* Ця роботане є науковою працею, не є випускний кваліфікаційною роботоюі являє собою результат обробки, структурування та форматування зібраної інформації, призначеної для використання як джерело матеріалу при самостійної підготовкинавчальних робіт.
Захист атмосфери Для атмосфери характерна надзвичайно висока динамічність, обумовлена як би стрімим переміщенням повітряних мас у латеральному та вертикальному напрямках, так і високими швидкостями, різноманітністю фізико-хімічних реакцій, що протікають у ній. Атмосфера розглядається як величезний «хімічний котел», який знаходиться під впливом численних і мінливих антропогенних і природних факторів. Гази та аерозолі, що викидаються в атмосферу, характеризуються високою реакційною здатністю. Пил і сажа, що виникають при згорянні палива, лісових пожежах, сорбують важкі метали і радіонукліди і при осадженні на поверхню можуть забруднити великі території, проникнути в організм людини через органи дихання. Забрудненням атмосфери вважається пряме або опосередковане введення в неї будь-якої речовини в такій кількості, яка впливає на якість і склад зовнішнього повітря, завдаючи шкоди людям, живій і неживій природі, екосистемам, будівельним матеріалам, природним ресурсам - всій навколишньому середовищу.; - очищення газових викидів від шкідливих домішок; , шкідливих викидів в атмосферу та твердих відходів і не повинно споживати воду з природних водойм. Тобто розуміють принцип організації та функціонування виробництв, при раціональному використанні всіх компонентів сировини та енергії в замкнутому циклі: (первинні сировинні ресурси - виробництво - споживання - вторинні сировинні ресурси). Для зниження забруднення атмосфери від промислових викидів використовують системи очищення газів. Під очищенням газів розуміють відокремлення від газу і чи перетворення на нешкідливий стан забруднюючої речовини, що надходить від промислового джерела. Промислові способи очищення газових викидів від газо- і пароподібних токсичних домішок можна розділити на п'ять основних груп: 1 Метод абсорбції – полягає в поглинанні окремих компонентів газоподібної суміші абсорбентом (поглиначем) в якості якого виступає рідина. Тому технологічні схеми мокрого очищення, як правило, складні, багатоступінчасті та очисні реактори (особливо скрубери) мають великі обсяги. Після очищення пекло сорбер перемикається на регенерацію. Адсорбційна установка, що складається з декількох реакторів, працює в цілому безперервно, так як одночасно одні реактори знаходяться на стадії очищення, а інші - на стадіях регенерації, охолодження та ін Регенерацію проводять нагріванням, наприклад випалюванням органічних речовин, пропусканням гострого або перегрітої пари, повітря, інертного газу (азоту). Іноді адсорбент, який втратив активність (екранований пилом, смолою), повністю замінюють. - Розсіювання газових викидів в атмосфері;- Влаштування санітарно-захисних зон, архітектурно-планувальні рішення. Безвідходна та маловідхідна технологія Екологізація тих процесів – це створення замкнутих технологічних циклів, безвідходних і маловідходних технологій, що виключають попадання в атмосферу шкідливих забруднюючих речовин.Найбільш надійним і економічним способом охорони біосфери від шкідливих газових викидів є перехід до безвідходного виробництва, або до безвідходних технологій. Термін «безвідходна технологія» вперше запропоновано академіком М.М. Семеновим. Під ним мається на увазі створення оптимальних технологічних систем із замкнутими матеріальними та енергетичними потоками. Таке виробництво не повинно мати стічних водпрості в експлуатації та малогабаритні. Недолік багатьох процесів каталітичного очищення - утворення нових речовин, які підлягають видаленню з газу іншими методами (абсорбція, адсорбція), що ускладнює встановлення та знижує загальний економічний ефект.- факельне спалювання - можливий, коли концентрація горючих забруднювачів близька до нижньої межі займання. У цьому випадку домішки служать паливом, температура процесу 750-900 ° С і теплоту горіння приміщень можна утилізувати. Коли концентрація горючих домішок менша за нижню межу займання, то необхідно підводити деяку кількість теплоти ззовні. Найчастіше його теплоту підводять добавкою пального газу і його спалюванням в газі, що очищається. Горючі гази проходять систему утилізації теплоти та викидаються в атмосферу. Такі енерготехнологічні схеми застосовують при досить високому вмісті горючих домішок, інакше зростає витрата доданого ємного пального газу.атмосфери. Теоретичне визначення концентрації домішок у нижніх шарах атмосфери залежно від висоти труби та інших факторів пов'язане із законами турбулентної дифузії в атмосфері і поки що розроблено не повністю. Висоту труби, необхідну, щоб забезпечити ГДК токсичних речовин у нижніх шарах атмосфери, на рівні дихання, визначають за наближеними формулами, наприклад: ПДВ = де ПДВ - гранично допустимий викид шкідливих домішок в атмосферу, що забезпечує концентрацію цих речовин у приземному шарі повітря не вище ГДК, г/с; Н – висота труби, м; V - обсяг газового викиду, м ^ с; ∆ t - різниця між температурами газового викиду і навколишнього повітря, °С; А - коефіцієнт, що визначає умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин у повітрі; F - безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість седиментації шкідливих речовин в атмосфері; т - коефіцієнт, що враховує умови виходу газу з гирла труби, його визначають графічно або наближено за формулою: Метод досягнення ГДК за допомогою «високих труб» служить лише паліативом, тому що не оберігає атмосферу, а лише переносить забруднення з одного району в інші .Пристрій санітарно-захисних зон Санітарно-захисна зона - це смуга, що відокремлює джерела промислового забруднення від житлових або громадських будівельдля захисту населення від впливу шкідливих факторів виробництва. Ширину санітарно-захисних зон встановлюють залежно від класу виробництва, ступеня шкідливості та кількості, виділених в атмосферу речовин, і приймають рівною від 50 до 1000 м. Санітарно-захисна зона повинна бути впорядкована та озеленена.Розрізняють 3 типи зон: Кругові при повному оточенні підприємства житловою забудовою;
В даний час перелік речовин, що забруднюють атмосферу на підприємствах та в селищній зоні широкий. До антропогенних джерел забруднень атмосфери відносять гази, аерозолі та промислових пилу.Основною фізичною характеристикою домішок атмосфери є концентрація – маса речовини (мг) в одиниці обсягу повітря за нормальних умов. Концентрація домішок визначає фізичний, хімічний та токсичний вплив речовин на навколишнє середовище та людину і служить основним параметром при нормуванні вмісту домішок в атмосфері. Для оцінки якості компонентів довкіллявведено низку критеріїв якості до яких належать: гранично допустима концентрація речовини (ГДК), гранично допустимий викид (скидання) (ПДВ, ПДС), гранично допустима доза (ПДР)та інші. Ці нормативи встановлені для більшості речовин, які можуть опинитися в навколишньому середовищі і здатні негативно вплинути на здоров'я людини або компоненти природного середовища.
