Екологічні аспекти проектування асфальтобетонного заводу

Полтавщина - край, щедро обдарований піснями і легендами, край письменників і художників, мислителів і вчених, чиї імена золотом закарбовані в пантеоні слави світових діячів мистецтва і науки.

Полтавщина - край з традиціями і культурою, які корінням своїм виходять з сивини тисячоліть. Полтавщина сьогодні - область землеробів і науковців, високорозвиненої промисловості і традиційних видів декоративно-вжиткового мистецтва.

Площа Полтавської області складає 28,8 тис. кв. км. Це одна із 25 областей України, яка розташована на лівому березі Дніпра, його середній течії, і займає площу 28,8 тис.кв.км. Протяжність території з півночі на південь 213,5 км, а із заходу на схід 245 км.

Межує Полтавщина з Чернігівською, Сумською, Харківською, Дніпропетровською, Кіровоградською, Черкаською і Київською областями.

Полтавщина розташована у лісостеповій зоні. Ліси вкривають 8,5% території; ґрунт - в основному середньо-гумусові чорноземи. По території області протікає 146 річок загальною довжиною 5101 км. Головна водяна артерія - Дніпро. Всі річки (самі великі з них - Ворскла, Псел, Сула, Оріль) належать до басейну Дніпра і його лівих притоків. На півдні та південному заході область омивають води Кременчуцького та Дніпродзержинського водосховищ.

Клімат - помірно континентальний. Середня температура липня +21°С, січня -6,5°С. Абсолютна мінімальна температура по області була - 28°, а максимальна - +40°. Опади бувають переважно влітку у вигляді дощів. Найбільше опадів випадає на території північного заходу. Середня кількість опадів по області становить від 460-560 мм. Відносно рівня моря (63м) знаходиться на березі Кременчуцького водосховища. Найбільше впливають на клімат Полтавщини атлантичні та континентальні повітряні маси. За кількістю населення Полтавщина займає 11 місце серед областей України і на її території проживає близько 1700 тис. чоловік. Національний склад населення однорідний, українців близько 90%. Густота населення 60 чоловік на кв.км. Приблизно 1000 тис. чоловік населення області це жителі міст. Вікова структура і міського, і сільського населення області характеризується постарінням. Жіноче населення переважає над чоловічим. У області налічується 1858 сіл і 36 міських поселень. За структурою господарства Полтавська область належить до індустріально-аграрних. У сукупній валовій продукції промисловості і сільського господарства частка промисловості становить близько 60%. Провідними галузями промисловості є машинобудування і металообробка, паливна, харчова і легка промисловості. Основу аграрно-промислового комплексу складає сільське господарство, яке характеризується розвинутим виробництвом зерна, молока, технічних культур. Найбільш поширені грунти - чорноземи, які займають 90 відсотків площ.

2. Екологічне обґрунтування місця розташування заводу

3.1 Склад асфальтобетонної суміші

Асфальтобетонна суміш - раціонально підібрана суміш мінеральних матеріалів: щебеню чи гравію (або без них), природного і (або) подрібненого піску, мінерального порошку та нафтового дорожнього бітуму, взятих у певних співвідношеннях та змішаних у нагрітому стані.

Асфальтобетон - моноліт, утворений шляхом ущільнення та вистигання до температури навколишнього середовища асфальтобетонної суміші.

При конструюванні асфальтобетонних покриттів потрібно враховувати вид в'яжучого, тип зернового складу, марку асфальтобетону. Параметри асфальтобетонних сумішей призначають для різних регіонів України та категорій доріг згідно ДСТУ Б В.2.7-119-2003 [3]. При конструюванні верхніх шарів двошарових та одношарових асфальтобетонних покриттів, як правило, використовують дрібнозернисті асфальтобетонні суміші типів А, Б, В за піщані асфальтобетонні суміші типів В, Г. При проектуванні нижніх шарів покриттів та шарів основи з асфальтобетонних сумішей їх зерновий склад і тип слід визначати згідно ДСТУ Б В.2.7-119-2003 [3]. Для влаштування основи дорожнього одягу з асфальтобетону в'язкість в'яжучого рекомендується призначати меншу, ніж для покриття.

3.2 Основна характеристика складових асфальтобетонної суміші

ЩЕБІНЬ

Для приготування асфальтобетону використовують щебінь із природного каменю, який одержують шляхом дроблення масивних гірських порід або гравію (ДСТУ Б.В.2.7-75), щебінь з гірських порід та відходів сухого магнітного збагачення залізистих кварцитів (ДСТУ Б В. 2.7-34), щебінь із металургійних шлаків (ТОСТ3344) і гравій (ДСТУ Б.В.2.7-75).

