Расчет выбросов загрязняющих веществ от промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое описание производства лакокрасочных материалов

2. Исходные данные

3. Расчеты

3.1 Расчет выброса окрасочного аэрозоля

3.2 Расчет выброса летучих компонентов ЛКМ

3.3 Расчеты выбросов от котельной

3.4 Определение расчетной СЗЗ

4. Уточнение санитарно-защитной зоны согласно "розы ветров"

5. Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Заключение

Список литературы

лакокрасочный выброс загрязнение атмосфера



Введение

Защита окружающей среды является важнейшей социально-экономической задачей.

В условиях промышленно развитого общества при все возрастающем уровне развития сельского хозяйства, средств транспорта, добычи и переработки природных материалов происходит постепенное наступление на окружающую среду, ведущее к коренным, подчас необратимым ее изменениям.

Загрязнение атмосферы, водных источников и почвы приводит к снижению отдачи всех видов производственных ресурсов. Экономический ущерб от загрязнений окружающей среды проявляется в росте заболеваемости населения, ускорении износа и порче основных фондов и личного имущества граждан, падении продуктивности земельных, водных и лесных ресурсов.

Планирование функций управления охраной окружающей среды должно обеспечивать предотвращение вредного воздействия промышленных отходов на окружающую среду и здоровье человека. Снижение загрязнения окружающей среды достигается путем разработки и внедрения различных методов, направленных на охрану окружающей среды. Под методами охраны окружающей среды от загрязнений понимается совокупность технических и организационных мероприятий, позволяющих свести к минимуму или совершенно исключить выбросы в биосферу загрязнений. Методы охраны окружающей среды от промышленных загрязнений включают как различные методы очистки с использованием специальной аппаратуры и очистных сооружений, так и совершенствование существующих и разработку новых технологических процессов и оборудования с сокращением отходов до минимума.



1. Краткое описание производства лакокрасочных материалов

Производство лаков и красок - это одна из основных отраслей отечественной промышленности. Спектр материалов, основ, пигментов, которые используются при изготовлении лаков и красок настолько широкий, что дает возможность производить крупным промышленным объектам России продукцию, которая ничем не хуже импортной.

На сегодняшний день лаки и краски производят как небольшие предприятия, так и достаточно крупные холдинги.

ПЛТ-Л	ПЛТ- 0,75	ПЛТ-1,5	ПЛТ- 2,2	ПЛТ - 2,2ЕВРО
Размер установки, м	330х360х710	730х680х1700	730х680х1700	730х680х1700	1600х850х2020
Мощность, кВт	0,7	0,75	1,5	2,2	2,2
Производительность кг/ч тяжёлых составов лёгхих смесей		100 480	150 720	200 960	250 1200
Питание В/Гц	220/50	220/50	220/50	220/50	380/50
Вес, кг	11	87	96	100	300

На рынке лакокрасочных материалов можно увидеть алкиды. Алкидные краски и лаки занимаются лидирующие позиции по потребления. Их нужно наносить также, как и масляные. Из чего ни изготовлены? При изготовлении алкидных красок, эмалей и лаков используются смолы алкидные. Во время процесса происходит образование полупрозрачных и прочных пленок, которые устойчивы к механическим повреждениям. Алкиды используют для проведения наружных работ. При их производстве предприятия используют масла растительного происхождения, поэтому иногда материалы этой группы некоторые путают с масляными. Алкиды могут быть глифталевыми, ксифталевыми, пентафталевыми и этрифталевыми. Современные производства занимаются выпуском только пентафталевых алкидов. Для изготовления алкидных лакокрасочных материалов используется алкоголизный способ. Модификация в этом случае происходит без процесса расщепления масла. Первая стадия синтеза включает в себя алкоголиз при помощи спирта многоатомного, а также катализатора. Взаимодействие веществ проходит при температуре 220-250 градусов. После этого моноглицериды, которые выделяются из растительных масел, этерифицируют антигидритом, при этом повышая температуру. Алкиды быстро сохнут, они выносливые и прочные, именно поэтому их сфера применения очень широкая.