Для забезпечення нормативних рівнів концентрацій шкідливих речовин у повітрі населених місць та поблизу промислових підприємствпрактично реалізуються такі варіанти захисту атмосферного повітря:
Виведення токсичних речовин із приміщень загальнообмінною вентиляцією;
Локалізація токсичних речовин у зоні їх утворення за допомогою місцевої вентиляції з подальшою рециркуляцією;
Локалізація токсичних речовин у зоні їх утворення за допомогою місцевої вентиляції з подальшим очищенням та викидом в атмосферу;
Очищення технологічних газових викидів у спеціальних апаратах та їх викид в атмосферу;
Очищення відпрацьованих газів енергоустановок (двигунів внутрішнього згоряння) у спеціальних агрегатах та їх викид в атмосферу або виробничу зону;
Розміщення підприємств та об'єктів по відношенню до селітебної забудови з урахуванням троянди вітрів та рельєфу.
Таким чином, усі засоби захисту атмосфери від шкідливих виробничих викидів можна об'єднати у дві групи:
1) пасивні - створення умов для розсіювання шкідливих домішок в атмосферному повітрі (санітарно-захисні зони, високі труби);
2) активні – засоби здійснюють очищення повітря від різноманітних домішок (пиловловлювачі, туманоуловлювачі, апарати для уловлювання парів та газів, апарати багатоступінчастого очищення).
Пасивні методи забезпечення необхідного рівня безпеки атмосферного повітря.З метою забезпечення безпеки населення та відповідно до Федеральним Законом«Про санітарно-епідеміологічний благополуччя населення» від 30.03.1999 № 52-ФЗ, навколо об'єктів та виробництв, що є джерелами впливу на середовище проживання та здоров'я людини встановлюється спеціальна територія з особливим режимом використання - санітарно-захисна зона (СЗЗ), зменшення впливу забруднення на атмосферне повітря (хімічного, біологічного, фізичного) до значень, встановлених гігієнічними нормативами. За своїм функціональним призначенням санітарно-захисна зона є захисним бар'єром, який забезпечує рівень безпеки населення під час експлуатації об'єкта у штатному режимі. Для об'єктів, що є джерелами впливу на довкілля розробляється проект обґрунтування розміру санітарно-захисної зони.
Орієнтовний розмір санітарно-захисної зони за класифікацією визначається розрахунками очікуваного забруднення атмосферного повітря (з урахуванням фону) та рівнями фізичного впливу на атмосферне повітря, уточнених результатами натурних досліджень та вимірювань. Критерієм для визначення розміру санітарно-захисної зони є не перевищення на її зовнішній межі та за її межами ГДК (гранично допустимих концентрацій) забруднюючих речовин для атмосферного повітря населених місць, ПДК (гранично допустимих рівнів) фізичного впливу на атмосферне повітря.
Залежно від характеристики викидів для промислового об'єкта та виробництва, за якими провідним для встановлення санітарно-захисної зони фактором є хімічне забрудненняатмосферного повітря, розмір санітарно-захисної зони встановлюється від межі проммайданчика та/або джерела викидів забруднюючих речовин. Від кордону території проммайданчика:
Від організованих та неорганізованих джерелпри наявності технологічного обладнанняна відкритих майданчиках;
Що стосується організації виробництва із джерелами, розосередженими територією проммайданчика;
За наявності наземних та низьких джерел, холодних викидів середньої висоти.
Від джерел викидів (рис.6.4): за наявності високих середніх джерел нагрітих викидів. У міру віддалення від джерела викиду, у напрямку вітру умовно виділяють три зони забруднення атмосфери:
Зони перекидання смолоскипа з відносно невисоким вмістом шкідливих речовин;
Зони задимлення з максимальним вмістом шкідливих речовин;
Зони поступового зниження рівня забруднення.
Максимальні концентрації ( з м) домішок у приземному шарі можна виміряти за допомогою приладів або розрахувати відповідно до «Методики розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств ОНД-86».
Рисунок 6.4 – Класифікація джерел забруднення атмосфери
Максимальні концентрації прямо пропорційні продуктивності джерела і обернено пропорційні квадрату його висоти над землею:
 | (6.1) |
Де А - коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери;
М - маса шкідливої речовини, що викидається в атмосферу в одиницю часу (г/с);
F - безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин у повітрі;
m та n – коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду;
ΔΤ – різниця між температурою газоповітряної суміші, що викидається, і температурою навколишнього повітря (ºC);
Η – висота джерела викиду над рівнем землі, м;
V 1 - Витрата повітряної суміші (м 3 / с);
Η – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості.
Використовуючи розрахункові методи, можна визначити величину ПДВ для забезпечення у приземному шарі ГДК шкідливихречовин. Якщо реальні викиди перевищують ПДВ, у системі викиду використовують апарати очищення газів від домішок, тобто. застосовують активні методи забезпечення необхідних рівнів безпеки атмосферного повітря.
