Магнитогорский Государственный Технический
Университет им. Г.И.Носова
РЕФЕРАТ
На тему: «Загрязнение атмосферы выбросами машиностроительных предприятий».
Выполнил: Сидоров В.А.
Магнитогорск
2003
Загрязнение атмосферы выбросами машиностроительных предприятий.
Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных
объединений, включающих заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи
химической и мехпнической обработки металлов, цехи покрытий и крупное
литейное производство. В состав предприятий входят также испытательные
станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства машин и
оборудования широко используют сварочные работы, механическую обработку
металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и
т.п.
Литейные цехи.
Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделения в атмосферу в литейных
цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки
складирования и переработки шихты и формовочных материалов; участки выбивки и
очистки литья.
При плавке 1 т металла в открытых чугуно-литейных вагранках выделяется 900 –
1200 куб. м колошникового газа, содержащего оксиды углерода, серы и азота,
пары масел, полидисперсную пыль и др. При разбавлении колошникового газа
воздухом, подсасываемым через завалочное окно вагранки, количество отходящих
газов увеличивается в 1,5 – 3,5 раза. Параметры и состав газов, отходящих от
открытых чугунолитейных вагранок, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Произво-
дитель
ность вагранки,
т/ч
Расход дутья,
куб м/ч
Расход колошни
ковых газов,
куб м/ч
Темпе
ратура колошни
ковых газов,
куб м/ч
Расход отходя
щих газов,
куб м/ч
Выбросы, кг/ч
пыль
СО
SOx
Nox
3
2850
2500
160
7500
26
190
5
0,15
5
4800
4250
180
11500
50
370
8
0,30
7
6700
6250
200
15000
74
480
11
0,45
10
9600
9500
250
21000
100
680
12,5
0,8
15
14400
13800
260
30000
150
920
17
1,2
20
19200
18500
280
38000
210
1050
20
1,8
Химический состав ваграночной пыли зависит от состава металлозавалки, топлива,
условий работы вагранки и может колебаться в следующих пределах (мас. доли,%):
SiO2 - 20-50; CaO – 2-12; Al2O3 – 0,5–6; MgO
– 0,5-4; (FeO+Fe2O3) – 10-36; MnO – 0,5-2,5; C - 30-45.
Диспераный состав ваграночной пыли приведён в табл. 2.
Таблица 2
Размер частиц, мкм
<5
5-10
10-25
25-50
50-75
75-150
>150
Фракционный состав:
при горячем дутье, %
16,6
13,3
16,0
13,2
12,5
18,4
10
при холодном дутье, %
-
2,4
6,2
21,8
26,4
29,9
13,3
Медианный размер пыли при горячем дутье 20 мкм, а при холодном дутье 70 мкм.
В закрытых чугунл-литейных вагранках производительностью 5-10 т/ч на 1 т
выплавленного чугуна выделяется 11-13 кг пыли, 190-200 кг оксида углерода,
0,4 кг диоксида серы, 0,7 кг углеводородов и др. Концентрация пыли в
отходящих газах составляет 5-20 г/ куб м, медианный размер пыли 35 мкм.
В табл. 3 приведены выбросы загрязняющих веществ электродуговыми печами при
выплавке стали.
Таблица 3
Ёмкость печи, т
Производитель
ность печи, т/ч
Выбросы, кг/т
пыль
СО
NOx
0,5
0,33
9,9
1,4
0,27
1,5
0,94
9,8
1,2
0,26
5
2
9,4
1,3
0,26
10
3
8,8
1,4
0,27
20
5,9
8,1
1,5
0,29
50
11,4
6,9
1,4
0,28
100
21
6,6
1,5
0,29
При плавке стали в индукционных печах, по сравнению с электродуговыми.
Выделяется незначительное количество газов и в 5-6 раз меньше пыли, по
размеру более крупной.
При литье под действием теплоты жидкого металла из формовочных смесей
выделяются бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие токсичные вещества,
количество которых зависит от состава формовочных смесей, массы и способа
получения отливки и ряда других факторов. Газовыделения при заливке металлом
форм и их охлаждении можно определить по данным, приведённым в табл. 4.
Таблица 4
Вещество
Удельные газовыделения для марки связующего вещества, мг/(кг смеси*ч)
ОФ-1
БС-40
УКС
Бензол
418
-
-
Фенол
390
-
-
Фурфулол
-
2
-
Метанол
5,5
11
207
Аммиак
-
702
823
Цианистый водород
-
1,2
-
Формальдегид
8,7
34,0
34,2
Оксид углерода
920,0
496,0
1921,0
Диоксид углерода
688,0
3260,0
8563,0
Метан
204,0
111,0
82,0
От участков выбивки литья на 1 м2 площади решётки выделяется до 45-60
кг/ч пыли, 5-6 кг/ч оксида углерода, до 3 кг/ч аммиака. Значительными
выделениями пыли сопровождаются процессы очистки и обрубки литья. Работа
пескоструйных и дробеструйных камер, очистных барабанов и столов сопровождается
интенсивным выделением пыли с медианным размером 20-60 мкм. Концентрация пыли в
воздухе, отводимом от камер и барабанов, составляет 2-15 мг/м3 .
Значительное количество пыли и газов выделяется в атмосферу участками
литейных цехов по приготовлению, переработке и использованию шихты и
формовочных материалов. Так, содержание пыли, на 35-50% состоящей из диоксида
кремния, в отводимом воздухе составляет:
Технологический процесс
Концентрация, мг/м3
Размол материалов:
шаровые мельницы... 6-10
дробилки. 5-12
Сушка материалов 5-10
Приготовление смесей:
сита.
0,8-4,3
смесители (бегуны).
1,7-7,4
грохоты.
0,7-1,5
Интенсивность выделения вредных веществ (приведено к формальдегиду) при
изготовлении стержней из холоднотвердеющей смеси зависит от состава связующего
вещества (газовыделение отнесено к 1дм2 площади поверхности
стержня):
Связующее При заполнении ящиков смесью,
При отвержении смеси,
мг/ (кг*ч) мг/ (дм2 *ч)
Фенолоформальдегидные 9,2
1,46
Карбамидоформальдегидные 215
37,8
Карбамидофурановые 41
5,7
На основе синтетических смол 61
10,3
Кузнечно-прессовые и прокатные цехи. В процессах нагрева и
обработки металла в кузнечно – прессовых и прокатных цехах выделяются пыль,
кислотный и масляный аэрозоль (туман), оксид углерода, диоксид серы и др.
При прокатке пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины
валками, при этом 20% пыли имеет размер частиц менее10 мкм. Выброс пыли из
цеха составляет в среднем 200 г на 1 т товарного проката. Если в процессе
проката применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли
возрастает до 500-2000 г/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя
металла образуется большое количество мелко дисперсной пыли, состоящей на 75-
90% из оксидов железа:
Размер частиц, мкм.. <0,5
0,5-1 >1
Фпакционный состав, %. 20-25 60-65
10-20
При использовании в кузнечно-прессовых цехах для нагрева металла пламенных
печей в атмосферу выбрасываются оксиды углерода, серы, азота и другие
продукты сгорания. Общеобменной вентиляцией кузнечно-прессового цеха в
атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы. От пролетов с
молотами выбросы оксида углерода на 1 т топлива составляют 7 кг/т (газ или
мазут), диоксида серы – 5,2 кг/т (мазут); от пролетов с прессами и ковочными
машинами – соответственно 3 и 2,2 кг/т.
Термические цехи. Вентиляционный вохдух, выбрасываемый из
термических цехов, обычно загрязнён парами и продуктами горения масла,
аммиаком, цианистым водородом и другими веществами, поступающими в систему
местной вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термической обработки.
Источниками загрязнений в термических цехах являются также нагревательные печи,
работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйные и
дробеметные камеры. Концентрация пыли в воздухе, удаляемом из дробеструйных и
дробеметных камер, где металл очищается после термической обработки, достигает
2-7 г/м 3 . При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в
отводимом от ванн воздухе содержится до 1% паров масла от массы металла. При
цианировании выделяется до 6 г\ч цианистого водорода на один агрегат
цианирования.
Гальванические цехи. В воздухе, удаляемом из гальванических
цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и
газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и
щелочного травления. При нанесении гальванических покрытий (воронение,
фосфатирование, анодирование и т.п.) образуются различные вредные вещества.
Так, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, концентрация
которого в отводимом воздухе достигает 1.2 – 15 г/м3. Концентрации
HCL, H2S04, HCN, Cr2O3, NO2
, NaOH и др. в удаляемом от гальванических ванн воздухе колеблются в
значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в
атмосферу. При проведении подготовительных операций в гальванических цехах
(механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются пыль, пары
бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щёлочей.
Анализ диспесного состава туманов показал, что размер частиц находится в
пределах 5-6мкм при травлении, 8-10мкм при хромировании и 5-6мкм при
цианистом цинковании.
Цехи механической обработки. Механическая обработка металлов на
станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий,
которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений. В табл. 7
приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1
час при работе станков в расчёте на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках
электродвигателей.
Таблица 5
Оборудование
Масса, г
пары воды
масляный туман
туман эмульсона
Металлорежущие станки при масляном
охлаждении
Металлорежущие станки при эмульсионном охлаждении
Шлифовальные станки при охлаждении эмульсией и содовым раствором
Шлифовальные станки при охлаждении маслом
-
150
150
-
0,2
-
-
30
-
0,0063
0,165
-
Диаметр шлифовального круга, мм. 150 300 350 400
600 750 900
Выделение пыли, г/ч... 117 155
170 180 235 270 310
Пыль заточных станков инструментального цеха имеет частицы неправильной формы
следующего дисперсного состава:
Размер частиц, мкм... <10 10-16 16-25 25-40 40-63 >63
Мас. доли, %....... 0,5 3 14,5 35 37
10
Медианный размер пыли 38 мкм при среднеквадратичном отклонении 1,64; плотность
материала частиц пыли 4,23 г/см3.
Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины,
стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов. Так, при
обработке текстолита, стеклоткани, карболита и органического стекла выделения
пыли составляют (г/ч на единицу оборудования):
Обработка текстолита на станках:
токарных.............. 50-80
фрезерных............... 100-120
зубофрезерных........... 20-40
Раскрой стеклоткани на ленточном станке.... 9-20
Обработка карболита на станках:
Токарных и расточных....... 40-80
Фрезерных............ 180-280
Сверлильных........... 36-50
Резание органического стекла дисковыми пилами 800-950
При механической обработке полимерных материалов одновременно с
пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и
соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав
обрабатываемых материалов.
Цехи производства неметаллических материалов. В машиностроении
широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стекловолокнистый
наполнитель и связующие смолы (ненасыщенные полиэфирные, фенолоформальдегидные
и эпоксидные). Выделение вредных паров веществ при формировании и полимеризации
для различных смол приведено в табл. 6.
Таблица 6
Марка
смолы
Температура
Формирования
и полимеризации,
градус
Вредные вещества, г/кг
стирол
толуол
малеиновый
ангидрид
гипериз
ацетофенон
НПС-609-21м
НПС-609-26с
ПН-3
5-15
20-30
40-50
70
5-15
20-30
40-50
70
5-15
20-30
40-50
70
25
32
40
47
20
25
32
40
215
260
290
340
9
11
14
16
3,6
4,5
5,7
7
-
-
-
-
0,9
1,1
1,4
1,6
0,07
0,09
0,11
0,14
4,4
5,2
6
7
0,05
0,07
0,08
0,1
0,07
0,09
0,11
0,14
0,3
0,4
0,5
0,5
0.04
0,05
0,06
0,07
0,05
0,04
0,05
0,06
0,07
0,22
0,25
0,3
При производстве эбонитовых изделий в вентиляционную систему попадают SO2,
CO, H2S, пары бензина, толуола, глицерина, пыль. Особенно много вредных
выбросов происходит в процессе производства пластмасс, синтетических волокон
и т.п.
Сварочные цехи. На участках сварки и резки металлов состав и
масса выделяющися вредных веществ зависит от вида и режимов технологического
процесса, свойств применяемых сварочных и свариваемых металлов. Наибольшие
выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки
покрытыми электродами. При расходе 1 кг электродов в процессе ручной дуговой
сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов
углерода и азота; в процессе сварки чугунов – до 45 г пыли и 1,9 г фтористого
водорода.
При полуавтоматической и автоматической сварке (в защитной среде и без неё)
общая масса выделяемых выделяемых вредных веществ меньше в 1.5-2 раза, а при
сварке под флюсом – в 4-6 раз.
Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 10-3 до 1 мкм,
около 1% пыли имеет размер частиц 1-5 мкм, частицы размером более 5 мкм
составляют всего десятые доли процента.
Участки пайки и лужения. В вентиляционный воздух на участках
пайки и лужения выделяются токсичные газы (оксид углерода, фтористый водород),
аэрозоли (свинец и его соединения) и т.п. Удельные выделения аэрозоля свинца
(размер частиц 0,7-7 мкм) при лужении и пайке оловянно-свинцовыми припоями
ПОС-40 и ПОС-61 составляют:
Пайка электропаяльниками мощностью 20-60 Вт........0,02-0,04 мг/100 паек
Лужение погружением в припой (отнесено к поверхности ванны).300-500 мг/ (м2*ч)
Лужение и пайка волной (отнесено к поверхности волны).....3000-5000 мг/ (м2*ч)
Массы оксида углерода, выделяющиеся при обжиге 1 г изоляции при температуре
800-900 С, следующие, мг: винипласт – 240, полихловинил – 180, полиэтилен –
100, фторопласт – 100, хлопок – 100, шелк – 200, шелк и винипласт – 190. При
обжиге фторопластовой изоляции выделяется на 1 г изоляции 3 мг фтористого
водорода.
НОВОСТИ
ВХОД
ТЕГИ
Рефераты бесплатно, курсовые, дипломы, научные работы, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему и многое другое.