Максимальной скоростью высыхания обладают лаки и краски на основе алкидов, которые модифицированы и дополнены льняным маслом. Индустрия лаков и красок с каждым годом становится больше, и в ближайшие несколько лет прогнозируется увеличение масштабов производства.Выброс загрязняющих веществ зависит от ряда факторов: способа окраски, производительности применяемого оборудования, состава лакокрасочного материала и др.

В качестве исходных данных для расчета выбросов загрязняющих веществ при различных способах нанесения ЛКМ принимают: фактический или плановый расход окрасочного материала, долю содержания в нем растворителя, долю компонентов лакокрасочного материала, выделяющихся из него в процессах окраски и сушки.

2. Исходные данные

Данные	Расход ЛКМ за год, кг	Месяц наиболее интенсивной работы	Одновременность
		расход ЛКМ, кг	число дней работы	число рабочих часов в день
				При окраске	При сушке
Покраска табуреток. Эмаль ПФ-115. Окраска методом пневматического распыления. Окраска и сушка. Воздуховод длиной до 2 м (Кос=1.0)	480	60	20	4	16	+

Для котельной установки:

Расход топлива М=40т/год

Высота трубы =10м

Работает на угле марки "ГР"



3. Расчеты

Процесс нанесения покрытия может быть различным, но преимущественно осуществляется методом пневматического распыления.

При пневматическом распылении краска, захватываясь из емкости воздушной струей, распыляется, образуя факел красочного аэрозоля с углом раскрытия 60°. Струя смеси краски с воздухом на выходе из сопла, имеющая звуковую скорость 330 м/с (при обычно применяемом давлении воздуха выше 0,2 МПа), быстро теряет скорость, которая у окрашиваемой поверхности на расстоянии 300-400 мм от сопла на оси составляет около 10-15 м/с.

Краска наносится краскораспылителем, к которому подводятся краска и сжатый воздух. Сжатый воздух под давлением 0,2-0,5 МПа подается от компрессора (через масловодоотделитель).

Подача краски производится по трубам или от красконагнетательного бачка под давлением 0,02-0,025 МПа.

В зависимости от способа подачи лакокрасочных материалов к распылительной головке краскораспылители подразделяются на три типа: I - с подачей ЛКМ из верхнего красконаливного стакана; II - с подачей ЛКМ из нижнего красконаливного стакана; III - с подачей ЛКМ нагнетанием.

Пневматическим распылением могут наноситься ЛКМ всех типов на изделия любого размера и почти любой конфигурации. Получаемые покрытия относятся к I классу. Поэтому данный способ является универсальным, наиболее широко распространенным в промышленности.

К недостаткам этого способа относятся большие потери ЛКМ на туманообразование (в среднем 20-30%, в отдельных случаях до 70%) и связанные с ними большие расходы на вентиляцию.

Количество аэрозоля краски, выделяющегося при нанесении ЛКМ на поверхность изделия (детали), определяется по формуле (1.1.1):



Пaok = 10-3 · mk · (дa / 100) · (1 - fp / 100) · Koc, т/год (1.1.1)

где mk - масса краски, используемой для покрытия, кг;

дa - доля краски, потерянной в виде аэрозоля, %;

fp - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, %;

Koc - коэффициент оседания аэрозоля краски в зависимости от длины газовоздушного тракта.

Количество летучей части каждого компонента определяется по формуле (1.1.2):

Ппарok = 10-3 · mk · fp · д'p / 104, т/год (1.1.2)

где mk - масса краски, используемой для покрытия, кг;

fp - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, %;

д'p - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при нанесении покрытия, %.

В процессе сушки происходит практически полный переход летучей части ЛКМ (растворителя) в парообразное состояние.

Масса выделившейся летучей части ЛКМ определяется по формуле (1.1.3):

Ппарc = 10-3 · mk · fp · д''p / 104, т/год (1.1.3)

где mk - масса краски, используемой для покрытия, кг;

fp - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, %;

д''p - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при сушке покрытия, %.