Домішки шкідливих речовин можуть бути в атмосферному повітрі в трьох агрегатних станах: рідкому, твердому, газоподібному. Саме агрегатним станом забруднювачів обумовлюється вибір технічних засобівочищення повітря: пиловловлювачі, туманоуловлювачі, апарати для уловлювання парів і газів, апарати багатоступеневого очищення, що використовуються при складному складі забруднювачів, що викидаються підприємством (рис. 6.5).
Багато виробничих процесів супроводжуються значним виділенням пилу. Пил – це найдрібніші тверді частинки, здатні перебувати у повітрі чи промислових газах. довгий часу зваженому стані. Види класифікацій виробничого пилу наведено малюнку 6.6. Шкідливість пилу залежить від неї хімічного складу, концентрації у повітрі та крупності частинок. У легенях людини при диханні затримуються частинки розміром від 02 до 7 мкм. Пил викликає такі захворювання, як пневмоконіози, дерматити, екземи, кон'юктивіти та ін. .
Найбільш простими і широко поширеними від великого пилу, що не злипається, є апарати сухого очищенняповітря та газів. До них відносяться різноманітні по конструкції циклони, принцип дії яких заснований на використанні відцентрової сили, що впливає на частинки пилу в потоці повітря, що обертається. Для поділу газового потоку на очищений та забруднений пилом використовуються жалюзійні пилевідділювачі. Ці пристрої є простими. Застосовуються для очищення димових газів від великодисперсного пилу за температури 450-600ºC. Ротаційні пиловловлювачі призначені для очищення повітря від частинок розміром більше 5мкм і відносяться до апаратів відцентрової дії, які одночасно з перемішуванням повітря очищають його від пилу.
Апарати мокрої очисткигазів (скубери) мають широке застосування. Вони характеризуються високим ступенем ефективності очищення від дрібнодисперсного пилу з
Рисунок 6.5 – Види апаратів для очищення повітря від виробничих викидів
Рисунок 6.6 – Класифікації виробничого пилу
розміром більше 0.3 мкм та можливістю очищення від гарячих та вибухонебезпечних газів. Принцип дії заснований на осадженні частинок пилу на поверхні крапель або плівці рідини, як використовується або вода (при очищенні від пилу), або хімічний розчин (при уловлюванні одночасно з пилом шкідливих газоподібних компонентів).
Апарати фільтраційного очищенняпризначені для тонкої очистки газів за рахунок осадження частинок пилу на поверхні пористих перегородок. Осадження частинок у порах відбувається внаслідок сукупної дії торкання, дифузного, інерційного та гравітаційного процесів. Фільтри класифікуються по: типу фільтрувальної перегородки, конструкції фільтра та його призначення, тонкощі очищення тощо. Більшість фільтруючих установок працює у 2 режимах: фільтрації та регенерації, тобто. очищення від уловленого пилу.
Апарати електрофільтраційного очищенняпризначені для очищення об'ємних витрат газу від пилу та туману (олійного). Їх принцип дії ґрунтується на осадженні частинок пилу в електричному полі. Достоїнствами електрофільтрів є висока ефективність очищення за дотримання режимів роботи, порівняно низькі енерговитрати, а недоліками – великі габарити та велика металоємність.
Існує 2 типи паро- і газоуловлювальних установок:
1) забезпечує санітарне очищення викидів без подальшої утилізації уловлених домішок, кількість яких невелика, але які навіть у малих концентраціях небезпечні для людини;
2) забезпечують очищення від великої кількостіречовин з подальшою концентрацією їх і використанням як вихідну сировину в різних технологічних процесах.
Методи очищення промислових викидів від газоподібних та пароподібних речовинза характером перебігу фізико-хімічних процесів ділять на 4 групи:
1) промивання викидів розчинниками домішок (абсорбція ) - заснований на поглинанні шкідливих газоподібних домішок рідкими поглиначами: водою, розчином соди, аміаку. Наприклад, газоподібні ціаністі сполуки абсорбують 5% розчином залізного купоросу.
2) промивання розчинами реагентів, що хімічно зв'язують домішки (хемосорбція)полягає в поглинанні шкідливих речовин з твердими або рідкими поглиначами, у результаті утворюються малолеткі або малорозчинні хімічні сполуки. Наприклад, миш'яково-лужний розчин використовують для очищення від сірководню.
3) поглинання газоподібних домішок твердими тілами ультрамікроскопічною структурою (адсорбція)– ґрунтується на поглинанні шкідливих домішок поверхнею твердих пористих тіл – адсорбентів. Чим більша пористість адсорбенту, тим більша його ефективність. Адсорбентами виступають: активоване вугілля, глинозем, цеоліти, сланцева зола. Наприклад, на АЕС сорбція радіоактивних продуктів здійснюється вугільними фільтрами.
4) термічна нейтралізація газів, що відходятьзабезпечує окислення токсичних домішок у газових викидах до менш токсичних за наявності вільного кисню та високої температури газів. Метод застосовується при великих обсягах газу та високих концентраціях газу. Існує 3 схеми застосування:
Пряме спалювання в полум'ї застосовується при високій температурі газів, що відходять;
Термічне окислення при температурі 600-800 ºC застосовується, якщо гази, що відходять, мають високу температуру, але в них немає або кисню, або концентрація горючих газів низька;
Каталітичне спалювання при температурі 250-450 ºC призначений для перетворення шкідливих домішок у гарячих газах на нешкідливі або менш шкідливі з використанням каталізаторів.
Процес очищення газів від твердих і краплинних домішок у різних апаратах характеризується кількома параметрами:
1) Продуктивністю– об'ємом повітря, яке здатне очистити цей пристрійв одиницю часу (м3/год, м3/с);
2) Загальним коефіцієнтом очищення- Відношенням маси пилу, уловленої апаратом, до маси пилу, що надійшов в нього, за одиницю часу, %:
Де Ф вх, Ф вих - вміст фракції пилу в повітрі на вході і виході пиловловлювача, %.
Ефективність пиловловлення високоефективних фільтрів може виражатися через коефіцієнт проскоку ε, що є відношенням концентрації пилу за фільтром до концентрації пилу перед фільтром у відсотках і визначається за формулою:
| (6.4) |
4) Пилоємністю, Що представляє кількість пилу, який здатний вловити та утримати фільтр (г, кг).