Щебінь повинен складатися із однорідних за міцністю порід. У ньому не повинно бути грудок бруду. Гранулометричний склад щебеню для асфальтобетону повинен задовольняти таким умовам, щоб разом з іншими матеріалами забезпечувати отримання суміші, яка відповідає вимогам оптимальної щільності. Щебінь характеризується складом у ньому зерен пластинчатої та голчатої форми, у яких товщина менше довжини більш ніж в 3 рази. Кількість пластинчатих зерен залежить від розміру фракцій.

У багатощебеневих асфальтобетонах умови роботи зерен щебеню, які утворюють каркас, взаємно доторкаючись одне до одного, диктують підвищені вимоги до їх форми. У цьому випадку склад зерен неправильної форми не повинен перевищувати для сумішей типу А - 15 % за масою, Б та Бх - 25 %, В і а Вх - 35 %.

ПІСОК

Для приготування асфальтобетонних сумішей слід використовувані природні і подрібнені піски, що відповідають вимогам ДСТУ Б В.2.7-29, ДСТУ І> В.2.7-32, а також піски шлакові. Допускається також використовувані замість піску висівки подрібнення вивержених і осадових порід, що відповідають вимогам ГОСТ 26193. Зерна піску займають більшу частину об'єму асфальтобетону, заповнюючи простори щебінками. З точки зору отримання щільної мінеральної частини щебеневого асфальтобетону роль піску особливо велика, оскільки його зерна дозволяють отримати необхідну в цьому випадку безперервність гранулометричного складу мінеральної суміші (від дисперсних частинок мінерального порошку до найбільших частинок щебеню). Присутність зерен піску дозволяє істотно підвищити однорідність асфальтобетону, що має велике значення для умов його роботи. Наявність зерен піску значно підвищує зручнообробленість суміші та сприяє формуванню найбільш сприятливої структури асфальтобетону у процесі його ущільнення.

Пісок, що використовується для асфальтобетону повинен бути чистим. складатися із зерен міцних гірських порід, не мати забруднюючих домішок Кількість зерен дрібніше 0,071 мм у піску і відсівах подрібнення вивержених порід не повинна перевищувати 3 %, в тому числі глинистих часток - 0,5 % для асфальтобетонів І марки та ІІ марки типів А, Б, В, Бх, Вх, Г, Гх, Д, Дх, а також 1% для пористих і високопористих асфальтобетонів ІІ марки.

Для приготування асфальтобетонної суміші використовують крупні піски та піски середньої крупності - фракції 2,500 - 0,315 мм. Для постійних якостей важливо, щоб пісок мав один і той же склад для кожної партії. За відсутності піску з постійним складом необхідно штучно підбирати таку суміш з піску різного гранулометричного складу.

МІНЕРАЛЬНИЙ ПОРОШОК

Для приготування асфальтобетонних сумішей слід використовувати мінеральний порошок, що відповідає вимогам ГОСТ 12784, ГОСТ 16557. Мінеральний порошок отримують шляхом розмелу вапняків до частинок крупності 0 - 0,071 мм. Він є найзначнішим структуроутворюючим компонентом асфальтобетону. На його частину припадає 90 % - 95 % сумарної поверхні мінеральних зерен, які входять до складу асфальтобетону. Основне призначення мінерального порошку, як наповнювача бітуму, полягає в тому, щоб переводити об'ємний бітум у плівковий стан. У такому стані підвищується в'язкість та міцність бітуму. Разом з бітумом мінеральний порошок утворює структуровану дисперсну систему, яка виконує роль в'яжучого матеріалу в асфальтобетоні.

Друге призначення мінерального порошку - заповнення дрібних пор між крупнішими частинками мінеральної частини суміші. Таким чином, присутність необхідної кількості мінерального порошку сприяє підвищенню щільності мінерального складу, отже й підвищенню щільності асфальтобетону. Недостатня кількість мінерального порошку обумовлює необхідність збільшення кількості бітуму для заповнення пор. Бітум у асфальтобетоні взаємодіє, головним чином, з поверхнею мінерального порошку, обволікаючи його зерна тонким шаром. Такий контактний шар володіє підвищеною в'язкістю, міцністю та теплостійкістю у порівнянні з бітумом і заповнює 65 - 70 % міжзернових пустот у асфальтобетоні.

Мінеральний порошок підвищує міцність асфальтобетону, але разом з тим збільшує його ламкість, тому вміст порошку у суміші повинен бути мінімальним, достатнім лише для придання асфальтобетону нормативної щільності.

БІТУМ

Бітум - органічний в'яжучий матеріал, що є основним структуроутворюючим компонентом асфальтобетону і обумовлює його властивості. Для приготування асфальтобетонної суміші слід використовувати в'язкі нафтові бітуми, що відповідають вимогам ГОСТ 22245 і рідкі нафтові бітуми за ГОСТ 11955. Завдяки органічному в'яжучому окремі мінеральні зерна утворюють мінеральний моноліт, здібний опиратися механічним зусиллям, дії атмосферних опадів та іншим природним факторам. Органічний в'яжучий матеріал надає асфальтобетону необхідну пластичність.