Расчет максимального выброса производится для операций окраски и сушки отдельно по каждому компоненту по формуле (1.1.4):



Gok= г/с

где Поk(с) - выброс аэрозоля краски либо отдельных компонентов растворителей за месяц напряженной работы при окраске (сушке);

n - число дней работы участка за месяц напряженной работы при окраске (сушке);

t - число рабочих часов в день при окраске (сушке).

При расчете выделения конкретного загрязняющего вещества учитывается в виде дополнительного множителя в формулах (1.1.1-1.1.3) массовая доля данного вещества в составе аэрозоля либо отдельных компонентов растворителей.

Расчет годового и максимально разового выделения загрязняющих веществ в атмосферу приведен ниже.

Эмаль ПФ-115

3.1 Расчет выброса окрасочного аэрозоля

Пок = 10-3 · 480 · (30 / 100) · (1 - 45 / 100) · 1 = 0,0792 т/год;

П'ок = 10-3 · 60 · (30 / 100) · (1 - 45 / 100) · 1 = 0,0099 т/месяц;

Gок = 0,0099 · 106 / (20 · 4 · 3600) = 0,0344 г/с.

2902. Взвешенные вещества

Пок = 0,0792 · 1 = 0,0792 т/год;

Gок = 0,0344 · 1 = 0,0344 г/с.

3.2 Расчет выброса летучих компонентов ЛКМ

Пок = 10-3 · 480 · (45 · 25 / 104) = 0,054 т/год;

Пс = 10-3 · 480 · (45 · 75 / 104) = 0,162 т/год;

П = 0,054 + 0,162 = 0,216 т/год;

П'ок = 10-3 · 60 · (45 · 25 / 104) = 0,00675 т/месяц;

П'с = 10-3 · 60 · (45 · 75 / 104) = 0,02025 т/месяц;

Gок = 0,00675 · 106 / (20 · 4 · 3600) = 0,02344 г/с;

Gс = 0,02025 · 106 / (20 · 4 · 3600) = 0,01758 г/с;

G = 0,02344 + 0,01758 = 0,041 г/с.

616. Диметилбензол (Ксилол)

П = 0,216 · 0,5 = 0,108 т/год;

G = 0,0410156 · 0,5 = 0,0205 г/с.

2752. Уайт-спирит

П = 0,216 · 0,5 = 0,108 т/год;

G = 0,0410156 · 0,5 = 0,0205 г/с.

Сводная таблица

Загрязняющее вещество	Максимально разовый выброс, г/с	Годовой выброс, т/год
код	наименование
616	Диметилбензол (Ксилол)	0,0205	0,108
2752	Уайт-спирит	0,0205	0,108
2902	Взвешенные вещества	0,0344	0,0792



3.3 Расчет выбросов от котельной

Ситуационная карта расположения котельной

Расчет твёрдых выбросов по формуле:

MT= A*M* л*[(1-n)^2], т/год

A- Зольность топлива

M - количество топлива т/год

Л - коэф. Наполнения

N - доля твердых частиц

MT= 24.6*40*0.0011*(1-0.1)^2 = 0,87 т/год (0,028г/с)

Выбросы СО по формулам:

CCO= q3RQn

q3- коэф. =3

R-коэф. Неполноты сгорания топлива=1

Qn- теплотворная способность (по таблице для угля)



MCO= CCO*M*(1-)/1000

CCO= 3*1*15.62= 46,86

MCO= 46,86*40*(1-7/100)/1000= 1,74 т/год (0,05г/с)

Выбросы SO2 по формулам:

MSO2= 0.02*M*S(1-з)(1-з")

M - расход топлива т/год

S - сернистость вещества %

з - доля оксидов серы 2%

з" - доля серы в пылеуловителях

Мso2= 0.02*0.0052*40*(1-0.02)(1-0)= 0.0041 т/год (0.000013г/с)