5) Гідравлічним опором пиловловлювача
6) Витратою електроенергіїна очищення повітря (кВт · год на 1000 м 3 /год), води (л / м 3), олії (кг / рік) і т.д.
7) Капітальними витратамина повітроочисну установку (руб.)
8) Вартість очищення повітря(Рублів на 1000 м 3 повітря).
Подібна інформація.
Захист атмосфери
З метою захисту атмосфери від забруднення застосовують такі екозахисні заходи:
- Екологізація технологічних процесів;
– очищення газових викидів від шкідливих домішок;
- Розсіювання газових викидів в атмосфері;
- Дотримання нормативів допустимих викидів шкідливих речовин;
- Влаштування санітарно-захисних зон, архітектурно-планувальні рішення та ін.
Екологізація технологічних процесів– це насамперед створення замкнутих технологічних циклів, безвідходних і маловідходних технологій, що унеможливлюють потрапляння в атмосферу шкідливих забруднюючих речовин. Крім того, необхідна попереднє очищенняпалива або заміна його більш екологічними видами, застосування гідрообезпилювання, рециркуляція газів, переведення різних агрегатів на електроенергію та ін.
Найактуальнішим завданням сучасності є зниження забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів. В даний час ведеться активний пошук альтернативного, більш екологічно чистого палива, ніж бензин. Продовжуються розробки двигунів автомобілів, що працюють на електроенергії, сонячної енергії, спирті, водні та ін.
Очищає газові викиди від шкідливих домішок.Нинішній рівень технологій не дозволяє досягти повного запобігання надходженню шкідливих домішок в атмосферу з газовими викидами. Тому повсюдно використовуються різні методиочищення відхідних газів від аерозолів (пилу) та токсичних газо- і пароподібних домішок (NO, NO2, SO2, SO3 та ін).
Для очищення викидів від аерозолів застосовують різні типи пристроїв залежно від ступеня запиленості повітря, розмірів твердих частинок та необхідного рівня очищення: сухі пиловловлювачі(циклони, пилоосаджувальні камери), мокрі пиловловлювачі(скрубери та ін), фільтри, електрофільтри(каталітичні, абсорбційні, адсорбційні) та інші методи для очищення газів від токсичних газо- та пароподібних домішок.
Розсіювання газових домішок у атмосфері –це зниження їх небезпечних концентрацій до рівня відповідного ГДК шляхом розсіювання пилогазових викидів за допомогою високих димових труб. Чим вище труба, тим більше її ефект, що розсіює. На жаль, цей метод дозволяє зменшити локальне забруднення, але при цьому проявляється регіональне.
Влаштування санітарно-захисних зон та архітекгурно-планувальні заходи.
Санітарно-захисна зона (СЗЗ) –це смуга, що відокремлює джерела промислового забруднення від житлових чи громадських будівель захисту населення від впливу шкідливих чинників виробництва. Ширина цих зон становить від 50 до 1000 м залежно від класу виробництва, ступеня шкідливості та кількості речовин, що виділяються в атмосферу. При цьому громадяни, чиє житло опинилося в межах СЗЗ, захищаючи своє конституційне право на сприятливе середовище, можуть вимагати припинення екологічно небезпечної діяльності підприємства, або переселення за рахунок підприємства за межі СЗЗ.
Міністерство освіти Російської Федерації
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ
ІНЖЕНЕРНО-ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Гуманітарний факультет
Кафедра сучасного природознавствата екології
Контрольна роботаз дисципліни
ПРИРОДООХОРОНІ СИСТЕМИ І СПОРУДИ
На тему:Захист атмосфери
Санкт-Петербург
Захист атмосфери
Для атмосфери характерна надзвичайно висока динамічність, обумовлена як швидким переміщенням повітряних мас в латеральному і вертикальному напрямках, так і високими швидкостями, різноманітністю фізико-хімічних реакцій, що протікають в ній. Атмосфера сприймається як величезний «хімічний котел», що під впливом численних і мінливих антропогенних і природних чинників. Гази та аерозолі, що викидаються в атмосферу, характеризуються високою реакційною здатністю. Пил і сажа, що виникають при згорянні палива, лісових пожежах, сорбують важкі метали та радіонукліди і при осадженні на поверхню можуть забруднити великі території, проникнути в організм людини через органи дихання.
Забрудненням атмосфери вважається пряме чи опосередковане введення у ній будь-якої речовини у такій кількості, що впливає якість і склад зовнішнього повітря, завдаючи шкоди людям, живої і неживої природі, екосистемам, будівельним матеріалам, природним ресурсам – довкілля.
Очищення повітря від домішок.
Для захисту атмосфери від негативного антропогенного впливу використовують такі заходи:
Екологізацію технологічних процесів;
Очищення газових викидів від шкідливих домішок;
розсіювання газових викидів в атмосфері;
Влаштування санітарно-захисних зон, архітектурно-планувальні рішення.
Безвідходна та маловідходна технологія.
Екологізація технологічних процесів – це створення замкнутих технологічних циклів, безвідходних та маловідходних технологій, що виключають попадання в атмосферу шкідливих забруднюючих речовин.
Найбільш надійним і економічним способом охорони біосфери від шкідливих газових викидів є перехід до безвідходного виробництва, або безвідходним технологіям. Термін "безвідходна технологія" вперше запропоновано академіком М.М. Семеновим. Під ним мається на увазі створення оптимальних технологічних систем із замкнутими матеріальними та енергетичними потоками. Таке виробництво не повинно мати стічних вод, шкідливих викидів в атмосферу та твердих відходів та не повинно споживати воду з природних водойм. Тобто розуміють принцип організації та функціонування виробництв при раціональному використанні всіх компонентів сировини та енергії в замкнутому циклі: (первинні сировинні ресурси – виробництво – споживання – вторинні сировинні ресурси).
