Другие методы защиты атмосферы от загрязнений. Способы и средства защиты атмосферы и оценка их эффективности. Контроль газовых смесей


1
Содержание

I. Строение и состав атмосферы
II. Загрязнение атмосферы:

    Качество атмосферы и особенности ее загрязнения;
    Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу.
III. Методы и средства защиты атмосферы:
    Основные методы защиты атмосферы от химических примесей;
    Классификация систем очистки воздуха и их параметры.
IV. Список литературы

I. Строение и состав атмосферы

Атмосфера – это газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов и простирающаяся на высоту более 100 км. Она имеет слоистое строение, которое включает ряд сфер и расположенные между ними паузы. Масса атмосферы составляет 5,91015 т, объем – 13,2-1020 м 3 . Атмосфера играет огромную роль во всех природных процессах и, в первую очередь, регулирует тепловой режим и общие климатические условия, а также защищает человечество от вредного космического излучения.
Основными газовыми компонентами атмосферы являются азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%) и углекислый газ (0,03%). Газовый состав атмосферы меняется с высотой. В приземном слое из-за антропогенных воздействий количество углекислого газа возрастает, а кислорода снижается. В отдельных регионах в результате хозяйственной деятельности в атмосфере увеличивается количество метана, оксидов азота и других газов, вызывающих такие неблагоприятные явления, как парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, смог.
Циркуляция атмосферы влияет на режим рек, почвенно-растительный покров, а также экзогенные процессы рельефообразования. И, наконец, воздух – необходимое условие жизни на Земле.
Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, носит название тропосферы. Толщина ее составляет: на средних широтах 10-12 км, над уровнем моря и на полюсах 1-10 км, а на экваторе 16-18 км.
Из-за неравномерности нагрева солнечной энергией в атмосфере образуются мощные вертикальные потоки воздуха, а в приземном слое отмечается неустойчивость его температуры, относительной влажности, давления и т.п. Но при этом температура в тропосфере по высоте является стабильной и уменьшается на 0,6°С на каждые 100 м в диапазоне от +40 до -50°С. В тропосфере содержится до 80% всей влаги, имеющейся в атмосфере, в ней образуются облака и формируются все виды осадков, которые по своей сути являются очистителями воздуха от примесей.
Выше тропосферы расположена стратосфера, а между ними находится тропопауза. Толщина стратосферы составляет около 40 км, воздух в ней заряжен, влажность его невысока, при этом температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км над уровнем моря постоянна (около -50°С), а затем она постепенно повышается до +10°С на высоте 50 км. Под воздействием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы газов в стратосфере ионизируются, в результате образуется озон. Озоновый слой, располагаемый до 40 км, играет очень большую роль, оберегая все живое на Земле от ультрафиолетовых лучей.
Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы, в которой количество озона уменьшается, а температура на высоте примерно 80 км над уровнем моря составляет -70°С. Резкий перепад температур между стратосферой и мезосферой объясняется наличием озонового слоя.

II. Загрязнение атмосферы

1) Качество атмосферы и особенности ее загрязнения

Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферы зависит от ее загрязненности, причем сами загрязнения могут попадать в нее от природных и антропогенных источников. С развитием цивилизации в загрязнении атмосферы все больше и больше превалируют антропогенные источники.
В зависимости от формы материи загрязнения подразделяют на вещественные (ингредиентные), энергетические (параметрические) и вещественно-энергетические. К первым относят механические, химические и биологические загрязнения, которые обычно объединяют общим понятием «примеси», ко вторым - тепловые, акустические, электромагнитные и ионизирующие излучения, а также излучения оптического диапазона; к третьим - радионуклиды.
В глобальном масштабе наибольшую опасность представляет загрязнение атмосферы примесями, так как воздух выступает посредником загрязнения всех других объектов природы, способствуя распространению больших масс загрязнения на значительные расстояния. Промышленными выбросами, переносимыми по воздуху, загрязняется Мировой океан, закисляются почва и вода, изменяется климат и разрушается озоновый слой.
Под загрязнением атмосферы понимают привнесение в нее примесей, которые не содержатся в природном воздухе или изменяют соотношение между ингредиентами природного состава воздуха.
Численность населения Земли и темпы его роста являются предопределяющими факторами повышения интенсивности загрязнения всех геосфер Земли, в том числе и атмосферы, так как с их увеличением возрастают объемы и темпы всего того, что добывается, производится, потребляется и отправляется в отходы. Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдается в городах, где обычные загрязнители - это пыль, сернистый газ, оксид углерода, диоксид азота, сероводород и др. В некоторых городах в связи с особенностями промышленного производства в воздухе содержатся специфические вредные вещества, такие, как серная и соляная кислота, стирол, бенз(а)пирен, сажа, марганец, хром, свинец, метилметакрилат. Всего в городах насчитывается несколько сотен различных загрязнителей воздуха.
Особую тревогу вызывают загрязнения атмосферы вновь создаваемыми веществами и соединениями. ВОЗ отмечает, что из 105 известных элементов таблицы Менделеева 90 используются в производственной практике, а на их базе получено свыше 500 новых химических соединений, почти 10% из которых вредные или особо вредные.
2) Основные химические примеси,
загрязняющие атмосферу

Различают естественные примеси, т.е. обусловленные природными процессами, и антропогенные, т.е. возникающие в результате хозяйственной деятельности человечества (рис. 1). Уровень загрязнения атмосферы примесями от естественных источников является фоновым и имеет малые отклонения от среднего уровня во времени.

Рис. 1. Схема процессов выбросов веществ в атмосферу и трансформации
исходных веществ в продукты с последующим выпадением в виде осадков

Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов примесей и многочисленностью источников их выброса. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Установлено, что каждые 10-12 лет объем мирового промышленного производства удваивается, а это сопровождается примерно таким же ростом объема выбрасываемых загрязнений в окружающую среду. По ряду загрязнений темпы роста их выбросов значительно выше средних. К таковым относятся аэрозоли тяжелых и редких металлов, синтетические соединения, не существующие и не образующиеся в природе, радиоактивные, бактериологические и другие загрязнения.
Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жидкие и твердые частицы - аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (размеры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперсной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсный туман (3-10 мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Аэрозоли чаще полидисперсные, т.е. содержат частицы различного размера.
Основными химическими примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие: оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО 2), диоксид серы (SO 2), оксиды азота, озон, углеводороды, соединения свинца, фреоны, промышленные пыли.
Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и другие заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим химическим разнообразием. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже – оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
К постоянным источникам аэрозольного загрязнения относятся промышленные отвалы – искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образующихся при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.
Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн т/г.
Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. К опасным факторам антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества атмосферы, следует отнести ее загрязнение радиоактивной пылью. Время пребывания мелких частиц в нижнем слое тропосферы составляет в среднем несколько суток, а в верхнем – 20-40 суток. Что касается частиц, попавших в стратосферу, то они могут находиться в ней до года, а иногда и больше.

III. Методы и средства защиты атмосферы

1) Основные методы защиты атмосферы
от химических примесей

Все известные методы и средства защиты атмосферы от химических примесей можно объединить в три группы.
В первую группу входят мероприятия, направленные на снижение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбрасываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обработки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нормированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.
Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

В первом случае применяют топливо с более низким баллом загрязнения атмосферы. При сжигании различных топлив такие показатели, как зольность, количество диоксида серы и оксидов азота в выбросах, могут сильно различаться между собой, поэтому введен суммарный показатель загрязнения атмосферы в баллах, который отражает степень вредного воздействия на человека.
Сжигание топлива по особой технологии (рис. 2) осуществляется либо в кипящем (псевдоожиженном) слое, либо предварительной их газификацией.

Рис. 2. Схема тепловой электростанции с использованием дожигания
топочных газов и впрыскиванием сорбента: 1 - паровая турбина; 2 - горелка;
3 - бойлер; 4 - электроосадитель; 5 - генератор

Для уменьшения мощности выброса серы твердое, порошкообразное или жидкое топливо сжигают в кипящем слое, который формируется из твердых частиц золы, песка или других веществ (инертных или реакционно-способных). Твердые частицы вдуваются в проходящие газы, где они завихряются, интенсивно перемешиваются и образуют принудительно равновесный поток, который в целом обладает свойствами жидкости.
Предварительной газификации подвергаются уголь и нефтяные топлива, однако на практике чаще всего применяют газификацию угля. Поскольку в энергетических установках получаемый и отходящий газы могут быть эффективно очищены, то концентрации диоксида серы и твердых частиц в их выбросах будут минимальными.
Одним из перспективных способов защиты атмосферы от химических примесей является внедрение замкнутых производственных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. превращая их в новые продукты.