Выбросы оксидов азота:

MNOX= 0.001*13*M*Qn*Knox(1-p)

M- расход топлива т/год

Qn- теплотворная способность (по таблице для угля)

Knox=0.8 коэф. (по табл)

KNO= 0.13 (по табл)

MNOX= 0.001*13*40*15.62*0.8(1-0)= 6.5 т/год (0,2 г/с)

MNO= 1.05т/год (0.03г/с)



Сводная таблица

Загрязняющее вещество	Максимально разовый выброс, г/с	Годовой выброс, т/год
Выбросы твердых веществ	0,028	0,87
Оксид углерода СО	0,05	1,74
Оксиды серы SO2	0.000013	0.0041
Оксиды Азота NOX	0,2	6,5

Наиболее отработаны в настоящее время очистители от пыли, золы и других твердых частиц. Причем чем мельче частицы, тем труднее обеспечивается очистка. Класс пылеуловителей для частиц диаметром более 50 мкм - 5-й, наиболее легко обеспечивающий почти полное пылеулавливание. Значительно сложнее извлекать мельчайшие частицы с диаметрами от 2 до 0,3 мкм - нужен очиститель 1-го класса.

Все пылеуловители, кроме того, подразделяются на сухие и мокрые. К сухим относятся циклоны, пылеосадительные камеры и пылеуловители, фильтры и электрофильтры, которые наиболее отработаны и отличаются сравнительно простым устройством. Однако для удаления мелкодисперсных и газовых примесей их применение не всегда эффективно. Мокрые пылеуловители подразделяются на скрубберы форсуночные, центробежные и Вентури, пенные барботажные аппараты и другие, которые работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель, пленки или пены жидкости.

Из сухих пылеуловителей наиболее применимы аппараты, работающие на принципе отделения тяжелых частиц от газов силами инерции (при раскрутке газов или их резком повороте). На рис. 2 показаны принципиальные схемы некоторых из них: циклонов (а); ротационного пылеуловителя (б) - вход газа по оси вентилятора; радиального (в) и вихревого (г) пылеуловителей.

Для тонкой очистки широко используются фильтры с зернистыми слоями (песок, титан, стекло), гибкими пористыми перегородками (ткань, резина, полиуретан), полужесткими и жесткими перегородками (вязаные сетки, керамика, металл).

Часто применяют несколько ступеней очистки пылегазовых выбросов и почти всегда одной из них является электрофильтр.

3.4 Определение расчетной СЗЗ

СЗЗ устанавливается с целью обеспечения безопасности населения, размер которой обеспечивает уменьшение воздействия загрязнения на атмосферный воздух (химического, биологического, физического) до значений, установленных гигиеническими нормативами,

По приложению: производство лаков (масляного, спиртового, типографского, изолирующего, для резиновой промышленности и прочие) относится к III классу опасности. Объекты III класса опасности с СЗЗ от 300 м до 499 м

Приземная концентрация загрязняющих веществ в атмосфере, создаваемая источником выбросов на предприятии рассчитывается по формуле:

С = СмS1

где См - максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника, мг/м³:

Q = хрd2/4

где х - скорость выхода газовоздушной смеси, м/с;

d - диаметр устья трубы, 2 м.



Q = 5*3,14*22/4 = 15,7 м³/с;

где А - коэффициент температурной стратификации атмосферы (для Алматинской области А = 200);

М - мощность выброса, г/с;

F - коэффициент оседания веществ в атмосфере (для пыли F = 3, для газов F = 1)

m,n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (диаметр и высота устья, температура и скорость выхода газовоздушной смеси 1,2 и 0,55 соответсвенно);

з - коэффициент рельефа местности (для равнины равен 1);

Н - высота источника, м;

V - объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м³/с;

ДT - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси

и температурой окружающего воздуха, °С;

CM= = 0.4мг/м³ -для пыли

CM= = 0,13 мг/м³ - для газов

S1 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения х/хм и коэффициента F:

S1 = 1,13,

0,13(х/хм)2 +1



где х - расстояние от источника выброса, м;

хм - расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация достигает максимального значения, м. Оно определяется по формуле:

Расстояние ХМ, м, от источника выброса, где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимальная приземная концентрация вредного вещества СМ определяется по формуле:

нм = 0,65 3v(QДT/H)

vm=0.65*?15.7*121/10= 3.73 >2

d = 7vнм при нм > 2

d = 7*v3.73 = 13;

Xm= 13*10=65 м-для пыли;

хм = (5 - 1)*13*10/4 = 130 м - для газов;

0,15 = 0,34*S1

S1 = 0,15/0,4 = 0,375- для пыли,

S1 = 0,05/0,13 =0,38- для газов;

0,375 =

х = v((1,13/0,375-1)/0,13)*65 = 242 м, для пыли;

0,38 =

х = v((1,13/0,38-1)/0,13)*130 = 267 м, для газов;

На основании полученных данных делаем вывод о том, что рассматриваемое предприятие является предприятием 3 - го класса, а СЗЗ должна быть не менее 300 м



4. Уточнение санитарно-защитной зоны согласно "розы ветров"

В соответствии с Санитарными правилами утвержденными Постановлением Правительства РК №93 от 17 января 2012 г., размеры санитарно-защитных зон (СЗЗ) предприятий принимаются на основании расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосферу по утвержденным методикам и соответствии с классификации производственных объектов и сооружений. Полученные размеры СЗЗ уточняются отдельно для различных направлений ветра в зависимости от среднегодовой розы ветров района по формуле:

L = L0*P/P0

где L - уточненный размер СЗЗ в направлении противоположном розе ветров, м;

L0 - нормативный размер СЗЗ, полученный на основании проведенных расчетов, 300 м;

P - среднегодовая повторяемость рассматриваемого направления ветра,%,

P0 - повторяемость направлений ветров при круговой розе ветров (при восьмирумбовой розе ветров P0 = 100/8 = 12,5%).



Роза ветров для г. Алматы

Уточнение размеров СЗЗ с учетом розы ветров

Направление	Повторяемость ветров	Уточненный размер СЗЗ, м
С	9	216
СВ	12	288
В	7	168
ЮВ	23	552
Ю	16	384
ЮЗ	20	480
З	7	168
СЗ	6	144

Для снижения негативного воздействия производственной деятельности предприятия на экосистему и жилые застройки необходимо озеленение территории и санитарно-защитной зоны. Проектным решением не предусмотрена установка пыле-газоочистных сооружений, ввиду не превышения допустимых значений по всем загрязняющим веществам.



5. Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Как было показано выше, в процессе окраски выделяются различные газообразные вещества, из которых наиболее опасным является толуол.

Выбор средств очистки от толуола.

Обезвреживание толуола возможно путем применения нескольких методов. Рассмотрим каждый из них и остановимся на более приемлемом.

Первый вариант.

Для очистки воздуха от толуола используем термическое сжигание. Этот способ позволяет окислять растворители, содержащиеся в газах, отходящих из сушильных камер.

Он имеет ряд недостатков:

Во-первых, при термическом сжигании растворителей происходит тепловое загрязнение окружающей среды.

Во-вторых, присутствуют высокие энергозатраты, связанные с тем, что при термическом методе очистки отходящих от сушильных камер газов температура сжигания поддерживается 700-800°С.

В-третьих, этот способ не обеспечивает полное сгорание паров органических растворителей.

Второй вариант.

Для очистки воздуха от толуола используем каталитическое дожигание.

Недостатки способа: повышенная пожароопасность и взрывоопасность при каталитическом дожигании в случае попадания туда красочного аэрозоля, трудность подбора катализатора и тепловое загрязнение окружающей среды, высокая стоимость.

Третий вариант.

Для очистки воздуха от толуола используем адсорбер.

Адсорбция - это процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовой или жидкой смеси твердыми телами.