Звичайно, поняття «безвідходне виробництво» має дещо умовний характер; це ідеальна модель виробництва, тому що в реальних умовах не можна повністю ліквідувати відходи і позбутися впливу виробництва на довкілля. Точніше слід називати такі системи маловідходними, що дають мінімальні викиди, за яких збитки природним екосистемам буде мінімальним. Маловідходна технологія є проміжним ступенем під час створення безвідходного виробництва.
Нині визначилося кілька основних напрямів охорони біосфери, які зрештою ведуть до створення безвідходних технологій:
1) розробка та впровадження принципово нових технологічних процесів та систем, що працюють за замкненим циклом, що дозволяють виключити утворення основної кількості відходів;
2) переробка відходів виробництва та споживання як вторинна сировина;
3) створення територіально-промислових комплексів із замкнутою структурою матеріальних потоків сировини та відходів усередині комплексу.
Важливість економного та раціонального використання природних ресурсівне потребує обґрунтувань. У світі безперервно зростає потреба у сировині, виробництво якої обходиться все дорожче. Будучи міжгалузевою проблемою, розробка маловідходних та безвідходних технологій та раціональне використання вторинних ресурсів потребує прийняття міжгалузевих рішень.
Розробка та впровадження принципово нових технологічних процесів та систем, що працюють за замкненим циклом, що дозволяють виключити утворення основної кількості відходів, є основним напрямом технічного прогресу.
Очищення газових викидів від шкідливих домішок
Газові викиди класифікуються з організації відведення та контролю – на організовані та неорганізовані, за температурою на нагріті та холодні.
Організований промисловий викид - це викид, що надходить в атмосферу через спеціально споруджені газоходи, димарі, труби.
Неорганізовані називають промислові викиди, що у атмосферу як ненаправлених потоків газу результаті порушення герметичності устаткування. Відсутність або незадовільну роботу обладнання з відсмоктування газу в місцях завантаження, вивантаження та зберігання продукту.
Для зниження забруднення атмосфери від промислових викидів використовують системи очищення газів. Під очищенням газів розуміють відокремлення від газу або перетворення на нешкідливий стан забруднюючої речовини, що надходить від промислового джерела.
Механічна очисткагазів
Вона включає сухіі мокріметоди.
Очищення газів у сухих механічних пиловловлювачах.
До сухих механічних пиловловлювачів відносяться апарати, в яких використані різні механізми осадження: гравітаційний (пилоосаджувальна камера), інерційний (камери, осадження пилу в яких відбувається в результаті зміни напрямку руху газового потоку або установки на його шляху перешкоди) і відцентровий.
Гравітаційне осадженнязасноване на осадженні зважених частинок під дією сили тяжіння під час руху запиленого газу з малою швидкістю без зміни напрямку потоку. Процес проводять у відстійних газоходах та пилоосаджувальних камерах (рис.1). Для зменшення висоти осадження частинок в камерах для осадження встановлено на відстані 40-100 мм безліч горизонтальних полиць, що розбивають газовий потік на плоскі струмені. Гравітаційне осадження діє лише для великих частинок діаметром понад 50-100 мкм, причому ступінь очищення не перевищує 40-50%. Метод придатний лише для попередньої, грубого очищеннягазів.
Пилоосаджувальні камери (Мал. 1). Осадження зважених у газовому потоці частинок у пилеосаджувальних камерах відбувається під дією сил тяжіння. Найпростішими конструкціями апаратів цього є відстійні газоходи, снабжаемые іноді вертикальними перегородками для кращого осадження твердих частинок. Для очищення гарячих пічних газів широко застосовують багатополочні пилоосаджувальні камери. Пилоосаджувальна камера складається: 1 - вхідний патрубок; 2 - вихідний патрубок; 3 – корпус; 4 - бункер завислих частинок.
Інерційне осадженнязасноване на прагненні зважених частинок зберігати початковий напрямок руху при зміні напряму газового потоку. Серед інерційних апаратів найчастіше застосовують жалюзійні пиловловлювачі з великою кількістю щілин (жалюзі). Гази знепилюються, виходячи через щілини і змінюючи при цьому напрямок руху, швидкість газу на вході в апарат становить 10-15 м/с. Гідравлічний опір апарату 100 – 400 Па (10 – 40 мм вод. ст.). Частинки пилу з d < 20 мкм у жалюзійних апаратах не вловлюються. Ступінь очищення, залежно від дисперсності частинок, становить 20-70%. Інерційний метод можна застосовувати лише для грубого очищення газу. Крім малої ефективності, недолік цього методу - швидке стирання або забивання щілин.
Дані апарати відрізняються простотою виготовлення та експлуатації, їх досить широко використовують у промисловості. Але ефективність уловлювання не завжди достатня.
Відцентрові методи очищення газівзасновані на дії відцентрової сили, що виникає при обертанні газового потоку, що очищається, в очисному апараті або при обертанні частин самого апарату. Як відцентрові апарати пилеочищення застосовують циклони (рис.2) різних типів: батарейні циклони, обертові пиловловлювачі (ротоклони) та ін. Циклони найбільш часто застосовують у промисловості для осадження твердих аерозолів. Циклони характеризуються високою продуктивністю газу, простотою пристрою, надійністю в роботі. Ступінь очищення від пилу залежить від розмірів частинок. Для циклонів високої продуктивності, зокрема батарейних циклонів (продуктивністю понад 20000 м 3 /год), ступінь очищення становить близько 90% при діаметрі частинок d > 30 мкм. Для частинок з d = 5-30 мкм ступінь очищення знижується до 80%, а при d== 2-5 мкм вона не перевищує 40%.
