах, що відходять до табл. 3.7 варто збільшити від 1,4 до 1,5 рази.
Для індукційних тигельних печей промислової частоти струму, тигельних і канальних для плавки чавуну й тигельних печей підвищеної частоти струму для плавки сталі середній питомий показник виділення пилу становить від 0,75 до 1,50 кг/т металу, маса газоподібних забруднюючих речовин незначна.
При роботі плавильних агрегатів, крім організованих, потрібно враховувати неорганізовані виділення за рахунок нещільності технологічного встаткування й при виконанні деяких операцій виробничого процесу (наприклад, при випуску розплавленого металу в виливниці та ковші й ін.). Вони становлять у середньому 40 % маси речовин, виділюваних плавильними агрегатами. Тому для оцінки кількості організованих і неорганізованих викидів у формулу (2.16) варто ввести коефіцієнт 1,4.
Плавка кольорових металів і сплавів на їхній основі на машинобудівних заводах здійснюється в основному в індукційних тигельних і канальних печах, печах опору й електродугових, продуктивність яких перебуває в межах від 0,15 до 2,00 т/год. У газових викидах містяться пари металів й їх оксиди, оксиди сірки, азоту, фтористий водень, аміак, іони хлору, графітовий пил, фтористий кальцій, хлористий барій й інші сполуки.
Питомі викиди при литті кольорових металів і сплавів наведені в табл. 3.8.
Таблиця 3.8 — Питоме виділення забруднюючих речовин (кг/т) при литті кольорових металів і сплавів
Плавильне встаткування |
Пил |
Оксиди азоту |
Сірчистий ангідрид |
Оксид вуглецю |
Інші |
Індукційні печі |
1,20 |
0,700 |
0,4 |
0,900 |
0,20 |
Електродугові печі |
1,80 |
1,200 |
0,8 |
1,100 |
0,30 |
Печі опору |
1,50 |
0,500 |
0,7 |
0,500 |
0,30 |
Газомазутні плавильні печі (плавка алюмінію) |
2,80 |
0,600 |
0,6 |
1,400 |
0,18 |
Індукційні печі плавки алюмінію |
0,18 |
0,021 |
— |
0,048 |
2,45 HF 0,058 Cl |
У табл. 3.9 і 3.10 наведені дані про виділення пилу при обробці сипучих матеріалів на різних ділянках ливарного виробництва, а також у процесі їхнього складування й транспортування (при швидкості вітру від 2 до 5 м/с).
Таблиця 3.9 — Питоме виділення пилу (кг/т) при обробці матеріалів на різних ділянках ливарного виробництва
Вид робіт |
Пісок |
Бентоніт, цемент |
Вапняк |
Кокс ливарний |
Вугілля |
Глина суха |
Обпили, торф |
Навантаження-розвантаження |
|||||||
Розвантаження з вагонів і самоскидів грейферними механізмами в прийомні ями |
0,10 |
0,25 |
0,23 |
0,28 |
0,14 |
0,08 |
0,33 |
Завантаження в приймальні бункери й засіку сховища через аспіраційні точки |
— |
0,31 |
0,75 |
0,70 |
0,40 |
0,22 |
0,85 |
Переміщення матеріалу |
|||||||
а) одноківшевим екскаватором продуктивністю до 90 м3/год |
0,05 |
0,09 |
0,15 |
0,05 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
б) мостовими кранами із грейферними механізмами й канатно-скреперними установками продуктивністю до 17 м3/год |
0,15 |
0,28 |
0,45 |
0,15 |
0,07 |
0,12 |
0,13 |
Таблиця 3.10 — Питоме виділення пилу (кг/т) при складуванні й транспортуванні сипучого матеріалу
Вид робіт |
Матеріал |
||
кусковий (середній розмір більш 8 мм) |
порошкоподібний (середній розмір меньш 8 мм) |
горіла земля |
|
Завантаження сипучого матеріалу в ринви при перевантаженнях і транспортуванні |
1,41 |
4,20 |
— |
Розвантаження сипучого матеріалу з ринви при перевантаженнях і транспортуванні |
1,13 |
2,73 |
— |
Пересипання на транспортери |
0,70 |
1,53 |
0,50 |
Пересипання з комбінованих укриттів стрічкових конвеєрів, транспортерів, елеваторів при транспортуванні |
0,40 |
1,03 |
0,30 |
Пересипання з комбінованих укриттів у галереях стрічкових конвеєрів при транспортуванні |
0,53 |
1,17 |
0,43 |
Місцевий відсмоктувач від живильників і дозаторів |
0,50 |
1,06 |
0,30 |
У процесі приготування формувальних і стрижневих сумішей при застосуванні найпоширенішого на машинобудівних заводах устаткування питомі виділення пилу приймаються відповідно до табл. 3.11.