Адсорберы нашли наибольшее распространение среди методов очистки вентиляционных выбросов из сушильных установок вследствие простоты обслуживания.

Адсорбционный метод очистки решает сразу две задачи: очистка паровоздушной смеси от паров растворителей и дальнейшее их использование в технологическом процессе по прямому назначению (как растворитель) или как дополнительный источник тепловой энергии (при сжигании).

Адсорберы характеризуются высокой степенью очистки, она наиболее эффективна при удалении паров растворителей, органических смол, паров эфира, ацетона.

Таким образом, исходя из описанных выше достоинств и недостатков можно сделать вывод, что наибольшую эффективность очистки от толуола обеспечит адсорбционный метод.

Озеленение санитарно-защитной зоны.

Для зон шириной до 300 метров - не менее 60% территории санитарно-защитной зоны должно быть озеленено. Для зон шириной 300-1000 метров - не менее 50% территории должно быть озеленено. Чтобы озеленение было эффективным, необходимо использовать определенные породы деревьев, кустарников. При этом не менее 50% смешанных посадок должна занимать основная порода. При озеленении санитарно-защитной зоны монокультура не приветствуется.

В посадке участвуют 2 типа пород:

1. Посадки плотной структуры изолирующего типа. Используется для изоляции отдельных участков санитарно-защитной зоны. Деревья основной породы высаживаются через 3 метра в ряду при расстоянии между рядами 3 метра. Расстояние между деревьями сопутствующих пород - 2-2,5 метра; между крупными кустарниками - 1-1,5 метра; между мелкими кустарниками - 0,5 метров один от другого.

2. Фильтрующие посадки ажурной структуры (основной тип деревьев). Фильтрующие посадки создаются в виде чередующихся в шахматном порядке закрытых и открытых пространств. В качестве открытых пространств используются участки, озелененные низкой растительностью, дороги, транспортные развязки, площадки открытых складов, автостоянки и т.д. Участки под фильтрующие посадки рекомендуется отводить площадью не менее 3-3,5 га, открытые пространства - 1-1,5 га. Такие посадки выполняются без кустарниковых опушек. Составляющие насаждения древесной породы должны иметь крупные высокоподнятые кроны.

Для создания оптимальных условий проветривания в санитарно-защитной зоне создаются коридоры проветривания, особенно в направлении господствующих ветров. Коридоры не должны быть направлены в сторону жилой застройки. В качестве коридоров используют автотрассы, железные дороги, высоковольтные линии электропередач.

При организации санитарно-защитной зоны на территориях, покрытых лесом, создаются коридоры проветривания в виде просек шириной 60-80 метров в направлении господствующих ветров (не в сторону жилой застройки). Со стороны просеки насаждения не должны иметь плотных опушек.



Заключение

В настоящем курсовом проекте представлены укрупненные обобщающие результаты расчетов объемов выбросов, которые основываются на удельных показателях, полученных из различных строительных и нормативных справочников, практического опыта реализации аналогичных проектов на предприятиях нефтегазовой промышленности.

Расчеты уровня загрязнения атмосферы выполнены по организованным источникам с учетом всех выделяющихся загрязняющих веществ.



Список литературы

1. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы к проектированию производственных объектов" №3792, 2005 г.

2. Экологический кодекс Республики Казахстан, редакция 2008 г.

3. СНиП II-35-2001. Котельные установки. Алматы, 2001 г.

4. Ю.С.Рыбаков, Лекции по курсу "Промышленная экология", Екатеринберг, 2004 г.

3. Ю.С. Рыбаков, методическое пособие "Определение СЗЗ предприятия".

4. Об утверждении "Методики определения нормативов эмиссий в окружающую среду". Утверждена Приказом Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан от 21 мая 2007 г. №158-п

5. Санитарные правила "Санитарно-эпидемиологические требования по установлению санитарно-защитной зоны производственных объектов", утвержденные постановлением Правительства РК от 17 января 2012 года №93.

Размещено на Allbest.ru