2) Классификация систем очистки воздуха и их параметры

По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газопарообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперсной – твердые частицы или капельки жидкости.
и т.д.................

Выбросы промышленных предприятий характеризуются большим разнообразием дисперсного состава и других физико-химических свойств. В связи с этим разработаны различные методы их очистки и типы газо- и пылеуловителей - аппаратов, предназначенных для очистки выбросов от загрязняющих веществ.

Методы очистки промышленных выбросов от пыли можно разделить на две группы: методы улавливания пыли «сухим» способом и методы улавливания пыли «мокрым» способом . Аппараты обеспыливания газов включают: пылеосадительные камеры, циклоны, пористые фильтры, электрофильтры, скрубберы и др.

Наиболее распространенными установками сухого пылеулавливания являются циклоны различных типов.

Они используются для улавливания мучной и табачной пыли, золы, образующейся при сжигании топлива в котлоагрегатов. Газовый поток поступает в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенке циклона и под действием силы тяжести опадают в бункер для сбора пыли 4, а очищенный газ выходит через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима его герметичность, если циклон не герметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Задачи по очистке газов от пыли могут успешно решаться цилиндрическими (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) и коническими (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, СКД-ЦН-33) циклонами, разработанными НИИ по промышленной и санитарной очистке газов (НИИОГАЗ). Для нормального функционирования избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. При этом во избежание конденсации паров жидкости t газа выбирается на 30 – 50 о С выше t точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 400 о С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Эффективность очистки циклонов серии ЦН падает с ростом угла входа в циклон. С увеличением размера частиц и уменьшением диаметра циклона эффективность очистки возрастает. Цилиндрические циклоны предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем и рекомендованы к использованию для предварительной очистки газов на входе фильтров и электрофильтров. Циклоны ЦН-15 изготавливают из углеродистой или низколегированной стали. Канонические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлического сопротивления.



Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большего числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами. Отечественная промышленность выпускает батарейные циклоны типа БЦ-2, БЦР-150у и др.

Ротационные пылеуловители относятся к аппаратам центробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от фракции пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, т.к. вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате. В результате этого при монтаже и эксплуатации таких машин не требуется дополнительных площадей, необходимых для размещения специальных пылеулавливающих устройств при перемещении запыленного потока обыкновенным вентилятором.

Конструктивная схема простейшего пылеуловителя ротационного типа представлена на рисунке. При работе вентиляторного колеса 1 частицы пыли за счет центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха 2 и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия 3. Газ, обогащенный пылью, через специальное пылеприемное отверстие 3 отводится в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в выхлопную трубу 4.

Для повышения эффективности пылеуловителей такой конструкции необходимо увеличить переносную скорость очищаемого потока в спиральном кожухе, но это ведет к резкому повышению гидравлического сопротивления аппарата, или уменьшить радиус кривизны спирали кожуха, но это снижает его производительность. Такие машины обеспечивают достаточно высокую эффективность очистки воздуха при улавливании сравнительно крупных частиц пыли – свыше 20 – 40 мкм.

Более перспективными пылеотделителями ротационного типа, предназначенными для очистки воздуха от частиц размером > 5 мкм, являются противопоточные ротационные пылеотделители (ПРП). Пылеотделитель состоит из встроенного в кожух 1 полого ротора 2 с перфорированной поверхностью и колеса вентилятора 3. Ротор и колесо вентилятора насажены на общий вал. При работе пылеотделителя запыленный воздух поступает внутрь кожуха, где закручивается вокруг ротора. В результате вращения пылевого потока возникают центробежные силы, под действием которых взвешенные частицы пыли стремятся выделиться из него в радиальном направлении. Однако на эти частицы в противоположном направлении действуют силы аэродинамического сопротивления. Частицы, центробежная сила которых больше силы аэродинамического сопротивления, отбрасываются к стенкам кожуха и поступают в бункер 4. Очищенный воздух через перфорацию ротора с помощью вентилятора выбрасывается наружу.

Эффективность очистки ПРП зависит от выбранного соотношения центробежной и аэродинамической сил и теоретически может достигать 1.

Сравнение ПРП с циклонами свидетельствует о преимуществах ротационных пылеуловителей. Так, габаритные размеры циклона в 3 – 4 раза, а удельные энергозатраты на очистку 1000 м 3 газа на 20 – 40 % больше, чем у ПРП при прочих равных условиях. Однако широкое распространение пылеуловители ротационного действия не получили из-за относительной сложности конструкции и процесса эксплуатации по сравнению с другими аппаратами сухой очистки газов от механических загрязнений.

Для разделения газового потока на очищенный газ и обогащенный пылью газ используют жалюзийный пылеотделитель. На жалюзийной решетке 1 газовый поток расходом Q разделяется на два протока расходом Q 1 и Q 2 . Обычно Q 1 = (0.8-0.9)Q, а Q 2 =(0.1-0.2)Q. Отделение частиц пыли от основного газового потока на жалюзийной решетке происходит под действием инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на входе в жалюзийную решетку, а также за счет эффекта отражении частиц от поверхности решетки при соударении. Обогащенный пылью газовый поток после жалюзийной решетки направляется к циклону, где очищается от частиц, и вновь вводится в трубопровод за жалюзийной решеткой. Жалюзийные пылеотделители отличаются простотой конструкции и хорошо компонуются в газоходах, обеспечивая эффективность очистки 0,8 и более для частиц размером более 20 мкм. Они применяются для очистки дымовых газов от крупнодисперсной пыли при t до 450 – 600 о С.

Электрофильтр. Электрическая очистка один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Осадительные электроды 2 присоединяют к положительному полюсу выпрямителя 4 и заземляют, а коронирующее электроды подсоединяют к отрицательному полюсу. Частицы, поступающие в электрофильтр, ок положительному полюсу выпрямителя 4 и заземляют, а коронирующее электроды приедаче заряда ионов примесей ана. бычно уже имеют небольшой заряд, полученный за счет трения о стенки трубопроводов и оборудования. Таким образом, отрицательно заряженные частицы движутся к осадительному электроду, а положительно заряженные частицы оседают на отрицательном коронирующем электроде.

Фильтры широко используют для тонкой очистки газовых выбросов от примесей. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них. Фильтр представляет собой корпус 1, разделенный пористой перегородкой (фильтро-

элементом) 2 на две полости. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой 3.

По типу перегородок фильтры бывают:- с зернистыми слоями (неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы) состоящие из зерен различной формы, используют для очистки газов от крупных примесей. Для очистки газов от пылей механического происхождения (от дробилок, сушилок, мельниц и др.) чаще используют фильтры из гравия. Такие фильтры дешевы, просты в эксплуатации и обеспечивают высокую эффективность очистки (до 0,99) газов от крупнодисперсной пыли.

С гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки, губчатая резина, пенополиуретан и др.);

С полужесткими пористыми перегородками (вязанные и тканые сетки, прессованные спирали и стружка и др.);

С жесткими пористыми перегородками (пористая керамика, пористые металлы и др.).

Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов от примесей имеют рукавные фильтры. В корпусе фильтра 2 устанавливается необходимое число рукавов 1, во внутреннюю полость которых подается запыленный газ от входящего патрубка 5. Частицы загрязнений за счет ситового и других эффектов оседают в ворсе и образуют пылевой слой на внутренней поверхности рукавов. Очищенный воздух выходит из фильтра через патрубок 3.При достижении максимально допустимого перепада давления на фильтре его отключают от системы и производят регенерацию встряхиванием рукавов с обработкой их продувкой сжатым газом. Регенерация осуществляется специальным устройством 4.

Пылеуловители различных типов, в том числе и электрофильтры, применяют при повышенных концентрациях примесей в воздухе. Фильтры используют для тонкой очистки воздуха с концентрациями примесей не более 50 мг/м 3 , если требуемая тонкая очистка воздуха идет при больших начальных концентрациях примесей, то очистку ведут в системе последовательно соединенных пылеуловителей и фильтров.