В'яжуче, що використовується для виробництва асфальтобетону, повинно мати комплекс властивостей, які забезпечують високу якість та нормативні строки служби покриття:

міцне зчеплення з поверхнею мінеральних матеріалів - водостійкість та морозостійкість асфальтобетону;

пластичність при низьких температурах -- тріщиностійкість у зимовий період;

міцність та теплостійкість при високих температурах - зсувостійкість покриттів у жаркі літні дні;

стійкість проти старіння (збереження властивостей у часі) при технологічних переробках (випарювання, нагрівання, змішування з мінеральними матеріалами) і в період експлуатації.

В'язкість, пластичність, міцність - є важливими показниками органічного в'яжучого матеріалу, що характеризують його роботу в покритті.

4. Розрахунок продуктивності заводу

5.1 Розрахунок потреби заводу в асфальтобетонних сумішах

На стаціонарних заводах кількість асфальтобетонної суміші кожного типу визначають залежно від річної, годинної, змінної та добової продуктивностей за формулою, m:

( 5.1)

де Мі.с. - масова частина і-го типу суміші, %.

Всі дані розрахунків заносять у таблицю 5.1.

Таблиця 5.1 - Необхідна кількість кожного типу асфальтобетонної суміші

Визначити необхідний річний, годинний, змінний та добовий об'єми випуску продукції на стаціонарному АБЗ з тими ж параметрами, якщо на заводі виготовляють 2 типи гарячих асфальтобетон них сумішей: дрібнозернисту типу Б (55 % від загальної кількості продукції) та грубозернисту типу А - (45 % від загальної кількості продукції).

Розв'язання

Керуючись даними годинної, змінної, добової та річної продуктивності заводу, отриманими у розділі 4, визначимо необхідну кількість випуску кожного типу сумішей на заводі за формулою (5.1);

- для першого типу асфальтобетонної суміші (гаряча дрібнозерниста типу Б):

- для другого типу асфальтобетонної суміші (гаряча грубозерниста типу А):

Всі результати розрахунків заносимо у таблицю 5.2.

Таблиця 5.2 - Необхідна кількість кожного типу асфальтобетонної суміші

5.2 Розрахунок потреби заводу в матеріалах

В даному курсовому проекті годинну, змінну, добову та річну потреби заводу в матеріалах для виробництва асфальтобетонних сумішей (щебінь, пісок, мінеральний порошок, бітум) визначають на основі їх зернових складів, заданих викладачем в індивідуальному завданні. Розрахунок проводять за формулою:

(5.2)

де МіЩ(П,МП,Б) -- масова частка матеріалу (щебеню, піску, мінерального порошку) у суміші і-го типу, %;

МіБ -- масова частка бітуму у суміші і-го типу, %.

Дані за розрахунками потреби заводу в матеріалах заносять у таблицю. Для розрахунку витрати матеріалів у м3 враховують, що насипна щільність щебеню ?н Щ=1,43 m/м3 , насипна щільність піску ?н П =1,55 m/м3, середня щільність мінерального порошку у розпушеному стані ?н МП=0,9 m/м3 середня густина бітуму ?н Б =0,96 m/м3.

Визначити необхідну кількість матеріалів для забезпечення годинного, змінного, добового та річного об'ємів випуску асфальтобетонних сумішей на стаціонарному АБЗ з тими ж параметрами, що й у попередніх розділах. Зерновий склад кожного типу суміші наведено в таблиці 2.8.

Таблиця 5.3 - Зерновий склад асфальтобетонних сумішей

Розрахунок будемо проводити за формулою (5.2):

Визначимо годинну потребу заводу в матеріалах для випуску кожного типу суміші:

- для першого типу асфальтобетонної суміші (гаряча дрібнозерниста типу Б):

- для другого типу асфальтобетонної суміші (гаряча грубозерниста типу А):

Визначимо змінну потребу заводу в матеріалах для випуску кожного типу суміші:

- для першого типу асфальтобетонної суміші (гаряча дрібнозерниста типу Б):

- для другого типу асфальтобетонної суміші (гаряча грубозерниста типу А):

Визначимо добову потребу заводу в матеріалах для випуску кожного типу суміші:

- для першого типу асфальтобетонної суміші (гаряча дрібнозерниста типу Б):

- для другого типу асфальтобетонної суміші (гаряча грубозерниста типу А):

Визначимо річну потребу заводу в матеріалах для випуску кожного типу суміші:

- для першого типу асфальтобетонної суміші (гаряча дрібнозерниста типу Б):

- для другого типу асфальтобетонної суміші (гаряча грубозерниста типу А):

Результати розрахунку заносимо в таблицю 5.5.