Таблиця 3.11 — Питомі викиди пилу при готуванні формувальних сумішей
Технологічний процес |
q, кг/т |
Сушка в барабанному сушилі (горизонтальному) |
|
піску |
0,5 |
глини |
2,5 |
Установка сушки піску |
|
у потоці гарячих газів |
2,1 |
у киплячому шарі |
1,3 |
вертикальна |
1,0 |
Дроблення й молоття шихтових матеріалів |
|
у дробарках: |
|
шнекових продуктивністю до 20 т/год |
6,0 |
конусних продуктивністю до 50 т/год |
5,0 |
молоткових продуктивністю до 5 т/год |
4,5 |
у кульових млинах продуктивністю до 1 т/год |
7,0 |
у молоткових млинах продуктивністю до 2 т/год |
7,0 |
Змішування формувальних матеріалів |
|
із сит: |
|
вібраційних |
4,0 |
плоских механічних |
7,0 |
барабанних (полігональних і циліндричних) |
3,0 |
зі змішувачів періодичної дії: |
|
з вертикально обертовими котками продуктивністю до 50 т/год |
1,0 |
з горизонтально обертовими котками продуктивністю до 60 т/год |
1,2 |
тарілчастих продуктивністю до 20 т/год |
0,6 |
зі змішувачів безперервної дії з вертикально обертовими котками продуктивністю до 60 т/год |
1,3 |
При просіванні гарячих матеріалів з температурою 50 °С відповідні питомі виділення із сит збільшуються від 25 до 30 %.
При виготовленні піщано-глинистих формувальних і стрижневих сумішей із застосуванням устаткування, розглянутого вище, використаються зазначені значення , кг/т. Додаткове виділення забруднюючих речовин при сушінні стрижнів і форм у випадку застосування рідкого або твердого палива визначається відповідно до рекомендацій розрахунку викидів забруднюючих речовин при спалюванні палива, а вихід ароматичних вуглеводнів приймається від 40 до 50 г/т.
При використанні формувальних сумішей холодного твердіння, що містять фенол формальдегідну смолу, виділяються оксид вуглецю, бензол, фенол, формальдегід, метанол; з карбамідної смоли УКС-Л виділяються оксид вуглецю, формальдегід, метан, ціаніди, аміак й ін.
У табл. 3.12 наведені дані про питоме виділення окремих забруднюючих речовин при сушки форм і стрижнів.
Таблиця 3.12 — Питоме виділення забруднюючих речовин (кг/год.) при сушінні форм і стрижнів
Тип обладнання |
Оксид вуглецю |
Оксиди азоту |
Сірчистий ангідрид |
Фтористий водень |
Формальдегід |
Метан |
Акролеїн |
Горизонтальні конвеєрні сушила |
0,511 |
0,253 |
0,140 |
— |
0,080 |
0,031 |
0,085 |
Конвеєрні сушила ЗИЛ |
0,400 |
0,013 |
— |
0,017 |
— |
— |
— |
Вертикальні сушила |
0,119 |
0,032 |
0,097 |
0,016 |
— |
— |
— |
Камерні сушила |
0,55-0,40 |
0,0012 |
0,102 |
— |
— |
0,033 |
— |
Виймання відливок з піщано-глинистих форм і звільнення їх від відпрацьованих формувальних сумішей здійснюється за допомогою устаткування, що вибиває, і супроводжується виділеннями пилу, горілої землі й окалини в кількості до 30 кг/т відлитого металу.