Мал. 2 Мал. 3
На рис. 2 повітря вводиться тангенціально у вхідний патрубок (4) циклону, що являє собою закручує апарат. Потік, що тут сформувався, опускається по кільцевому простору, утвореному циліндричною частиною циклону (3) і вихлопною трубою (5), в його конусну частину (2), а потім, продовжуючи обертатися, виходить з циклону через вихлопну трубу. (1) - пиловипускний пристрій. Аеродинамічні сили викривляють траєкторію частинок. При обертально-низхідному русі запиленого потоку пилові частки досягають внутрішньої поверхніциліндра, відокремлюються від потоку. Під впливом сили тяжкості і захоплюючої дії потоку частинки, що відокремилися, опускаються і через пиловипускний отвір проходять в бункер. Більш високий ступінь очищення повітря від пилу в порівнянні з сухим циклоном може бути отримана в пиловловлювачах мокрого типу(рис.3), в яких пил уловлюється в результаті контакту частинок з рідиною, що змочує. Цей контакт може здійснюватися на змочених стінках, обтічних повітрям, краплях або вільної поверхні води.
6.5. ЗАСОБИ ЗАХИСТУ АТМОСФЕРИ.
Повітря виробничих приміщень забруднюється викидами технологічного обладнання або під час проведення технологічних процесів без локалізації речовин, що відходять. Вентиляційне повітря, що видаляється з приміщення, може стати причиною забруднення атмосферного повітря промислових майданчиків і населених місць. Крім того, повітря
забруднюється технологічними викидами цехів, таких як ковальсько-пресові цехи, цехи термічної та механічної обробки металів, ливарні цехи та інші, на базі яких розвивається сучасне машинобудування. У процесі виробництва машин та устаткування широко використовують зварювальні роботи, механічну обробку металів, переробку неметалевих матеріалів, лакофарбові операції тощо. Тому атмосфера потребує захисту.
Засоби захисту атмосфери повинні обмежувати наявність шкідливих речовин у повітрі довкілля людини на рівні не вище ГДК. Це досягається локалізацією шкідливих речовин у місці їх утворення, відведенням із приміщення або від обладнання та розсіюванням в атмосфері. Якщо при цьому концентрації шкідливих речовин в атмосфері перевищують ГДК, застосовують очищення викидів від шкідливих речовин в апаратах очищення, встановлених у випускній системі. Найбільш поширені вентиляційні, технологічні та транспортні випускні системи.
Насправді реалізуються такі варіанти захисту атмосферного повітря:
виведення токсичних речовин із приміщення загальнообмінною вентиляцією;
вентиляцією, очищення забрудненого повітря в спеціальних апаратах та
його повернення у виробниче чи побутове приміщення, якщо повітря
після очищення в апараті відповідає нормативним вимогам до
припливного повітря,
локалізація токсичних речовин у зоні їх утворення місцевої
вентиляцією, очищення забрудненого повітря у спеціальних апаратах,
викид та розсіювання в атмосфері,
очищення технологічних газових викидів у спеціальних апаратах,
викид та розсіювання в атмосфері; у ряді випадків перед викидом
гази, що відходять, розбавляють атмосферним повітрям.
Для дотримання ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених місць встановлюють гранично допустимий викид (ГДВ) шкідливих речовин із систем витяжної вентиляції, різних технологічних та енергетичних установок.
Відповідно до вимог ГОСТ 17.2.02 для кожного проектованого та діючого промислового підприємства встановлюється ПДВ шкідливих речовин в атмосферу за умови, що викиди шкідливих речовин від даного джерела разом з іншими джерелами (з урахуванням перспективи їх розвитку) не створюють приземну концентрацію, що перевищує ГДК .
Апарати очищення вентиляційних та технологічних викидів в атмосферу поділяються на:
пиловловлювачі (сухі, електричні фільтри, мокрі фільтри);
туманоуловлювачі (низькошвидкісні та високошвидкісні);
апарати для уловлювання парів та газів (абсорбційні,
хемосорбційні, адсорбційні та нейтралізатори);
апарати багатоступеневого очищення (уловлювачі пилу та газів,
уловлювачі туманів і твердих домішок, багатоступінчасті
пиловловлювачі).
Електричне очищення (електрофільтри) - один із найбільш досконалих видів очищення газів від зважених у них частинок пилу та туману. Цей процес заснований на ударній іонізації газу в зоні коронуючого розряду, передачі заряду іонів частинкам домішок і осадженні останніх на осадних електродах, що коронують. Для цього використовуються електрофільтри.
Схема електрофільтру.
1-коронуючий електрод
2-осаджувальний електрод
Аерозольні частинки, що надходять у зону між коронуючою 1 і осадительним електродами 2, адсорбують на своїй поверхні іони, набуваючи електричний заряд, і отримує тим самим прискорення, спрямоване в бік електрода з зарядом протилежного знака. Враховуючи, що в повітрі та димових газах рухливість негативних іонів вища, ніж позитивних, електрофільтри зазвичай роблять із короною негативної полярності. Час зарядки аерозольних частинок невеликий і вимірюється частками секунд. Рух заряджених частинок до осаджувального електрода відбувається під дією аеродинамічних сил та сили взаємодії електричного поля та заряду частинки.
Фільтр є корпус 1, розділений пористою перегородкою (фільтроелементом) 2 на дві смуги. У фільтр надходять забруднені гази, які очищаються під час проходження фільтроелементу. Частинки домішок осідають на вхідній частині пористої перегородки і затримуються в порах, утворюючи на поверхні перегородки шар 3. Для частинок, що знову надходять, цей шар стає частиною фільтрової перегородки, що збільшує ефективність очищення
фільтра та перепад тиску на фільтроелементі. Осідання частинок на поверхні пор фільтроелементу відбувається в результаті сукупної дії ефекту торкання, а також дифузійної, інерційної та гравітаційної.
До мокрих пиловловлювачів відносять барботажно-пінні пиловловлювачі з провальними і переливними гратами.
Схема барботажно-пінні пиловловлювачі з провальної (а) та (б)
переливними гратами.