Таблиця 5.4 - Потреба АБЗ в матеріалах

6. Характеристика основних джерел забруднення атмосфери на заводі

7.1 Розрахунок викидів шкідливих речовин - продуктів згорання палива

На асфальтобетонних заводах енергія згорання палива використовується для роботи сушильних барабанів, бітумонагрівальних установок, пароутворювачів, реакторних окислювальних установок, роботи котелень. При цьому відбувається забруднення атмосферного повітря шкідливими газами, хімічний склад який залежить від виду палива та технологічних особливостей його спалювання.

При згоранні твердого палива та мазуту основними забруднюючими речовинами, що виділяються в атмосферу є тверді частинки леткою золи, сірчистий ангідрид SO2, оксид вуглецю СО, діоксид азоту NO2, оксид ванадію V2O5; при згоранні газу - оксид вуглецю СО, діоксид азоту NO2.

Кількість твердих частинок леткої золи, що утворюється в процесі неповного згорання твердого палива та мазуту і викидається в атмосферу з димовими газами обчислюють за формулою, кг/год :

( 7.1 )

де В - витрата палива, кг/год;

Аr - зольність палива у робочому стані, % ;

? - кількість твердих частинок, які вловлюються в золоуловниках, долі одиниці;

f - коефіцієнт, який залежить від виду палива та методу його спалювання.

За відсутності експлуатаційних даних значення Аr і f визначають за даними додатку В ( табл. В.1, В.2 ).

Кількість сірчистого ангідриду SO2, що виділяється в атмосферу з димовими газами обчислюють за формулою, кг/год:

( 7.2 )

де - вміст сірки в паливі в робочому стані, % ( табл. В.1 )

- частка оксидів сірки, які зв'язуються леткою золою палива ( для вугілля , для мазуту );

- частка оксидів сірки, вловлених у золоуловниках, долі одиниці.

Кількість оксиду вуглецю СО, що викидається в атмосферу з димовими газами обчислюють за формулою, кг/год :

( 7.3 )

де ССО - питомий вихід оксиду вуглецю при згоранні палива, кг/т або кг/тис.м3;

q4 - втрати тепла внаслідок механічної неповноти згорання палива, %.

Значення ССО розраховують за формулою :

( 7.4 )

де - втрата тепла внаслідок хімічної неповноти згорання палива, %;

- коефіцієнт, що враховує частину втрати тепла внаслідок хімічної неповноти згорання палива ( для твердого палива R=1; для мазуту R=0,65; для газу R=0,5 );

- нижня теплота згорання палива у робочому стані, МДж/кг.

За відсутності експлуатаційних даних значення q3, q4, визначають за даними додатку В ( табл. В.1, В.3 )

Кількість оксиду азоту NO2, що викидається в атмосферу з димовими газами обчислюється за формулою, кг/год:

( 7.5 )

де - коефіцієнт, що враховує зниження викидів оксиду азоту після застосування технічних засобів, долі одиниці;

- параметр, що характеризує кількість оксиду азоту, яка утворюється на 1 МДж тепла і залежить від теплопродуктивності котлоагрегата , КВт :

( 7.6 )

За величиною значення визначають згідно таблиці В.4.

Кількість оксиду ванадію, що виділяється в атмосферу з димовими газами обчислюються за формулою, кг/год :

( 7.7 )

де - вміст оксиду ванадію в паливі в перерахунку V2O5, г/т;

- коефіцієнт осідання оксиду ванадію на поверхні нагріву ( для котлів з проміжними паронагрівачами, поверхня яких очищуються в залишеному стані - =0,07; для котлів без проміжних паро нагрівачів при таких же умовах очищення =0,05; для решти випадків =0 ) ;

- кількість твердих частинок, які вловлюються в золоуловниках, долі одиниці.

За відсутності експлуатаційних даних значення обчислюють за формулою:

( 7.8 )

де - вміст сірки в паливі в робочому стані, % ( табл. В.1 )

Формулу ( 7.8 ) можна застосувати лише за умови вмісту сірки в паливі > 0,4 %.

В курсовому проекті необхідно визначити кількість шкідливих речовин - продуктів згорання палива, що виділяється в атмосферу від асфальтозмішувального обладнання. Для цього спочатку визначають необхідну кількість комплектів асфальтозмішувального обладнання заданого типу для забезпечення потреб заводу :

( 7.9 )

де Пзм.уст. - експлуатаційна продуктивність асфальтозмішувального обладнання заданого типу, т/год ( табл. Б.1, Б.2 )

кг/год

За даними додатків Б і В (табл..Б.1, В.1 - В.4) для розрахунку приймаємо В=600 кг/год; Аr=0,1%; Sr=1,9%; f=0,01; q3=0,5; q4=0,5; R=0,65; МДж/кг.