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, т.к. характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с d ч ≥ (0,3-1,0) мкм, а также возможностью очистки от пылей горячих и взрывоопасных газов.. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, ограничивающих область их применения: образования в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоходах при охлаждении газов до температуры точки росы; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель.

Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность либо капель жидкости, либо пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури . Основная часть скруббера – сопло Вентури 2, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости 15-20 м/с до скорости в узком сечении сопла 30-200 м/с, а в диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15-20 м/с и подается в каплеуловитель 3. Каплеуловитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона. Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1-2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м 3 .

К мокрым пылеуловителям относят барботажго-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками. В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, проходит через отверстия в решетке и, проходя через слой жидкости или пены 2, под давлением, очищается от части пыли за счет осаждения частиц на внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе аппарата c 1 до 2-2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажго-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли ≈ 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,4-0,5 л/м 3 . Но эти аппараты весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под провальные решетки, что приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Решетки склонны к засорению.

Методы очистки промышленных выбросов от газообразных загрязнителей по характеру протекания физико-химических процессов делят на пять основных групп: промывка выбросов растворителями примесей (абсорбция); промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (хемосорбция); поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (адсорбция); термическая нейтрализация отходящих газов и применение каталитического превращения.

Метод абсорбции . В технике очистки газовых выбросов про­цесс абсорбции часто называют скрубберным процессом. Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одно­го или нескольких газовых компонентов (абсорбатов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Движущей силой здесь является градиент концентрации на гра­нице фаз газ - жидкость. Растворенный в жидкости компонент газовоздушной смеси (абсорбат) благодаря диффузии проникает во внутренние слои абсорбента. Процесс протекает тем быстрее, чем больше поверхность раздела фаз, турбулентность потоков и коэффициенты диффузии, т. е. в процессе проектирования абсор­беров особое внимание следует уделять организации контакта га­зового потока с жидким растворителем и выбору поглощающей жидкости (абсорбента).

Решающим условием при выборе абсорбента является раство­римость в нем извлекаемого компонента и ее зависимость от тем­пературы и давления. Если растворимость газов при 0°С и пар­циальном давлении 101,3 кПа составляет сотни граммов на 1 кг растворителя, то такие газы называют хорошо растворимыми.

Организация контакта газового потока с жидким растворите­лем осуществляется либо пропусканием газа через насадочную колонну, либо распылением жидкости, либо барботажем газа че­рез слой абсорбирующей жидкости. В зависимости от реализуе­мого способа контакта газ - жидкость различают: насадочиые башни: форсуночные и центробежные скрубберы, скрубберы Вентури; барботажно-пенные и другие скрубберы.

Общее устройство противопоточной насадочной башни приве­дено на рисунке. Загрязненный газ входит в нижнюю часть башни, а очищенный покидает ее через верхнюю часть, куда при помощи одного или нескольких разбрызгивателей 2 вводят чистый погло­титель, а из нижней отбирают отработанный раствор. Очищенный газ обычно сбрасывают в атмосферу. Жидкость, покидающую абсорбер, подвергают регенерации, десорбируя загрязняющее вещество, и возвра­щают в процесс или выводят в качестве отхода (побочного продукта). Химически инертная на­садка 1, заполняющая внутреннюю полость ко­лонны, предназначена для увеличения поверх­ности жидкости, растекающейся по ней в виде пленки. В качестве насадки используют тела разной геометрической формы, каждая из кото­рых характеризуется собственной удельной по­верхностью и сопротивлением движению газово­го потока.

Выбор метода очистки определяется технико-экономическим расчетом и зависит от: концентрации загрязнителя в очищаемом газе и требуемой степенью очистки, зависящей от фонового за­грязнения атмосферы в данном регионе; объемов очищаемых га­зов и их температуры; наличия сопутствующих газообразных при­месей и пыли; потребности в тех или иных продуктах утилизации и наличии требуемого сорбента; размеров площадей, имеющихся для сооружения газоочистной установки; наличия необходимого катализатора, природного газа и т. д.

При выборе аппаратурного оформления для новых технологи­ческих процессов, а также при реконструкции действующих уста­новок газоочистки необходимо руководствоваться следующими требованиями: максимальная эффективность процесса очистки в широком диапазоне нагрузочных характеристик при малых энер­гетических затратах; простота конструкции и ее обслуживания; компактность и возможность изготовления аппаратов или отдель­ных узлов из полимерных материалов; возможность работы на циркуляционном орошении или на самоорошении. Главный прин­цип, который должен быть положен в основу проектирования очистных сооружений, - это максимально возможное удержание вредных веществ, теплоты и возврат их в технологический про­цесс.

Задача №2 : На зерноперерабатывающем предприятии установлено оборудование, являющиеся источником выделения зерновой пыли. Для её удаления из рабочей зоны, оборудование снабжено аспирационной системой. С целью очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу применяется пылеулавливающая установка, состоящая из одиночного или батарейного циклона.

Определить: 1. Предельно допустимый выброс зерновой пыли.

2. Подобрать конструкцию пылеулавливающей установки, состоящей из циклонов НИИ по промышленной и санитарной очистке газов (НИИ ОГАЗ), определить её эффективность по графику и рассчитать концентрацию пыли на входе и выходе из циклона.

Высота источника выброса Н = 15 м,

Скорость выхода газовоздушной смеси из источника w о = 6 м/с,

Диаметр устья источника Д = 0,5 м,

Температура выброса Т г = 25 о С,

Температура окружающего воздуха Т в = _ -14 о С,

Средний размер частиц пыли d ч = 4 мкм,

ПДК зерновой пыли = 0,5 мг/м 3 ,

Фоновая концентрация зерновой пыли С ф = 0,1 мг/м 3 ,

Предприятие находится в Московской области,

Рельеф местности спокойный.

Решение.1.Определяем ПДВ зерновой пыли:

М пдв = , мг/м 3

из определения ПДВ имеем: С м =С пдк – С ф = 0,5-0,1=0,4 мг/м 3 ,

Расход газовоздушной смеси V 1 = ,

DT = Т г – Т в = 25 – (-14) = 39 о С,

определяем параметры выброса: f =1000 , тогда

m = 1/(0,67+0,1 + 0,34 ) = 1/(0,67 + 0,1 +0,34 ) = 0,8 .

V м = 0,65 , тогда

n = 0,532V м 2 – 2,13V м + 3,13= 0,532×0,94 2 – 2,13×0,94 + 3,13 = 1,59, и

М пдв = г/с.

2. Выбор очистной установки и определение её параметров.

а) Выбор пылеулавливающей установки производится по каталогам и таблицам («Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности» Е.А.Штокман, В.А.Шилов, Е.Е.Новгородский и др., М.,1997). Критерием выбора является производительность циклона, т.е. величина расхода газовоздушной смеси, при которой циклон обладает max эффективностью. При решении задачи воспользуемся таблицей:

В первой строчке приводятся данные для одиночного циклона, во второй – для батарейного циклона.

Если расчетная производительность находится в интервале между табличными значениями, то выбирают конструкцию пылеулавливающей установки с ближайшей большей производительностью.

Определяем часовую производительность очистной установки:

V ч = V 1 × 3600 = 1.18 × 3600 = 4250 м 3 /ч

Согласно таблице по ближайшей большей величине V ч = 4500 м 3 /ч выбираем пылеулавливающую установку в виде одиночного циклона ЦН-11 с диаметром 800 мм.

б) По графику рис.1 приложения эффективность пылеулавливающей установки при среднем диаметре частиц пыли 4 мкм составляет h оч = 70%.

в) Определяем концентрацию пыли на выходе из циклона(в устье источника):

С вых =

Максимальную концентрацию пыли в очищаемом воздухе С вх определяем:

С вх = .

Если фактическое значение С вх больше 1695 мг/м 3 , то пылеулавливающая установка не даст нужного эффекта. В этом случае необходимо использовать более совершенные методы очистки.

3. Определяем показатель загрязнения

Р = ,

где М – масса выброса загрязняющего вещества, г/с,

Показатель загрязнения показывает, какое количество чистого воздуха необходимо для «растворения» загрязняющего вещества, выделяемого источником за единицу времени, до ПДК с учетом фоновой концентрации.

Р = .

