Каталог :: Безопасность жизнедеятельности

Реферат: Загрязнение атмосферы машиностроением

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
пыльСО

SOx

Nox

32850250016075002619050,15
548004250180115005037080,30
7670062502001500074480110,45
10960095002502100010068012,50,8
15144001380026030000150920171,2
201920018500280380002101050201,8
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

<55-1010-2525-5050-7575-150>150
Фракционный состав:
при горячем дутье, %16,613,316,013,212,518,410
при холодном дутье, % - 2,46,221,826,429,913,3
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
пыльСО

NOx

0,50,339,91,40,27
1,50,949,81,20,26
529,41,30,26
1038,81,40,27
205,98,11,50,29
5011,46,91,40,28
100216,61,50,29
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-1БС-40УКС

Бензол

418--
Фенол 390--
Фурфулол -2-
Метанол 5,511207

Аммиак

-702823
Цианистый водород-1,2-
Формальдегид 8,734,034,2
Оксид углерода920,0496,01921,0
Диоксид углерода688,03260,08563,0
Метан 204,0111,082,0
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 водымасляный тумантуман 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

стиролтолуол

малеиновый

ангидрид

гиперизацетофенон

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.