Визначимо кількість твердих частинок леткої золи, що виділяються в атмосферу під час роботи асфальтозмішувального обладнання за формулою (7.1): асфальтобетонний шкідливий екологічний нафтопродукт

кг/год

г/с

т/рік

Кількість сірчистого ангідриду SO2, що виділяється в атмосферу з димовими газами асфальтозмішувального обладнання визначимо за формулою (7.2):

кг/год

г/с

т/рік

Для розрахунку кількості оксиду вуглецю, що викидається в атмосферу з димовими газами визначимо попередньо значення питомого виходу оксиду вуглецю при згоранні палива за формулою (7.4):

кг/т

Таким чином за формулою (7.3):

кг/год

г/с

т/рік

Знайдемо теплопродуктивність котлоагрегата за формулою (7.6):

КВт

За табл..В.4 приймаємо . Тоді кількість оксиду азоту NO2, що виділяється в атмосферу з димовими газами асфальтозмішувального обладнання за формулою (7.5) буде становити:

кг/год

г/с

т/рік

Кількість оксиду ванадію, що виділяється а атмосферу з димовими газами асфальтозмішувального обладнання за формулою (7.7), (7.8):

г/m

кг/год

г/с

т/рік

7.2 Визначення викидів шкідливих домішок - продуктів випаровування нафтопродуктів

На виробничих підприємствах дорожньо-транспортного комплексу вуглеводні виділяються при випаровуванні нафтопродуктів (дорожніх бітумів, гудронів, бітумних емульсій, мазутів, бензинів, дизельного палива і т. п.) від гудроно- і бітумосховищ, через люки бітумних котлів та котлів-реакторів для виробництва бітуму з гудрону, дихальні клапани резервуарів для зберігання паливно-мастильних матеріалів.

Кількість вуглеводнів, що випаровуються в атмосферу при зберіганні нафтопродуктів визначають за формулою [4], кг/год:

, (7.10)

де Vн - обом нафтопродукту, який наливають у ємність протягом року м3/рік;

PS(38) - тиск насичених парів нафтопродукту, г/моль (табл. Д.5)

Mn - молекулярна маса парів нафтопродукту, г/моль (табл. Д.4)

, - поплавкові коефіцієнти, що залежать від тику насичених парів нафтопродукту та температури газового простору резервуару відповідно у холодний та теплий період року;

к6 - поплавковий коефіцієнт, що залежить від тиску насичених парів нафтопродукту і річної завантаженості резервуару (табл. Д.7, Д.8);

к7 - поплавковий коефіцієнт, що залежить від технічної оснащеності та режиму експлуатації резервуару (табл. Д.9);

? - коефіцієнт ефективності газовловлюючого устаткування резервуару.

Значення тиску насичених парів PS(38) для нафтопродуктів приймають за даними додатку Д (табл. Д.5) залежно від значення еквівалентної температури кипіння нафтопродукту, яку обчислюють за формулою, °С:

, (7.11)

де tпк, tкк - температура початку і кінця кипіння нафтопродуктів, °С.

Для нафтопродуктів, які використовуються в курсовому проекті приймають [5]: бензин tпк=35, tкк=195; мазут tпк=325, tкк=450; бітум, гудрон tпк=118, tкк=340.

Коефіцієнти , є значеннями коефіцієнта к5 відповідно у холодний і теплий періоди року, які визначаються таким чином:

1. Обчислюють середні температури повітря району розташування підприємства в холодний і теплий періоди року за формулами:

, (7.12)

, (7.13)

де n, k - кількість місяців відповідно у холодний і теплий періоди року,

, - середньомісячні температури повітря відповідно у холодний і теплий періоди року. (табл. А.2).

2. Визначають температуру газового простору резервуару відповідно у холодний і теплий періоди року за формулами:

, (7.14)

, (7.15)

де , , , , , - значення коефіцієнтів к1, к2, к3 відповідно в холодний і теплий періоди року (табл. Д.2);

к4 - коефіцієнт, яки враховує особливості розміщення резервуару (для підземних резервуарів к4=1, для наземних резервуарів значення к4 приймають за табл. Д.3);

, - середні температури нафтопродукту в резервуарі відповідно в холодний і теплий періоди року.

3. Визначають значення коефіцієнтів , за табл. Д.6.

Значення коефіцієнта к6 приймають за даними додатку Д (табл. Д.7, Д.8) залежно від розміщення підприємства в тій чи іншій кліматичній зоні (табл. Д.1), від значення тиску насичених парів нафтопродукту PS(38) та від річної завантаженості резервуару, яку визначають за формулою:

, (7.16)

де Vp - об'єм резервуару, м3;

При зливанні нафтопродуктів із залізничних або автоцистерн, кількість вуглеводнів, що виділяється в атмосферу обчислюється за формулою, кг/год:

, (7.17)

де - об'єм нафтопродукті, що зливається із цистерн, м3/рік.

Згідно даних [4, 5] серед загальної кількості вуглеводнів, що виділяються в атмосферу при випаровуванні бітуму і гудрону основну частину займають ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, ксилол, крезол, фенол), кількість яких залежить від температури нагрівання нафтопродукту (табл. 7.1). при випаровуванні мазуту основну частину викиду (99,31%) становлять граничні вуглеводні (код 2754), при випаровуванні бензину - пари бензину.