Показатель загрязнения за год – суммарный показатель загрязнения. Для его определения находим массу выброса зерновой пыли за год:

М год = 3,6 × М ПДВ × Т × d ×10 -3 = 3,6 × 0,6 × 8 × 250 × 10 -3 = 4,32 т/год, тогда

åР = .

Показатель загрязнения необходим для сравнительной оценки различных источников выбросов.

Для сравнения посчитаем åР для сернистого ангидрида из предыдущей задачи за такой же период времени:

М год = 3,6 × М ПДВ × Т × d × 10 -3 = 3,6 × 0,71 × 8 × 250 × 10 -3 = 5,11 т/год, тогда

åР =

И в заключении необходимо начертить эскиз выбранного циклона по размерам, приведенным в приложении, в произвольном масштабе.

Контроль над загрязнением окружающей среды. Плата за наносимый ущерб окружающей среды.

При расчете количества загрязняющего вещества, т.е. массы выброса, определяют две величины: валовый выброс (т/год) и максимально разовый выброс (г/с) . Величина валового выброса применяется для общей оценки загрязнения атмосферы данным источником или группой источников, а также является основой для расчета платежей за загрязнение ОПС.

Максимально разовый выброс позволяет оценить состояние загрязнения атмосферного воздуха в данный момент времени и является исходной величиной для расчета максимальной приземной концентрации загрязняющего вещества и его рассеивания в атмосфере.

При разработке мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу необходимо знать, какой вклад вносит каждый источник в общую картину загрязнения атмосферного воздуха в районе расположения предприятия.

ВСВ – временно согласованный выброс. Если на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в одном районе (С Ф большая), значение ПДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты в настоящее время, то по согласованию с органом, осуществляемым государственный контроль за охраной атмосферы от загрязнения, природопользователю назначается ВСВ с принятием поэтапного снижения выбросов до величин ПДВ и разработкой конкретных мер для этого.

Взимание платы осуществляется за следующие виды вредного воздействия на окружающую природную среду: - выброс в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников;

Сброс загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты;

Размещение отходов;

Др. виды вредного воздействия (шум, вибрация, электромагнитное и радиационное воздействия и т.п.).

Установлены два вида базовых нормативов платы:

а) за выбросы, сбросы загрязняющих веществ и размещение отходов в пределах допустимых нормативов

б) за выбросы, сбросы загрязняющих веществ и размещение отходов в пределах установленных лимитов (временно согласованных нормативов).

Базовые нормативы платы устанавливаются по каждому ингредиенту ЗВ(отходу) с учетом степени опасности их для ОПС и здоровья населения.

Ставки платы за загрязнение ОПС указаны в Постановлении Правительства РФ от 12 июня 2003г. № 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух ЗВ стационарными и передвижными источниками, сбросы ЗВ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления» за 1 т в рублях:

Плата за выбросы загрязняющих веществ, не превышающих установленные природопользователю нормативы:

П = С Н × М Ф, при М Ф £ М Н,

где М Ф – фактический выброс загрязняющего вещества, т/год;

М Н – предельно допустимый норматив этого загрязняющего вещества;

С Н – ставка платы за выброс 1 т данного загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов выбросов, руб/т.

Плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов выбросов:

П = С Л (М Ф – М Н)+ С Н М Н, при М Н < М Ф < М Л, где

С Л – ставка платы за выброс 1 т загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов выбросов, руб/т;

М Л – установленный лимит выброса данного загрязняющего вещества, т/год.

Плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ:

П = 5× С Л (М Ф – М Л) + С Л (М Л – М Н) + С Н × М Н, при М Ф > М Л.

Плата за выброс загрязняющих веществ, когда природопользователю не установлены нормативы выбросов загрязняющих веществ или штраф:

П = 5 × С Л × М Ф

Платежи за предельно-допустимые выбросы, сбросы ЗВ, размещение отходов осуществляются за счет себестоимости продукции (работ, услуг), а за превышение их – за счет прибыли, оставшейся в распоряжении природопользователя.

Платежи за загрязнение ОПС поступают:

19% в Федеральный бюджет,

81% в бюджет субъекта Федерации.

Задача № 3. «Расчет технологических выбросов и плата за загрязнение окружающей природной среды на примере хлебозавода»

Основная масса загрязняющих веществ, таких как этиловый спирт, уксусная кислота, уксусный альдегид, образуются в пекарных камерах, откуда удаляются по вытяжным каналам за счет естественной тяги или выбрасываются в атмосферу через металлические трубы или шахты высотой не менее 10 – 15 м. Выбросы мучной пыли, в основном, происходят на складах муки. Окислы азота и углерода образуются при сжигании в пекарных камерах природного газа.

Исходные данные:

1. Годовая выработка хлебозавода г.Москвы – 20.000 т/год хлебобулочных изделий, в т.ч. хлебобулочных изделий из пшеничной муки – 8.000 т/год, хлебобулочных изделий из ржаной муки – 5.000 т/год, хлебобулочных изделий из смешанных валок – 7.000 т/год.

2. Рецептура валок: 30% - пшеничная мука и 70% - ржаная мука

3. Условие хранения муки – бестарное.

4. Топливо в печах и котлах– природный газ.

I. Технологические выбросы хлебозавода.

II. Плату за загрязнение атмосферы, если ПДВ по:

Этиловому спирту – 21т/год,

Уксусной кислоте – 1,5 т/год (ВСВ – 2,6 т/год),

Уксусный альдегид – 1 т/год,

Мучная пыль – 0,5 т/год,

Окислы азота – 6,2 т/год,

Окислы углерода – 6 т/год.

1. В соответствии с методикой ВНИИ ХП технологические выбросы при выпечке хлебобулочных изделий определяются методом удельных показателей:

М = В × m , где

М – количество выбросов загрязняющего вещества в кг за единицу времени,

В – выработка продукции в т за этот же промежуток времени,

m – удельный показатель выбросов загрязняющего вещества на единицу выпускаемой продукции, кг/т.

Удельные выбросы ЗВ в кг/т готовой продукции.

1.Этиловый спирт: хлебобулочные изделия из пшеничной муки – 1,1 кг/т,

хлебобулочные изделия из ржаной муки – 0,98 кг/т.

2. Уксусная кислота: хлебобулочные изделия из пшеничной муки – 0,1 кг/т,

хлебобулочные изделия из ржаной муки – 0,2 кг/т.

3. Уксусный альдегид – 0,04 кг/т.

4. Мучная пыль – 0,024 кг/т (для бестарного хранения муки), 0,043 кг/т (для тарного хранения муки).

5. Оксиды азота- 0,31 кг/т.

6. Оксиды углерода – 0,3 кг/т.

I. Расчет технологических выбросов:

1. Этиловый спирт:

М 1 = 8000 × 1,1 = 8800 кг/год;

М 2 = 5000 × 0,98 = 4900 кг/год;

М 3 = 7000(1,1×0,3+0,98×0,7) = 7133 кг/год;

общий выброс М = М 1 +М 2 +М 3 = 8800+4900+7133 = 20913 кг/год.

2. Уксусная кислота:

Хлебобулочные изделия из пшеничной муки

М 1 = 8000 × 0,1 = 800 кг/год;

Хлебобулочные изделия из ржаной муки

М 2 = 5000 × 0,2 =1000 кг/год;

Хлебобулочные изделия из смешанных валок

М 3 = 7000(0,1×0,3+0,2×0,7) = 1190 кг/год,

общий выброс М = М 1 + М 2 + М 3 = 800 + 1000 + 1190 = 2990 кг/год.

3. Уксусный альдегид М = 20000 × 0,04 = 800 кг/год.

4. Мучная пыль М = 20000 × 0,024 = 480 кг/год.

5. Оксиды азота М = 20000 × 0,31 = 6200 кг/год.

6. Оксиды углерода М = 20000 × 0,3 = 6000 кг/год.

II. Расчет платы за загрязнение ОПС.

1. Этиловый спирт: М Н = 21 т/год, М Ф = 20,913 т/год Þ П = С Н × М ф = 0,4 × 20,913 = 8,365 руб.

2. Кислота уксусная: М Н =1,5 т/год, М Л = 2,6 т/год, М Ф =2,99 т/год Þ П=5С Л (М Ф –М Л)+С Л (М Л – М Н)+С Н × М Н =

5×175×(2,99-2,6) + 175 ×(2,6 – 1,5) + 35×1,5= 586,25 руб.