3-решітка
У таких апаратах газ на очищення надходить під решітку 3, проходить через отвори в решітці і барботуючи через шар рідини і піни 2 очищається від пилу шляхом осадження частинок на внутрішній поверхні газових бульбашок. Режим роботи апаратів залежить від швидкості подачі повітря під ґрати. За швидкості до 1 м/с спостерігається барботажний режим роботи апарату. Подальше зростання швидкості газу в корпусі 1 апарату до 2...2,5 м/с супроводжує виникненням пінного шару над рідиною, що призводить до підвищення ефективності очищення газу та бризкоуносу з апарату. Сучасні барботажно-пінні апарати забезпечують ефективність очищення газу від дрібнодисперсного пилу -0,95...0,96 при питомій витраті води 0,4...0,5 л/м. Практика експлуатації цих апаратів показує, що вони дуже чутливі до нерівномірності подачі газу під решітки. Нерівномірна подача газу призводить до місцевого здуву плівки рідини з ґрат. Крім того, решітки апаратів схильні до засмічення.
Для очищення повітря від туманів кислот, лугів, масел та інших рідин використовують волокнисті фільтри - туманоуловлювачі. Принцип їх дії заснований на осадженні крапель на поверхні пір з подальшим стіканням рідини по волокнах в нижню частину туманоуловлювача. Осадження крапель рідини відбувається під дією броунівської дифузії або інерційного механізму відокремлення частинок забруднювача від газової фази на фільтроелементах в залежності від швидкості фільтрації W. Туманоуловлювачі ділять на низькошвидкісні (W< 0,15 м/с), в которых преобладает механизм диффузного осаждения капель, и высокоскоростные (W=2...2,5 м/с), где осаждение происходит главным образом под воздействием инерционных сил.
Як фільтруюче набивання в таких туманоуловлювачах використовують повсті з поліпропіленових волокон, які успішно працюють в середовищі розведених і концентрованих кислот і лугів.
У тих випадках, коли діаметри крапель туману становлять 0,6...0,7 мкм і менше, для досягнення прийнятної ефективності очищення доводиться збільшувати швидкість фільтрації до 4,5...5 м/с, що призводить до помітного бризок з вихідний сторони фільтроелементу (бризгоунос зазвичай виникає при швидкостях 1,7...2,5 м/с) значно зменшити бризгоунос можна застосуванням бризгоуловлювачів у конструкції туманоуловлювача. Для уловлювання рідких частинок розміром більше 5 мкм застосовують бризкоуловлювачі з пакетів сіток, де захоплення частинок рідини відбувається за рахунок ефектів торкання та інерційних сил. Швидкість фільтрації в бризкоуловлювачах не повинна перевищувати 6 м/с.
Схема високошвидкісного туманоуловлювача.
1 -бризкоуловлювач
3-фільтруючий елемент
Високошвидкісний туманоуловлювач з циліндричним фільтруючим елементом 3, який являє собою перфорований барабан з глухою кришкою. У барабані встановлена грубоволокниста повсть 2 товщиною 3...5 мм. Навколо барабана по його зовнішній стороні розташований бризкоуловітель 1, що представляє собою набір перфорованих плоских і гофрованих шарів вініпластових стрічок. Бризгоуловлювач та фільтроелемент нижньою частиною встановлені в шар рідини.
Схема фільтруючого елемента низькошвидкісного туманоуловлювача
3-циліндри
4-волокнистий фільтроелемент
5-нижній фланець
6-трубка гідрозатвору
У простір між циліндрами 3, виготовленими з сіток,
поміщають волокнистий фільтроелемент 4, який кріпиться за допомогою
фланця 2 до корпусу туманоуловлювача 1. Рідина, що осіла на
фільтроелемент; стікає на нижній фланець 5 і через трубку
гідрозатвора 6 та склянку 7 зливається з фільтра. Волокнисті
низькошвидкісні туманоуловлювачі забезпечують високу
ефективність очищення газу (до 0,999) від частинок розміром менше 3 мкм і повністю уловлюють частинки великого розміру. Волокнисті шари формуються із скловолокна діаметром 7...40 мкм. Товщина шару становить 5...15 см, гідравлічний опір сухих фільтроелементів - 200...1000 Па.
Високошвидкісні туманоуловлювачі мають менші розміри і забезпечують ефективність очищення, що дорівнює 0,9... 0,98 при Ар=1500...2000 Па, від туману з частинками менше 3 мкм.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.
Аршинов В. А., Алексєєв Г. А. Різання металів і ріжучий
інструмент. Вид. 3-тє, перераб. та дод. Підручник для машинобудівних технікумів М: Машинобудування, 1976.
Барановський Ю. Ст, Брахман Л. А., Бродський Ц. 3. та ін Ре
жими різання металів. Довідник Вид. 3-тє, перероблене та доповнене. М: Машинобудування, 1972.
Барсов А. І. Технологія інструментального виробництва.
Підручник для машинобудівних технікумів Вид. 4-те, виправлене та доповнене. М: Машинобудування, 1975.
ГОСТ 2848-75. Конуси інструментів. Допуски. Методи та
засоби контролю.
ГОСТ 5735-8IE. Машинні розгортки, оснащені пластинами твердого сплаву. Технічні умови.
Грановський Г. І., Грановський В. Г. Різання металів: Навч.
нік для машинобудування. і прилад. спец. вишів. М: Вищ. шк.,
1985.
Іноземців Г. Г. Проектування металорізальних інструментів: Навч. посібник для втузів за фахом
«Технологія машинобудування, металорізальні верстати та інструменти». М: Машинобудування, 1984.
Нефьодов Н. А., Осипов К. А. Збірник завдань і прикладів з
різання металів та ріжучому інструменту: Навч. посібник для
технікумів з предмету «Основи вчення про різання металів та
ріжучий інструмент". 5-те вид., перероб. та дод. М: Машино
будова, 1990.
Основи технології машинобудування. За ред. B.C. Корсакова. Вид. 3-тє, дод. та перероб. Підручник для вишів. М: Машинобудування, 1977.
Галузева методика визначення економічної ефективностівикористання нової техніки, винаходів та раціоналізаторських пропозицій.
Сахаров Г. П., Арбузов О. Б., Боровий Ю. Л. та ін. Металорізальні інструменти: Підручник для вузів за спеціальностями «Технологія машинобудування», «Металорізальні верстати та інструменти». М: Машинобудування, 1989.
Вид. 3-тє переробок. Т. 1. За ред. А. Г. Косилової та Р. К. Мещерякова. М: Машинобудування, 1972.
Довідник технолога-машинобудівника. У двох томах.
Вид. 3-тє переробок. Т. 2. За ред. А. Н. Малова. М: Машино
будова, 1972.
Таратинов О. Ст, Земсков Г. Р., Баранчукова І. М. та ін.
Металорізальні системи машинобудівних виробництв:
Навч. посібник для студентів технічних вишів. М: Вищ.
шк., 1988.
Таратинов О. Ст, Земсков Р. Р., Тарамикін Ю. П. та ін.
Проектування та розрахунок металорізального інструменту на
ЕОМ:. Навч. посібник для втузів. М: Вищ. шк., 1991.
Турчин А. М., Новицький П. Ст, Левшина Є. С. та ін. Електричні виміринеелектричних величин. Вид. 5-те, перероб. та дод. Л.: Енергія, 1975.
Худобін Л. В., Гречишников В. А. та ін. Керівництво до дипломного проектування з технології машинобудування, металорізальних верстатів та інструментів: Навч. посібник для вузів за спеціальністю «Технологія машинобудування, металорізальні верстати та інструменти». М., машинобудування, 1986.
Юдін Є. Я., Бєлов С. Ст, Баланцев С. К. та ін. Охорона праці
у машинобудуванні: Підручник для машинобудівних вишів.
М: Машинобудування, 1983.
Методичні вказівки до практичного заняття «Розрахунок
механічної вентиляції виробничих приміщень»/Б.
С. Іванов, М.: Ротапрінт МАСІ (ВТУЗ-ЗІЛ), 1993.
Методичні вказівки щодо дипломного проектування
«Нормативно-технічна документація з охорони праці та довкілля». Частина 1. / Е. П. Пишкіна, Л. І. Леонтьєва, М.: Ротапрінт МДІУ, 1997.
Методичні вказівки з лабораторної роботи«Вивчення
устрою та порядку використання засобів пожежогасіння»./
Б. С. Іванов, М.: Ротапрінт Заводу-втуза при ЗІЛ, 1978.
А Дубина. «Машинобудівні розрахунки серед Excel 97/2000.» - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2000.
ВСТУП
Відродження Російської промисловості найперше завдання зміцнення економіки нашої країни. Без сильної, конкурентоспроможної промисловості неможливо забезпечити нормальне життя країни та народу. Ринкові відносини, самостійність заводів, відхід від планового господарства диктують виробникам випускати продукцію, яка користується світовим попитом і з мінімальними витратами. На інженерно-технічний персонал заводів покладено завдання щодо випуску даної продукції з мінімальними витратами в найкоротші терміни, з гарантованою якістю.
Цього можна досягти застосовуючи сучасні технології обробки деталей, обладнання, матеріали, системи автоматизації виробництва та контролю якості продукції. Від прийнятої технології виробництва багато в чому залежить надійність роботи машин, що випускаються, а також економіка їх експлуатації.
Актуальне завдання підвищення технологічного забезпечення якості машин, що виробляються, і в першу чергу їх точності. Точність у машинобудуванні має велике значення підвищення експлуатаційного якості машин і технології їх виробництва. Підвищення точності виготовлення заготовок знижує трудомісткість механічної обробки, а підвищення точності механічної обробки скорочує трудомісткість складання в результаті усунення робіт пригонки і забезпечення взаємозамінності деталей виробу.
У порівнянні з іншими методами отримання деталей машин обробка різанням забезпечує найбільшу їх точність і найбільшу гнучкість виробничого процесу, створює можливості якнайшвидшого переходу від обробки заготовок одного розміру до обробки заготовок іншого розміру.
Якість та стійкість інструменту багато в чому визначають продуктивність та ефективність процесу обробки, а в деяких випадках і взагалі можливість отримання деталей необхідної форми, якості та точності. Підвищення якості та надійності різального інструменту сприяють підвищенню продуктивності обробки металів різанням.
Розгортка - це ріжучий інструмент, що дозволяє отримати високу точність деталей, що обробляються. Вона є недорогим інструментом, а продуктивність праці під час роботи розгорткою висока. Тому вона широко використовується для остаточної обробки різних отворів деталей машин. При сучасному розвитку машинобудівної промисловості номенклатура вироблених деталей величезна і різноманітність отворів, що вимагають обробки розгортками, дуже велика. Тому перед конструкторами часто постає завдання розробити нову розгортку. Допомогти в цьому може пакет прикладних програм на ЕОМ, що розраховує геометрію ріжучого інструменту і що виводить на плоттері робочий креслення розгортки.
Послідовність проектування та методи розрахунку різального інструменту засновані як на загальних закономірностях процесу проектування, так і на специфічних особливостях, притаманних ріжучому інструменту. Кожен вид інструменту має конструктивні особливості, які необхідно враховувати під час проектування.
Фахівці, які мають працювати в металообробних галузях промисловості, повинні вміти грамотно проектувати різні конструкції різальних інструментів для сучасних металообробних систем, ефективно використовуючи обчислювальну техніку (ЕОМ) та досягнення в галузі інструментального виробництва.
Для скорочення термінів та підвищення ефективності проектування різального інструменту використовуються автоматизовані розрахунки на ЕОМ, основою яких є програмно-математичне забезпечення.
Створення пакетів прикладних програм для розрахунку геометричних параметрів складного та особливо складного різального інструменту на ЕОМ дозволяє різко скоротити витрати конструкторської праці та підвищити якість проектування різального інструменту.
Місця, %; Тотд - час відпочинку і особисті потреби, %; К – коефіцієнт, що враховує тип виробництва; Кз - коефіцієнт, що враховує умови збирання. Для загального складаннягідрозамка норма часу: = 1,308 хв. Розрахунок потрібної кількості складальних стендів та коефіцієнтів його завантаження Знайдемо розрахункову кількість складальних стендів, шт. =0,06 прим. Округлюємо у велику сторону СР=1. ...