В курсовому проекті необхідно визначити викиди вуглеводнів при випаровуванні нафтопродуктів окремо від кожного джерела. Для цього необхідно попередньо провести відповідні розрахунки:

1. для бітумосховища спочатку визначають його необхідну місткість за формулою, т:

, (7.18)

де Тн.з - нормативний строк зберігання бітуму в бітумосховищі, діб (табл. 7.2)

Таблиця 7.1 - Вміст ароматичних вуглеводнів при випаровуванні бітуму і гудрону

Таблиця 7.2 - нормативний запас бітуму на АБЗ (в добах)

За отриманою по розрахунку місткістю бітумосховища підбирають необхідну кількість секцій з урахуванням їх стандартних значень місткостей (250т, 500т):

, (7.19)

Далі визначають фактичну місткість бітумосховища за формулою:

Vбс=nсекVсек. (7.20)

2. Для бітумоплавильних агрегатів спочатку визначають їх необхідну кількість залежно від зданого типу асфальтозмішувального обладнання (табл. Б.1, Б.2) за формулою:

, (7.21)

де kпід.б. - коефіцієнт, який враховує підігрівання бітуму, kпід.б.=1,6-2,0;

Пб.к. - продуктивність бітумного котла, т/год (табл. Б.4).

3. При розрахунку викидів вуглеводнів на складах паливо-мастильних матеріалів (ПММ) спочатку визначають річну потребу заводу в паливі за формулою, т:

, (7.22)

де QПММ год. - годинна витрата палива для асфальтозмішувального та іншого обладнання (наприклад - газовий розігрів бітумосховища), кг/год.

Далі визначають місткість складу ПММ за формулою:

, (7.23)

де Тн.з. - нормативний термін зберігання палива на заводі, Тн.з.=30 діб.

Необхідну кількість цистерн для зберігання палива визначають за формулою:

, (7.24)

де Vц. - місткість цистерн, т.

Для визначення річної потреби за воду в паливі та місткості складу ПММ в м3 враховують, що густина мазуту ?м=0,97 т/м3, дизпалива - ?д.п.=0,8257 т/м3.

4. При визначенні викидів вуглеводнів на вузлах розвантаження нафтопродуктів визначають час розвантаження, год/рік:

, (7.25)

де Vнафт. - річна потреба заводу в нафтопродукті, м3/рік;

?нафт. - швидкість зливання нафтопродукту, м3/год (за завданням).

Враховуючи, що технологія приготування асфальтобетонних сумішей на АБЗ включає в себе необхідність використання нафтопродуктів ( бітуму та мазуту ) визначимо викиди вуглеводнів при їх випаровуванні на всіх технологічних етапах ( вузол розвантаження бітуму, бітумосховище, бітумоплавильні установки, бункери готової асфальтобетонної суміші, склади ПММ ).

Розрахунок будемо проводити за формулами ( 7.10 ) - ( 7.25 ).

Визначимо значення еквівалентної температури кипіння бітуму за формулою ( 7.11 ) :

За табл.. Д.5 значення тиску насичених парів

Враховуючи, що завод працює лише в літній період року приймаємо : К1х=0; К2х=0; К3х=0; К4х=0; К5х=0; trx=0.

Для визначення коефіцієнта К5m обчислимо середні температури повітря району розташування підприємства в теплий період року за формулою ( 7.13 ). Згідно табл. А.2:

Таким чаном, молекулярна маса бітумів становить Мп=111г/моль ( табл. Д.4 )

Далі розрахунок проводимо окремо по кожному джерелу.

Бітумосховище

Виходячи з добової потреби заводу в бітумі визначимо необхідну місткість бітумосховища за формулою ( 7.18 ):

Враховуючи, що бітумосховище складається з окремих секцій, місткість яких є стандартизованою ( 250 m, 500m ), визначимо кількість секцій бітумосховища за формулою ( 7.19 ):

Отже, місткість бітумосховища за формулою ( 7.20 ):

Оскільки на стаціонарних заводах бітумосховище найчастіше влаштовують підземного типу і середня температура бітуму в бітумосховищі у теплий період становить близько 50 0С за табл. Д.2 приймаємо К1m=0,4; К2m=0,05; К3m=0,83; К4m=1.

Визначимо температуру газового простору бітумосховища в теплий період року за формулою ( 7.15 ):

Таким чином, за табл. Д.6 приймаємо К5m=1,149.

Обчислимо річну завантаженість бітумосховища за формулою ( 7.16 ):

Згідно табл. Д.8 приймаємо К6=1,25.