3. Альдегид уксусный: М Н = 1 т/год, М Ф = 0,8 т/год Þ П = С Н × М Ф = 68 × 0,8 = 54,4 руб.

4. Пыль мучная: М Н = 0,5 т/год, М Ф = 0,48 т/год Þ П = С Н × М Ф = 13,7 × 0,48 = 6,576 руб.

5. Азота оксид: М Н = 6,2 т/год, М Ф = 6,2 т/год Þ П = С Н × М Ф = 35 × 6,2 = 217 руб.

6. Углерода оксид: М Н = 6 т/год, М Ф = 6т/год Þ

П = С Н × М Ф = 0,6 × 6 = 3,6 руб.

Коэффициент, учитывающий экологические факторы, для Центрального района РФ = 1,9 для атмосферного воздуха, для города коэффициент равен 1,2.

åП = 876,191 · 1,9 ·1,2 = 1997,72 руб

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ.

Задание 1

№ варианта Производитель- ность котельной Q об, МДж/час Высота источника Н, м Диаметр устья Д, м Фоновая концентрация SO 2 С ф, мг/м 3
0,59 0,004
0,59 0,005
0,6 0,006
0,61 0,007
0,62 0,008
0,63 0,004
0,64 0,005
0,65 0,006
0,66 0,007
0,67 0,008
0,68 0,004
0,69 0,005
0,7 0,006
0,71 0,007
0,72 0,008
0,73 0,004
0,74 0,005
0,75 0,006
0,76 0,007
0,77 0,008
0,78 0,004
0,79 0,005
0,8 0,006
0,81 0,007
0,82 0,008
0,83 0,004
0,84 0,005
0,85 0,006
0,86 0,007
0,87 0,004
0,88 0,005
0,89 0,006

Лекция 11. Коллективные средства защиты человека на производстве

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственного помещения загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населенных мест загрязняется технологическими выбросами цехов, выбросами ТЭС, транспортных средств.

Воздух жилых помещений загрязняется продуктами сгорания природного газа и других видов топлива, испарениями растворителей, моющих средств, древесно-стружечных конструкций и т.п., а также токсичными веществами, поступающими в жилые помещения с притоком вентиляционного воздуха. В летний период при средней наружной температуре 20 0 С в жилые помещения проникает около 90% примесей наружного воздуха, в переходный период при t = 25 0 С – 40%, в зимнее время – до 30%.

Источниками загрязнения атмосферного воздуха производственных помещений являются:

1. В литейных цехах – это пыле- и газовыделения от вагранок, электродуговых и индукционных печей, участки складирования и переработки шихты (компоненты литья) и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья.

2. В кузнечно-прессовых цехах – пыль, оксид углерода, оксид серы и др. вредные вещества.

3. В гальванических цехах – это вредные вещества, находящиеся в виде тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления. При нанесении гальванических покрытий – это фтороводород и т.п.

4. При механической обработке металлов на станках – пыль, туман, масла и эмульсии.

5. На участках сварки и резки металлов – пыль, газы (фтороводород и др.).

6. На участках пайки и лужения – токсичные газы (оксид углерода, фтороводород), аэрозоли (свинец и его соединения).

7. В окрасочных цехах – токсичные вещества при обезжиривании и аэрозоли от лака и красок.

8. От работы различных энергетических установок (ДВС и др.)

Для удаления и очистки воздуха в производственных помещениях применяются различные системы очистки и локализации вредных веществ.

1. Вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;

2. Локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией с очисткой загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;


3. Локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере.

Рисунок 3.

1 – источники токсичных веществ;

2 – устройства для локализации токсичных веществ (местный отсос);

3 – аппарат очистки.

4. Очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах; в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляются атмосферным воздухом;

5. Отчистка отработанных газов энергоустановок (например, ДВС) в специальных агрегатах, и выброс в атмосферу или производственную зону (рудники, карьеры, складские помещения и т.д.).

В тех случаях, когда реальные выбросы превышают предельно допустимые выбросы (ПДВ) с учетом уже существующих загрязнений атмосферы или, точнее, существующих уже в атмосфере ее компонентов, необходимо в системе выброса использовать аппараты для очистки газов и примесей.

Рисунок 4.

1–источник токсичных веществ и технологических газов;

2 – аппарат очистки;

3 – труба для рассеивания выбросов;

4 – устройство (воздуходувка для подачи воздуха на разбавление выбросов).

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на:

Пылеуловители (сухие, электрические, фильтры мокрые);

Туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные);

Аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, абсорбционные и нейтролизаторы);

Аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители).

Широкое применение для очистки газов от частиц получили сухие пылеуловители – циклоны.

Наиболее совершенным способом очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и туманов являются электрофильтры.

Для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости применяются различные фильтры.

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение и применяются для очистки от мелкодисперсной пыли с d 2 ≥ 0,3 мкм, а также для очистки от пыли нагретых и взрывоопасных газов.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры туманоуловители.

Метод абсорбции – очистка газовых выбросов от газов и паров – основан на поглощении последних жидкостью. Решающим условием для применения этого метода является растворимость газов и паров в воде. Это могут быть, например, технологические выбросы аммиака, хлоро- или фторо- водородов.

Работа хемосорберов основана на поглощении газов и паров жидкими или твердыми поглотителями с образованием малорастворимых и малолетучих химических соединений (газы от оксидов азота и паров кислот).

Метод абсорбции основан на способности некоторых тонкодисперсных твердых тел в качестве абсорбента (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия и т.д.) извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты выбросов газовой смеси. Их применяют для отчистки воздуха от паров растворителей, эфира, ацетона, различных углеводородов и т.д. Абсорбенты нашли широкое применение в респираторах и противогазах.

Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав вентиляционных и технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ.

Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле. Она участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Часть лучистой энергии Солнца поглощает атмосфера, а остальная энергия, достигая поверхности Земли, частично уходит в почву, водоемы, а частично отражается в атмосферу.

В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к строго определенному ее составу. Газовая оболочка защищает живые организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Атмосфера предохраняет Землю от падения метеоритов. В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение. Она являйся средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается вместе с ней.

Основной (по массе) компонент воздуха -- азот. В нижних слоях атмосферы его содержание составляет 78,09%. Самый активный в биосферных процессах газ атмосферы -- кислород. Содержание его в атмосфере составляет около 20,94%. Важная составляющая часть атмосферы -- диоксид углерода (СО 2), который составляет 0,03% ее объема. Он существенно влияет на погоду и климат на Земле. Содержание диоксида углерода в атмосфере не постоянно. Он поступает в атмосферу из вулканов, горячих ключей, при дыхании человека и животных, при лесных пожарах, потребляете растениями, хорошо растворяется в воде. Количество растворенного углекислого газа в океане 1,3 10 14 т.

В небольших количествах в атмосфере содержится оксид углерода (СО). Инертных газов, таких как аргон, геля криптон, ксенон, также немного. Из них больше всего- аргона -- 0,934%. В состав атмосферы входят также водород и метан. Инертные газы попадают в атмосферу в процессе непрерывного естественного радиоактивного распада урана, тория, радона.

В верхних слоях стратосферы расположен в небольшой концентрации озон. Поэтому эту часть атмосферы часть называют озоновым экраном. Общее содержание озона в атмосфере невелико -- 2,10%, но он отражает до 5% ультрафиолетовых лучей, что предохраняет живые организмы от их губительного действия. Задерживая до 20% инфракрасных излучений, достигающих Земли, озон повышает утепляющие действия атмосферы. На формирование озонового экрана влияет наличие в стратосфере хлора, оксидов азота, водорода, фтора, брома, метана, обеспечивающих фотохимические реакции разрушения озона.

Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в твердом (лед, снег),жидком (капли) и газообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9--10 суток.

В атмосфере также встречаются вещества и в ионном состоянии - до нескольких десятков тысяч в 1 см 3 воздуха.

Загрязнителем атмосферы может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду, или образующиеся в ней в количестве выше естественных.

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияет на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека.

Загрязнители атмосферы разделяют на механические, физические и биологические.

Механические загрязнения - пыль, зола, фосфаты, свинец, ртуть. Их источники - вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары, Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов, которое дает до 10% всех загрязнений. Большое количество загрязнений поступает в атмосферу при работе цементной промышленности, при добыче и обработке асбеста, работе металлургических заводов и др.

К физическим загрязнениям относят тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности местности под воздействием искусственных источников света); шумовые (как следствие антропогенных шумов); электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышленщ установок); радиоактивные, связанные с повышением уровнем поступления радиоактивных веществ в атмосферу.

Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной, деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия вооруженных сил).

Самыми распространенными токсичными веществам загрязняющими атмосферу, являются оксид углерода СО, диоксид серы SO 2 оксид азота N0 2 , углекислый газ CO 2 , углеводороды СН и пыль.

Основной загрязнитель атмосферы оксидом углерода - транспортно-дорожный комплекс. Из 35 млн тонн вредных выбросов комплекса - 89% приходится на выбросы автомобильного транспорта и дорожно-строительного комплекса. На долю автомобилей приходится 25% сжигаемого топлива, один автомобиль за время своего существования выбрасывает до 10 т СО; (всего в мире около 700 млн автомобилей). Отработанные газы содержат более 200 вредных соединений, в том числе и канцерогенных.

Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты.

Существенное значение имеет загрязнение атмосферы асфальтобетонными заводами, так как выбросы этих предприятий содержат канцерогенные вещества. Эксплуатируемые в настоящее время в России асфальтосмесительные установки разной мощности выбрасывают в атмосферу от 70 до 300 тыс. т взвешенных веществ в год. Выборочное обследование показало, что очистное оборудование ни на одной из них не работает эффективно вследствие конструктивного несовершенства, неудовлетворительного технического состояния и неполного проведения регламентного обслуживания. На подвижных дорожных объектах, обеспечивающих строительство, ремонт и содержание дорог общего пользования, ежегодно выбрасывается 450 тыс.т пыли, сажи и других вредных веществ.

Значительным поставщиком оксида углерода, пыли, сажи является металлургическая промышленность (оксида углерода около 2,2 млн тонн), энергетические комплексы (пыли около 2 млн тонн), цветная металлургия более 300 тыс тонн СО и почти столько же пыли, нефтедобывающая промышленность (600 тыс тонн СО)

Оксид углерода препятствует переносу кислорода, отчего наступает кислородное голодание организма. Продолжительное вдыхание оксида углерода может оказаться смертельным для человека.

Пыль. Загрязняющие вещества проникают в организм через органы дыхания. Суточный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6--12 м 3 . При нормальном дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 л воздуха.

Вредные воздействия разнообразных и пылевидных промышленных выбросов на человека определяются количеством загрязняющих веществ, поступающих в организм, их состоянием, составом и временем воздействия.

Наличие пыли в атмосфере, помимо вышеуказанных отрицательных последствий, уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей. Наиболее сильное влияние загрязнений на здоровье человека проявляется в период смогов. В это время ухудшается самочувствие людей, резко возрастает число легочных и сердечно-сосудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа.

Диоксид серы, серный ангидрид и другие серные соединения поражают дыхательные пути. Основными их поставщиками являются черная (300 тыс тонн) и цветная металлургия (более 1 млн тонн), газовая промышленность и нефтеперерабатывающая промышленность, энергетика (до 2, 4 млн тонн).

Растворение диоксида серы в атмосферной влаге приводит к кислотным дождям, которые воздействуют на леса, почвы, здоровье человека. Особенно распространены кислотные дожди в районах Южной Канады, Северной Европы, на Урале, прежде всего в районе Норильска.

Загрязнение атмосферы промышленными выбросами существенно усиливает эффект коррозии. Кислотные газы способствуют коррозии стальных конструкций и материалов. Диоксид серы, оксиды азота, гидрохлорид при соединении с водой образуют кислоты, усиливая химическую и электрохимическую коррозию, разрушают органические материалы (резину, пластмассы, красители). На стальные конструкции отрицательно действуют озон и хлор. Даже незначительное содержание нитратов в атмосфере вызывает коррозию меди и латуни.

Аналогично действуют и кислотные дожди: снижают плодородие почв, отрицательно воздействуют на флору и фауну, сокращают сроки службы- электрохимических покрытий, особенно хромоникелевы красок, снижается надежность работы машин и механизмов, под угрозой находятся более 100 тыс. используемых видов цветного стекла.

Разрушительное воздействие промышленных загрязнений зависит от вида вещества. Хлор наносит урон органам зрения и дыхания. Фториды, попадая в организм человека через пищеварительный тракт, вымывают кальций из костей и снижают содержание его в крови. Опасны для вдыхания пары или соединения тяжелых металлов. Вредны для здоровья соединения бериллия.

Опасны даже в малых концентрациях в атмосфере альдегиды. Альдегиды оказывают раздражающее воздействие на органы зрения и обоняния, являются наркотиками, разрушающими нервную систему.

Атмосферные загрязнения могут оказывать на здоровье человека малое влияние, но могут привести к полной интоксикации организма.

Одной из серьезных проблем, связанных с загрязнением атмосферы, является возможное изменение климата от воздействия антропогенных факторов, которые вызывают непосредственное воздействие на состояние атмосферы, связанное с повышением или понижением температуры и влажности воздуха.

Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта. Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием СО 2 и метана СН 4 . Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повышенным содержанием СО 2 , что приводит к повышению температуры, а следовательно, и к изменению климата. Анализ наблюдений за последние 100 лет свидетельствует, что самыми тяжелыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг.

В Северном полушарии поверхностная температура в настоящее время на 0,4 0С выше, чем в 1950--1980 гг. В будущем предполагается дальнейший рост температуры, например на 2--4 0 С к 2050 г.

Поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.

Уже в начале XXI в. ученые прогнозируют повсеместные цунами, тайфуны, наводнения. А в XXII в. потепление составит 5...10°С и станет необратимым, возможно, вызвав последний великий потоп. Таким образом, те изменения климата, которые были малозаметны в XX в., могут стать гибельными для человечества в XXII в.

Колебания климата влияют на состояние и жизнедеятельность человека. При изменении температуры воздуха и осадков изменяются распределения водных ресурсов, условия развития человеческого организма.

К антропогенным процессам относится и разрушение озонового слоя Земли. Озоновый слой, максимум концентрации которого находится на высоте 10...25 км в тропосфере, предохраняет жизнь на Земле от смертельных ультрафиолетовых излучений. Разрушают его оксиды азота, особенно хлор-фторуглероды, которые в природных системах практически отсутствуют, но человек усиленно добавляет их в атмосферу:

Работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках;

Выделением N0 в результате разложения минеральных удобрений;

Полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (выброс оксидов азота и паров воды);

Ядерными взрывами (образования оксидов азота);

Процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора антропогенного происхождения.

Изменение толщины озонового слоя всего на 1% увеличивает интенсивность ультрафиолетового излучения на 2%, а риск заболеваний раком кожи - на З...6%. Ультрафиолетовое излучение особо воздействует на фитопланктон, расположенный в поверхностном слое Мирового океана, а также на культурные растения. Масштабы уничтожения озонового слоя таковы, что над некоторыми регионами, например Австралией, Антарктидой и др., образовались озоновые дыры; тенденция к уменьшению слоя озона фиксируется для всех географических районов Земли.

Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диоксид азота, соляная кислота.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что если даже не учитывать других факторов, таких как загрязнение воды и почвы в атмосфере имеется достаточно вредных веществ, концентрацию которых необходимо контролировать.

Наибольшая загрязненность наблюдается в индустриальных регионах: около 90% выбросов вредных веществ (ВВ) приходится на 10% территории суши (Северная Америка, Европа, Восточная Азия), особенно на крупные города, где по многим ВВ превышены предельно допустимые концентрации. Примерно 20% человечества дышит воздухом, в котором концентрация ВВ превышает предельно допустимые концентрации.

Химическая нагрузка на одного жителя России за время жизни (60 лет)

Химическая нагрузка - общее количество вредных и токсичных веществ, которые попадают в организм человека за время его жизни.

В нашей стране впервые были разработаны и внедрены с 1939 года в практику природоохранной деятельности нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе населенных пунктов, исходя из гигиенических требований. В действующие нормативы включены болеее 2500 различных веществ, которые могут содержаться в продуктах питания, воздухе почве, воде. Они периодически пересматриваются и в настоящее время мы используем санитарные нормы СН 245-71.

ПДК - это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает вредного воздействия, включая отдаленные последствия, а также не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Эта величина носит законодательный характер. В РФ ПДК соответствует самым низким значениям, которые рекомендованы ВОЗ. Устанавливаются два значения: максимальная разовая в пределах 20 - 30 минут и среднесуточная величина ПДК.

Максимальная разовая доза ПДК не должна приводить к неприятным рефлекторным реакциям человеческого организма (насморк, неприятный запах), а среднесуточная - к токсичному, канцерогенному и мутагенному воздействию.

Для регулирования выбросов ВВ в биосферу используются индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество источников высоту их расположения, распределение выбросов во времени и в пространстве и другие факторы (ГОСТ 17.2.3.02-78)

ПДВ - предельное количество вредного вещества, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создает концентрацию около Земли, опасную для людей, животного и растительного мира

Значение ПДВ (г/с) для продуктов сгорания рассчитывается по следующей формуле

Для нагретого выброса:

ПДВ= ПДК (/A F m n.

Для холодного выброса:

ПДВ= 8ПДК.

Если несколько источников выбросов:

где V c - суммарный объемный раствор газовой смеси

Vc =V1+ V2 + V3…

V 1 - объем газа выбрасываемый каждым источником. (м 3 /с);

Н - высота источника выброса над поверхностью(м);

ДТ - разность температур выбрасываемого газа и воздуха (градус С)

А -коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ;

F - коэффициент скорости оседания вредных веществ в воздухе;

m,n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовой смеси из устья источника;

D - диаметр устья источника.

Методика расчета ПДВ изложена в СН 369 -74. При расчете учитываются фоновые концентрации вредных веществ в воздухе С ф и концентрация от источников загрязнений С, сумма которых должна быть меньше или равна ПДК:

ПДК?С +С ф

При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ с разными ПДК и разными концентрациями суммарная концентрация должна удовлетворять следующему соотношению:

В соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого промышленного предприятия устанавливается ПДВ вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы ВВ от данного источника в совокупности с другими источниками не создадут концентрацию превышающую ПДК.

Соблюдение этих требований достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или оборудования, а также рассеиванием а атмосфере. Если при этом концентрация выбросов вредных веществ в атмосфере превышает ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

2 .2.1 Средства защиты атмосферы

Все известные методы и средства защиты атмосферы от химических примесей можно объединить в три группы.

В первую группу входят мероприятия, направленные на снижение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбрасываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обработки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нормированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.

Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

Замену менее экологичных видов топлива экологичными. В этом случае применяют топливо с более низким баллом загрязнения атмосферы.

Сжигание топлива по специальной технологии. Осуществляется либо в кипящем (псевдоожиженном) слое, либо предварительной их газификацией.

Создание замкнутых производственных циклов. Одним из перспективных способов защиты атмосферы от химических примесей является внедрение замкнутых производственных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. превращая их в новые продукты.

Классификация систем очистки воздуха и их параметры. По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газопарообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы.

Системы очистки воздуха от пыли делятся на 4 основные группы: сухие и мокрые пылеуловители, электрофильтры и фильтры. При повышенном содержании пыли используют пылеуловители и электрофильтры. Фильтры применяют для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м 3 .

Выбор того или иного пылеулавливающего устройства, которое представляет систему элементов, включающую пылеуловитель, разгрузочный агрегат, регулирующее оборудование и вентилятор, предопределяется дисперсным составом улавливаемой частицы промышленной пыли.

Для очистки воздуха от газообразных примесей применяются следующие методы.

Метод абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Состав абсорбента выбирается из условия растворения в нем поглощаемого газа. Например, для удаления из технологических выбросов таких газов как аммиак, хлористый водород используют в качестве поглотителя воду. Для улавливания водяных паров используют серную кислоту, а ароматических углеводородов (из коксового газа) - вязкие масла.

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений. Реакции хемосорбции экзотермические.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых пористых материалов селективно извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой - активированный уголь.

При каталитическом методе токсичные компоненты газовоздушной смеси, взаимодействуя со специальным веществом - катализатором, превращаются в безвредные вещества. В качестве катализаторов используются металлы или их соединения (платина, оксиды меди и марганца и пр.). Катализатор, выполняемый в виде шаров, колец или спиральной проволоки, играет роль ускорителя химического процесса.

Термический метод или высокотемпературное дожигание, который иногда называют термической нейтрализацией, требует поддержания высоких температур очищаемого газа и наличия достаточного количества кислорода. В термических катализаторах сжигаются такие газы, как, например, углеводороды, оксид углерода, выбросы лакокрасочного производства.

6.5. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ.

Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух

загрязняется технологическими выбросами цехов, таких как кузнечно-прессовые цеха, цеха термической и механической обработки металлов, литейные цеха и другие, на базе которых развивается современное машиностроение. В процессе производства машин и оборудования широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т.д. Поэтому атмосфера нуждается в защите.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Это достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха:

вывод токсичных веществ из помещения общеобменной вентиляцией;


вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и
его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух
после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к
приточному воздуху,

локализация токсичных веществ в зоне их образования местной
вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах,
выброс и рассеивание в атмосфере,

очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах,
выброс и рассеивание в атмосфере; в ряде случаев перед выбросом
отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом.

Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест устанавливают предельно-допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических установок.

В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.02 для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливается ПДВ вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками (с учетом перспективы их развития) не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на:

пылеуловители (сухие, электрические фильтры, мокрые фильтры);

туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные);

аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные,
хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы);

аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов,
уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые
пылеуловители).

Электрическая очистка (электрофильтры) - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных коронирующих электродах. Для этого применяются электрофильтры.


Схема электрофильтра.

1-коронирующий электрод

2-осадительный электрод

Аэрозольные частицы, поступающие в зону между коронирующим 1 и осадительным 2 электродами, адсорбируют на своей поверхности ионы, приобретая электрический заряд, и получает тем самым ускорение, направленное в сторону электрода с зарядом противоположного знака. Учитывая, что в воздухе и дымовых газах подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных, электрофильтры обычно делают с короной отрицательной полярности. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунд. Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил и силы взаимодействия электрического поля и заряда частицы.

Фильтр представляет собой корпус 1, разделенный пористой перегородкой (фильтроэлементом) 2 на две полосы. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой 3. Для вновь поступающих частиц этот слой становится частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очистки

фильтра и перепад давления на фильтроэлементе. Осождение частиц на поверхности пор фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного.

К мокрым пылеуловителям относят барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками.


Схема барботажно-пенные пылеуловители с провальной(а) и (б)

переливной решетками.

3-решетка

В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены 2, очищается от пыли путем осаждения частиц на внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2...2,5 м/с сопровождает возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли -0,95...0,96 при удельном расходе воды 0,4...0,5 л/м. Практика эксплуатации этих аппаратов показывает, что они весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под провальные решетки. Неравномерная подача газа приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов склонны к засорению.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры - туманоуловители. Принцип их действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя. Осаждение капель жидкости происходит под действием броуновской диффузии или инерционного механизма отделения частиц загрязнителя от газовой фазы на фильтроэлементах в зависимости от скорости фильтрации W. Туманоуловители делят на низкоскоростные (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.

В качестве фильтрующей набивки в таких туманоуловителях используют войлоки из полипропиленовых волокон, которые успешно работают в среде разбавленных и концентрированных кислот и щелочей.

В тех случаях, когда диаметры капель тумана составляют 0,6...0,7 мкм и менее, для достижения приемлемой эффективности очистки приходится увеличивать скорость фильтрации до 4,5...5 м/с, что приводит к заметному брызгоуносу с выходной стороны фильтроэлемента (брызгоунос обычно возникает при скоростях 1,7...2,5 м/с) значительно уменьшить брызгоунос можно применением брызгоуловителей в конструкции туманоуловителя. Для улавливания жидких частиц размером более 5 мкм применяют брызгоуловители из пакетов сеток, где захват частиц жидкости происходит за счет эффектов касания и инерционных сил. Скорость фильтрации в брызгоуловителях не должна превышать 6 м/с.

Схема высокоскоростного туманоуловителя.

1 -брызгоуловитель

3-фильтрующий элемент

Высокоскоростной туманоуловитель с цилиндрическим фильтрующим элементом 3, который представляет собой перфорированный барабан с глухой крышкой. В барабане установлен грубоволокнистый войлок 2 толщиной 3...5 мм. Вокруг барабана по его внешней стороне расположен брызгоуловитель 1, представляющий собой набор перфорированных плоских и гофрированных слоев винипластовых лент. Брызгоуловитель и фильтроэлемент нижней частью установлены в слой жидкости.


Схема фильтрующего элемента низкоскоростного туманоуловителя

3-цилиндры

4-волокнистый фильтроэлемент

5-нижний фланец

6-трубка гидрозатвора

В пространство между цилиндрами 3, изготовленными из сеток,
помещают волокнистый фильтроэлемент 4, который крепится с помощью
фланца 2 к корпусу туманоуловителя 1. Жидкость, осевшая на
фильтроэлементе; стекает на нижний фланец 5 и через трубку
гидрозатвора 6 и стакан 7 сливается из фильтра. Волокнистые
низкоскоростные туманоуловители обеспечивают высокую

эффективность очистки газа (до 0,999) от частиц размером менее 3 мкм и полностью улавливают частицы большого размера. Волокнистые слои формируются из стекловолокна диаметром 7...40 мкм. Толщина слоя составляет 5... 15 см, гидравлическое сопротивление сухих фильтроэлементов - 200... 1000 Па.

Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие размеры и обеспечивают эффективность очистки, равную 0,9... 0,98 при Ар=1500...2000 Па, от тумана с частицами менее 3 мкм.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Аршинов В. А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий
инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. М.: Машиностроение, 1976.

Барановский Ю. В., Брахман Л. А., Бродский Ц. 3. и др. Ре­
жимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1972.

Барсов А. И. Технология инструментального производства.
Учебник для машиностроительных техникумов. Изд. 4-е, исправленное и дополненное. М.: Машиностроение, 1975.

ГОСТ 2848-75. Конусы инструментов. Допуски. Методы и
средства контроля.

ГОСТ 5735-8IE. Развертки машинные, оснащенные пластинами твердого сплава. Технические условия.

Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учеб­
ник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. М.: Высш. шк.,
1985.

Иноземцев Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для втузов по специальности
«Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». М.: Машиностроение, 1984.

Нефедов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по
резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для
техникумов по предмету «Основы учения о резании металлов и
режущий инструмент». 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машино­
строение, 1990.

Основы технологии машиностроения. Под ред. B.C. Корсакова. Изд. 3-е, доп. и перераб. Учебник для вузов. М.: Маши­ностроение, 1977.


Отраслевая методика по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.

Сахаров Г. П., Арбузов О. Б., Боровой Ю. Л. и др. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям «Технология машиностроения», «Металлорежущие стан­ки и инструменты». М.: Машиностроение, 1989.


Изд. 3-е переработ. Т. 1. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972.

Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах.
Изд. 3-е переработ. Т. 2. Под ред. А. Н. Малова. М.: Машино­
строение, 1972.

Таратынов О. В., Земсков Г. Г., Баранчукова И. М. и др.
Металлорежущие системы машиностроительных производств:
Учеб. пособие для студентов технических вузов. М.: Высш.
шк., 1988.

Таратынов О. В., Земсков Г. Г., Тарамыкин Ю. П. и др.
Проектирование и расчет металлорежущего инструмента на
ЭВМ:. Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1991.

Турчин А. М., Новицкий П. В., Левшина Е. С. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1975.

Худобин Л. В., Гречишников В. А. и др. Руководство к дипломному проектированию по технологи машиностроения, металлорежущим станкам и инструментам: Учеб. пособие для вузов по специальности «Технология машиностроения, метал­лорежущие станки и инструменты». М., Машиностроение, 1986.

Юдин Е. Я., Белов С. В., Баланцев С. К. и др. Охрана труда
в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов.
М.: Машиностроение, 1983.

Методические указания к практическому занятию «Расчет
механической вентиляции производственных помещений»./ Б.
С. Иванов, М.: Ротапринт МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ), 1993.

Методические указания по дипломному проектированию
«Нормативно-техническая документация по охране труда и окружающей среды». Часть 1./ Э. П. Пышкина, Л. И. Леонтьева, М.: Ротапринт МГИУ, 1997.

Методические указания по лабораторной работе «Изучение
устройства и порядка использования средств пожаротушеия»./
Б. С. Иванов, М.: Ротапринт Завода-втуза при ЗИЛе, 1978.

А Дубина. «Машиностроительные расчеты в среде Excel 97/2000.» - СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000.

ВВЕДЕНИЕ

Возрождение Российской промышленности первейшая задача укрепления экономики страны. Без сильной, конку­рентоспособной промышленности невозможно обеспечить нормальную жизнь страны и народа. Рыночные отношения, самостоятельность заводов, отход от планового хозяйства диктуют производителям выпускать продукцию пользую­щуюся мировым спросом и с минимальными затратами. На инженерно-технический персонал заводов возложены задачи по выпуску данной продукции с минимальными затратами в кратчайшие сроки, с гарантированным качеством.

Этого можно достичь применяя современные техноло­гии обработки деталей, оборудование, материалы, системы автоматизации производства и контроля качества продук­ции. От принятой технологии производства во многом за­висит надежность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации.

Актуальна задача повышения технологического обес­печения качества производимых машин, и в первую очередь их точности. Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационного качества ма­шин и для технологии их производства. Повышение точно­сти изготовления заготовок снижает трудоемкость механи­ческой обработки, а повышение точности механической об­работки сокращает трудоемкость сборки в результате устра­нения пригоночных работ и обеспечения взаимозаменяемо­сти деталей изделия.

По сравнению с другими методами получения дета­лей машин обработка резанием обеспечивает наибольшую их точность и наибольшую гибкость производственного про­цесса, создает возможности быстрейшего перехода от обра­ботки заготовок одного размера к обработке заготовок дру­гого размера.

Качество и стойкость инструмента во многом определя­ют производительность и эффективность процесса обработ­ки, а в некоторых случаях и вообще возможность получения деталей требуемых формы, качества и точности. Повышение качества и надежности режущего инструмента способствуют повышению производительности обработки металлов резани­ем.

Развертка - это режущий инструмент, позволяющий полу­чить высокую точность обрабатываемых деталей. Она являет­ся недорогим инструментом, а производительность труда при работе разверткой высока. Поэтому она широко использу­ется при окончательной обработке различных отверстий деталей машин. При современном развитии машинострои­тельной промышленности номенклатура производимых дета­лей огромна и разнообразие отверстий требующих обра­ботки развертками очень велико. Поэтому перед конструк­торами часто стоит задача разработать новую развертку. По­мочь в этом им может пакет прикладных программ на ЭВМ, рассчитывающий геометрию режущего инструмента и выводящий на плоттере рабочий чертеж развертки.

Последовательность проектирования и методы расче­та режущего инструмента основаны как на общих законо­мерностях процесса проектирования, так и на специфических особенностях, характерных для режущего инструмента. Каж­дый вид инструмента имеет конструктивные особенности, ко­торые необходимо учитывать при проектировании.

Специалисты, которым предстоит работать в металло­обрабатывающих отраслях промышленности, должны уметь грамотно проектировать различные конструкции режущих инструментов для современных металлообрабатывающих систем, эффективно используя вычислительную технику (ЭВМ) и достижения в области инструментального производ­ства.

Для сокращения сроков и повышения эффективности проектирования режущего инструмента используются автома­тизированные расчеты на ЭВМ, основой которых является программно-математическое обеспечение.

Создание пакетов прикладных программ для расчета геометрических параметров сложного и особо сложного ре­жущего инструмента на ЭВМ позволяет резко сократить за­траты конструкторского труда и повысить качество проекти­рования режущего инструмента.

Места, %; Тотд - время на отдых и личные потребности, %; К - коэффициент, учитывающий тип производства; Кз - коэффициент, учитывающий условия сборки. Для общей сборки гидрозамка норма времени: =1,308 мин. Расчет потребного количества сборочных стендов и коэффициентов его загрузки Найдем расчетное количество сборочных стендов, шт. =0,06 шт. Округляем в большую сторону СР=1. ...