У табл. 3.13 наведені середні значення викидів забруднюючих речовин при вибиванні форм і стрижнів, а в табл. 3.14 даються питомі викиди пилу при роботі основних типів устаткування для різних способів очищення виробів. У табл. 3.15 наводяться дані про склад і кількість речовин, що виділяються при литті по виплавлюваних моделях.
Таблиця 3.13 — Питоме виділення забруднюючих речовин (кг/т) при вибиванні форм і стрижнів*)
Устаткування |
Пил |
Оксид вуглецю |
Сірчистий ангідрид |
Оксиди азоту |
Аміак |
Підвісні вібратори при висоті опоки над ґратами не більше 1 м |
9,7 |
1,2 |
0,04 |
0,2 |
0,4 |
Ґрати вибивні ексцентрикові вантажопідйомністю до 2,5 т/год |
4,8 |
1,0 |
0,03 |
0,2 |
0,3 |
Ґрати вибивні інерційні вантажопідйомністю: |
|||||
до 10 т/год |
7,9 |
1,1 |
0,03 |
0,2 |
0,4 |
до 20 т/год |
10,2 |
1,2 |
0,04 |
0,3 |
0,6 |
Ґрати вибивні інерційно-ударні вантажопідйомністю до 30 т/год |
22,3 |
1,2 |
0,04 |
0,3 |
0,6 |
*) При температурі відливок, що вибивають, вище 200 °С виділення пилу й інших компонентів збільшується від 10 до 15 % |
|||||
Таблиця 3.14 — Питоме виділення пилу (кг/т) при очищенні лиття металів
Спосіб очищення, устаткування |
Чавун |
Сталь |
Піскоструминне очищення в камерах обсягом: |
||
до 1 м3 |
7,2 |
– |
до 8 м3 |
10,0 |
– |
до 80 м3 |
30,0 |
– |
Дробометальне очищення |
||
Барабани очисні дробометальні для відливок масою: |
||
до 25 кг |
9,3 |
14,0 |
до 80 кг |
12,8 |
19,3 |
до 4000 кг |
20,1 |
530,3 |
Камери очисні дробометальні обсягом: |
||
до 2 м3 |
11,1 |
– |
до 10 м3 |
13,2 |
19,8 |
до 80 м3 |
24,0 |
36,1 |
Столи очисні дробометальні для відливок масою: |
||
до 150 кг |
23,3 |
34,7 |
до 300 кг |
25,0 |
37,5 |
до 600 кг |
29,1 |
43,6 |
Машини напівавтоматичні дробометальні періодичної й безперервної дії для відливок масою: |
||
до 25 кг |
6,9 |
10,3 |
до 400 кг |
12,8 |
19,3 |
Камери очисні дробометальні безперервної дії з обертовими підвісками: |
||
для дрібного й середнього лиття |
6,0 |
9,1 |
для великого лиття |
2,8 |
4,2 |
Дробоструминне очищення |
||
Камери очисні дробоструминні, що обслуговуються робітниками зовні, діаметр сопла від 6 до 8 см: |
||
тупикові |
8,0 |
12,1 |
прохідні |
12,4 |
19,3 |
Камери очисні дробоструминні, що обслуговують робітниками, що перебувають усередині камери, діаметр сопла 10...12 мм: |
||
тупикові |
18,5 |
27,9 |
прохідні |
25,5 |
38,4 |
Камери очисні дробоструминні двозаходові з обертовими підвісками: |
||
для дрібного й середнього лиття |
8,7 |
13,0 |
для великого лиття |
26,1 |
39,3 |
Галтування |
||
Барабани очисні галтувальні для відливок масою: |
||
до 10 кг |
3,0 |
4,5 |
до 40 кг |
7,5 |
11,3 |
до 100 кг |
24,0 |
36,1 |
Таблиця 3.15 — Виділення забруднюючих речовин при литті на ділянці виготовлення модельних блоків і керамічних оболонок
Тип устаткування |
Речовина |
q, г/год. |
Баки розплаву компонентів модельної маси |
Пари парафіну (вуглеводні) |
116 |
Столи лютування зумпфа |
Пари парафіну (вуглеводні) |
144 |
Автомат обмазки й обсипання модельних блоків |
Пил кварцу |
1680 |
Ванна занурення автомата |
Ацетон (пари) |
230*) |
Ванна з киплячим шаром піску |
Пил кварцу |
3750 |
Агрегат готування вогнетривкого покриття, модель 662 |
Пил маршаліту, кварцу |
300 |
Установка готування вогнетривкого покриття, модель 661 |
Пил маршаліту |
3240 |
Ацетон (пари) |
84 |
|
Агрегат готування вогнетривкого покриття, модель 662А |
Пил маршаліту |
6120 |
Ацетон (пари) |
252 |
|
Автомат для нанесення вогнетривкого покриття |
Пил маршаліту |
3600 |
Ацетон (пари) |
216 |
|
Пил кварцового піску |
3600 |
|
Установка повітряно-аміачного сушіння |
Аміак (пари) |
230*) |
Ванна для виплавки модельного состава, модель 672 |
Пари вуглеводнів |
292 |
Установка для виплавки модельного состава |
Те ж |
75 |
Напівавтомат відділення кераміки й виливків, модель 639 |
Пил кварцу й кераміки |
6000 |
Установка для відділення кераміки |
Те ж |
3600 |
Установка выщелачивания кераміки, модель 695 |
Аерозолі лугу |
21,3 |
Напівавтомат обробки готових виробів |
Абразивний пил |
166 |
*) Питоме виділення в г/кг лиття |
||
Термічні цехи. До основного устаткування термічних цехів відносяться нагрівальні печі, що працюють на газі й мазуті, електротермічні печі й ванни. Кількісні характеристики виділення речовин в окремих процесах наведені в табл. 3.16.
Таблиця 3.16 — Виділення забруднюючих речовин у термічних цехах
Тип устаткування, технологічний процес |
Речовина |
Кількість |
Нагрівальні пристрої, спалювання природного газу |
Оксид вуглецю |
12,90 г/м3 газу |
Оксиди азоту |
2,15 г/м3 газу |
|
Печі: |
||
з ендогазом |
Оксид вуглецю |
11,80 г/м3 газу |
Оксиди азоту |
1,97 г/м3 газу |
|
с аміаком |
Аміак |
100,0 г/м3 аміаку |
с природним газом |
Оксид вуглецю |
12,90 г/м3 газу |
Оксиди азоту |
2,15 г/м3 газу |
|
Соляні ванни: |
||
нагрівання під загартування в розплавах хлористого барію, натрію й калію |
Аерозолі |
0,35 г/кг металу |
Хлористий водень |
0,12 г/кг металу |
|
охолодження й відпустка сталевих деталей у сумішах з вуглекислого натрію, хлористого натрію й вуглекислого калію |
Аерозолі |
0,25 г/кг металу |
Ціанування: |
||
низькотемпературне |
Аерозолі |
0,25 г/кг деталей |
Ціаністий водень |
0,30 г/кг деталей |
|
високотемпературне |
Аерозолі |
0,36 г/кг деталей |
Ціаністий водень |
0,30 г/кг деталей |
|
Масляні ванни й баки: |
||
загартування |
Аерозолі й пари масла |
0,10 г/кг деталей |
відпускання |
0,08 г/кг деталей |
|
Очисні дробометальні установки періодичної й безперервної дії |
Пил металічна, окалина |
1,50 г/кг деталей |
Установки для нанесення антіцементаційних покриттів |
Пари бензолу й толуолу |
2,00 г/кг деталей |