Враховуючи, що бітумосховище не має дихальних клапанів і режим його експлуатації „ мірник „ за табл. Д. 9 приймаємо К7=1,1

Таким чином, загальна кількість вуглеводів, що виділяються в атмосферу від бітумосховища становитиме за ( 7.10 ):

Для знаходження вмісту ароматичних вуглеводнів при випаровуванні бітуму з бітумосховища скористаємось даними табл. 7.3

При розрахунку річних викидів вуглеводнів від бітумосховища необхідно враховувати, що бітум в бітумосховищі зберігається 24 години на добу. Таким чином за 7 місяців теплого періоду ( квітень - жовтень ) час зберігання бітуму бітумосховищі складе 214*24=5136 год.

Таблиця 7.4 - Вміст ароматичних вуглеводнів при випаровуванні бітуму з бітумосховища.

Вузол розвантаження бітуму.

Враховуючи що температура зливання бітуму в бітумосховище становить близько 100 0С приймаємо: К1m=-8,41; К2m=0,99; К3m=0,75; К4=1,18.

Визначимо температуру газового простору при зливанні бітуму у бітумосховище в теплий період року за формулою ( 7.15 ):

Таким чином, за таблицею Д.6 приймаємо К5=11.

Визначимо кількість вуглеводів, що виділяються в атмосферу при зливанні бітуму із залізних цистерн за формулою ( 7.10 ):

Враховуючи, що швидкість зливання бітуму у бітумосфовище становить 18 м3/год, час зливання бітуму за ( 7.25 ) буде становити :

Отже

Визначимо кількість ароматичних вуглеводнів, які виділяються в атмосферу при зливанні бітуму у бітумосховище за таблицею 7.3

Таблиця 7.5 - Викиди ароматичних при зливанні бітуму із залізничних цистерн в бітумосховище

Бітумоплавильні агрегати

В комплекс асфальтозмішувального обладнання типу ДС - 185 входить агрегат обезводнення та підігрівання бітуму до робочої температури типу Д - 506.

Виходячи з добової потреби заводу в бітумі визначимо необхідну кількість бітумоплавильних агрегатів типу Д - 506 за формулою ( 7.21 )

Згідно технічних характеристик бітумоплавильної установки типу Д - 506 ( табл. Б.4 ), до її складу входить 2 бітумоплавильних котла, місткістю 30 м3 кожен. Таким чином,

.

Оскільки середня робоча температура бітуму марки БНД - 90/130 становить близько 1400С ( табл. Б.7 ) приймаємо: К1m=-8,41; К2m=0,99; К3m=0,75; К4m=1,22. ( табл. Д.2, Д.3 ).

Визначимо температуру газового простору в бітумоплавильному агрегати за формулою ( 7.15 ):

Таким чином, за табл. Д.6 приймаємо К5х=12,12

Обчислимо річну завантаженість бітумоплавильного агрегата за формулою ( 7.16 ):

Згідно табл. Д.8 приймаємо К6=1,09.

Вважаючи, що режим експлуатації бітумоплавильного агрегата - „ буферний „ приймаємо К7=0,3.

Таким чином, загальна кількість вуглеводнів, що виділяються в атмосферу від бітумоплавильного агрегату за ( 7.10 ) становитиме :

Для знаходження вмісту ароматичних вуглеводнів скористаємось даними табл. 7.3

Таблиця 7.6 - Викиди ароматичних вуглеводнів від бітумоплавильних агрегатів

Бункер готової асфальтобетонної суміші

В комплекс асфальтозмішувального обладнання типу ДС -185 входить бункер готової асфальтобетонної суміші типу ДС - 185-5 місткістю 510 т ( табл. Б.1 )

Оскільки температура готової асфальтобетонної суміші після виходу її зі змішувача для бітуму марки БНД-90/130 становить близько 1500С ( табл. Б.7 ) приймаємо : К1m=-8,41; К2m=0,99; К3m=0,75; К4m=1,22. ( табл. Д.2, Д.3 ).

Визначимо температуру газового простору в бункері готової асфальтобетонної суміші за формулою ( 7.15 ) :

Таким чином, за табл. Д.6 приймаємо К5х=12,12

При розрахунку річної завантаженості бункера необхідно врахувати, що він містить готову асфальтобетонну суміш, а не бітум, тому його місткість у м3 може бути різною залежно від щільності суміші. Отже, у формулі ( 7.16 ) підставляємо всі величини у т :

Згідно табл. Д.8 приймемо К6=1,07.

Вважаючи, що режим експлуатації бункера готової асфальтобетонної суміші - „ буферний „ приймаємо К7=0,3.

Таким чином, загальна кількість вуглеводнів, що виділяються в атмосферу від бункера готової асфальтобетонної суміші становитиме :

Для знаходження вмісту ароматичних вуглеводнів скористаємось даними табл. 7.3

Таблиця 7.7 - Викиди ароматичних вуглеводнів від бункера асфальтобетонної суміші

Склад палива-мастильних матеріалів

Склад палива-мастильних матеріалів ( ПММ ) призначений для приймання та зберігання мазуту, бензину, дизельного палива та інших ПММ, що постачають на завод залізничними цистернами, або бітумовозами і зберігають в цистернах місткість 50 - 75 т. Місткість складу ПММ визначають за 30 діб і з метою пожежної безпеки проектують як склад підземного типу, тобто цистерни закопують в землю, у випадку наземного зберігання - кругом цистерн влаштовують обвалування землею.

На проектованому заводі в якості ПММ використовують мазут. Згідно [4,5] концентрація забруднюючих речовин у парах мазуту становить : граничні вуглеводні - 99,31%, ароматичні вуглеводні - 0,21%, сірководень - 0,48%. Тому розрахунки будемо проводити з граничними вуглеводнями ( код 2754 ). Визначимо річну потребу заводу в мазуті за формулою ( 7.22 ) (вважаємо, що мазут необхідний лише для роботи асфальтозмішувального обладнання ):

Враховуючи, що годинна витрата мазуту для роботи асфальтозмішувальної установки типу ДС - 185 становить 600 кг/год необхідний запас мазуту буде становити ( 7.23 ):

Отже, для зберігання мазуту потрібно 3 цистерни місткістю 50 т кожна. Тоді місткість складу мазуту буде становити

.

Визначимо значення еквівалентної температури кипіння мазуту за формулою ( 7.11 )

За табл. Д.5 значення тиску насичених парів мазуту становитиме

Враховуючи, що завод працює лише в літній період приймаємо значення коефіцієнта К1х=0; К2х=0; К3х=0; К4х=0; К5х=0; trx=0.

Згідно табл. Д.4 молекулярна маса парів становить Мп=263 г/моль.

Оскільки температура зберігання мазуту в літній період становить близько 200 С і склад підземного типу за табл. Д.2, Д.3 приймаємо : К1m=1,62; К2m=0,19; К3m=0,74; К4=1.

Визначимо температуру газового простору мазутосховища за формулою ( 7.15 ):

Таким чином, за [ 4,5 ] приймаємо К5m?0.

Таким чином, загальна кількість вуглеводнів, виділяється в атмосферу від мазутосховища за ( 7.10 ) становитиме

7.3 Розрахунок викидів пилу на заводі

7.3.1 Розрахунок викидів пилу на складах кам'яних матеріалів

Для розрахунку викидів пилу на складах кам'яних матеріалів необхідно спочатку визначити їх параметри (місткість, геометричні розміри штабелів, площі основ штабелів і т.п.).

Виходячи з добової потреби заводу в кам'яних матеріалах та нормального строку їх зберігання визначають необхідну місткість складів за формулою:

Vcкл.Щ.(П.)=QЩ.(П)доб.Тн.з.kвтр., (7.26)

де QЩ.(П)доб. - добова потреба заводу в щебені (піску), м3/добу;

kвтр. - коефіцієнт витрат, kвтр = 1,04;

Тн.з. - нормативний строк зберігання матеріалу на складі, діб (табл. 7.).

Тоді повний запас щебеню та піску на складі буде становити:

Vскл. повн.=Vскл.Щ.+Vскл.П. (7.27)

Тоді повний запас щебеню та піску на складі буде становити:

Таблиця 7.7 - основні нормативні показники для складів кам'яних матеріалів

Вибираючи форму штабеля для відкритого складу (рис. Е.1), доцільно забезпечувати зручність завантажування в штабель і видачі з нього кам'яного матеріалу, максимально використовуючи при цьому площу складу.

При визначенні параметрів складів кам'яних матеріалів дотримуються такої схеми:

1. Виходячи з розрахункових значень міскостей складів кам'яних матеріалів визначають їх необхідну висоту, припускаючи, що матеріали на складах зберігають у формі кругових конусів:

, (7.28)

2. Отримане значення hЩ.(П). порівнюють зі значеннями максимальної висоти при вільному падінні матеріалу (табл. 7.).

Якщо розрахункова величина hЩ.(П). не перевищує максимальну висоту штабеля при вільному падінні матеріалу, то проектуєть склад у вигляді кругового конусу, якщо перевищує - у вигляді прямолінійного або кругового штабеля.

В останньому випадку призначають висоту складу hЩ.(П). не вище максимальної висоти штабеля при вільному падінні матеріалу (табл. 7. ) та розраховують:

1) для прямолінійного штабеля величину Lп.ш. (рис. Е.1) за формулою:

, (7.29)

2) для кругового штабеля величину D'шт. (рис. Е.1) за формулою:

, (7.30)

3. Визначають діаметри штабелів у вигляді кругових конусів, або ширини прямолінійних чи кругових штабелів за формулою:

, (7.31)

4. Визначають корисну пощу основи штабеля, м2:

1) для кругового конусу:

, (7.32)

2) для прямолінійного штабеля:

, (7.33)

3) для кругового штабеля: