Разработка предложений по уменьшению выбросов токсичных газов на примере цеха №652 ОАО ОАГ. Дипломная работа 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ

 В рамках дипломного проекта разработаны предложения по проектированию вытяжных зонтов для участка сварки и резки металлов.

В проекте приведена характеристика выбросов в атмосферу от участка сварки металлов предприятия; исследованы существующие способы очистки воздуха отводимого с участка сварки металлов (фильтр Экстра), проанализированы их достоинства и недостатки; разработаны предложения по разработке вытяжных зонтов на участке сварки металлов (фильтр МПФ); проведены эксплуатационные испытания и расчеты предлагаемых фильтров вытяжных зонтов; рассчитана экономическая эффективность предлагаемых мероприятий (замена фильтров Экстра на фильтр МПФ); рассчитан предотвращенный экологический ущерб; проведен анализ условий труда сварщика; разработаны мероприятия по улучшению условий труда.

В работе представлен способ очистки выбросов с участка сварки металлов с помощью установки дополнительных фильтров на вытяжные зонты над рабочими столами сварщиков. Патронные фильтрующие элементов могут быть использованы в патронных фильтрах с импульсной регенерацией сжатым воздухом.

Расчетно-пояснительная записка состоит из 83 страниц, включает 10 таблиц, 7 рисунков.

ВВЕДЕНИЕ

Ни один населенный пункт Удмуртии не попал в список включенных Росгидрометом в перечень городов России с особо высокими объемами выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Данные за 2010 год опубликованы в сборнике Росстата «Россия в цифрах-2011».

В указанном списке - 56 российских городов. Мониторинг учитывал объемы выбросов в атмосферу загрязняющих веществ только от стационарных источников (т.е. от промышленных предприятий, котельных и иных источников помимо транспорта) [43].

Cамым неблагоприятным из городов Удмуртии по данному параметру является Ижевск: в 2010 году его предприятия выбросили в атмосферу 12,2 тыс. тонн загрязняющих веществ (впрочем, в 2009 году объемы выбросов составили 19,9 тыс. т.) [44].

Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами, очистка промышленных выбросов входит в комплекс глобальных проблем охраны природы. Каждый год в атмосферный воздух попадает свыше тысячи тонн промышленной пыли и вредных газообразных веществ.

Основные источники загрязнения воздушной среды:

• промышленные предприятия, в частности химические нефтехимические, металлургические заводы;
• теплогенерирующие установки: тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные;
• транспорт, в первую очередь автомобильный.

Загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий приводит к значительному уменьшению солнечной радиации, снижению видимости, освещенности, к увеличению частоты туманов, что отрицательно сказывается на экологии и здоровье населения. Присутствие в воздухе различных загрязняющих веществ в сочетании с другими факторами окружающей среды вызывает повреждение материалов, конструкций, в частности подвергаются разрушению сооружения, имеющие большую художественную и историческую ценность.

Без специальных мероприятий по снижению загрязнения воздуха выбросы могут стать источником серьезного ухудшения экологической обстановки, а расширение производств и постоянный рост объемов транспортных средств только усугубляют сложившуюся обстановку. Из всего вышесказанного следует, что выбранная тема имеет актуальный характер.

На машиностроительных предприятиях основными источниками загрязнения являются следующие виды производства: сварка и резка металлов, литейное производство, механическая обработка металлов, нанесение лакокрасочных покрытий. При выполнении сварочных работ в воздух выделяется сварочных аэрозоль, в состав которого в зависимости от вида сварки, марок электрода и флюса содержатся оксиды металлов (железа, марганца, хрома и др.).

В качестве мероприятий по снижению загрязнения воздуха применяют абсорбцию жидкостями, адсорбцию твердыми поглотителями, каталитические, плазмохимические и др. методы очистки. Применение тех или иных методов зависит от физико-химических свойств загрязняющего вещества, его агрегатного состояния, концентрации в очищаемой среде.

Целью дипломного проекта является разработка предложений по проектированию вытяжных зонтов для участка сварки и резки металлов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1)    Дать характеристику выбросов в атмосферу от участка сварки металлов предприятия;

2)    Исследовать существующие способы очистки воздуха отводимого с участка сварки металлов, проанализировать их достоинства и недостатки;

3)    Разработать предложения по разработке вытяжных зонтов на участке сварки металлов;

4)    Провести эксплуатационные испытания и расчет предлагаемых фильтров вытяжных зонтов;

5)    Рассчитать экономическую эффективность предлагаемых мероприятий; рассчитать предотвращенный экологический ущерб;

6)    Провести анализ условий труда сварщика; разработать мероприятия по улучшению условий труда.

Объектом настоящего исследования являются выбросы от стационарных источников с участка сварки металлов предприятия.

Предметом исследования являются технологические процессы удаления выбросов с участка сварки металлов предприятия Ижевском автозаводе.

Для решения поставленных задач использован комплекс методов, включающий: анализ и обобщение данных научно-технической литературы по исследуемому направлению, математическое моделирование, экспериментальные исследования в лабораторных, опытно-промышленных и промышленных условиях, технико-экономический анализ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 В рамках работы разработаны предложения по проектированию вытяжных зонтов для участка сварки и резки металлов с применением патронных фильтров.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1)             Приведена характеристика выбросов в атмосферу от участка сварки металлов предприятия.

Ижевский автомобильный завод это крупнейшая, после АВТОВАЗа, производственная площадка по выпуску легковых и легких коммерческих автомобилей в России. Производственные мощности Ижевского автозавода таковы, что составляют более 10% от совокупных потенциальных мощностей автосборочных производств в Российской Федерации. Запланированное развитие мощностей ИжАвто до 350 тыс. автомобилей в год обеспечивает формирование предпосылок к расширению и модернизации действующего автокомпонентного кластера на территории Удмуртской Республики и Российской Федерации в целом.

В процессе производства машин и оборудования широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т. п. Как на большинстве машиностроительных предприятиях на Ижевском автозаводе значительное место в технологическом процессе отводится сварке и резке металлов.

В процессе сварки и резки металлов и сплавов имеют место выделения следующих вредных веществ:

- оксид азота, выделяющийся при газовой сварке металлических изделий ацетиленокислородным пламенем или с использованием пропан-бутановой смеси и ацетилена;

- сварочный аэрозоль, содержащий различные материалы, их оксиды, соединения кремния, оксиды азота, углерода, фтористый водород и другие компоненты, выделяющиеся при сварке и резке металлов электродами и газообразными смесями (в зависимости от марки применяемых электродов и способов сварки).

Сварочная пыль на 99 % состоит из частиц размером 10^-3...1 мкм, около 1 % - 1...5 мкм, частицы размером более 5 мкм составляют всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от состава свариваемых металлов. В состав сварочного аэрозоля входят соединения железа, хрома, марганца, фториды и др.

2)             Исследованы существующие способы очистки воздуха отводимого с участка сварки металлов, проанализировать их достоинства и недостатки.

Для решения задачи очистки удаляемого воздуха от установок резки металлов предпринимались попытки использования аппаратов мокрой очистки. Однако, такая система не получила широкого распространения в связи с тем, что эффективность такой очистки не превышала 80% из-за мелкодисперсности образующихся аэрозолей, a также возникла задача последующей очистки воды от удаленных окислов металлов.

Широкое распространение для очистки воздуха от сварочного аэрозоля получили электрические фильтры, которые способны улавливать мелкодисперсные сварочные аэрозоли. Однако, эксплуатация таких фильтров выявила ряд редостатков. В попытке устранить эт недостатки, сегодня существуют различные модификации электрофильтров.

Недостатком электрофильтра является слабая способность к ионизации газов, из-за неудачного расположения осадительных и коронирующих электродов, что значительно снижает эффективность очистки потока воздуха. A также недостатком электрофильтра является ограниченная возможность роста интенсификации очистки газов из-за невозможности сообщения частицам пыли более высокого заряда вследствие особенности расположения коронирующих электродов, а также неэффективное удаление пыли при помощи встряхивающего механизма.

Определение трудности при эксплуатации электрических фильтров вызывает необходимость иметь в обслуживающем персонале квалифицированных специалистов.

В последнее время в промышленности все чаще используют фильтры патронного или кассетного типа. Это связано в первую очередь с экономичностью и простотой замены.

Основной недостаток патронных фильтров – малая вместимость продуктов очистки.

3)             Сформулированы предложения по разработке вытяжных зонтов на участке сварки металлов.

На основании анализа существующих способов очистки воздуха на участке сварки металлов рассмотрим патронный фильтрующий элемент. во Второй главе выявлен недостаток таких фильтров – малая вместимость взвешенных веществ. Решение данной проблемы предлагается за счет особого устройства фильтра. Конструктивно такие элементы представляют собой мини плиссированный пакет фильтрующего материала, размещенного «звездой» в цилиндрическом корпусе. Обеспечение надежной герметизации патронных фильтров достигается соединением концевых дисков мини плиссированного фильтрующего пакета с помощью специальных герметиков. Для решения рециркуляции очищенного воздуха от установок сварки металлов с последующей его рециркуляцией разработаны специальные патронные элементы с применением сверхэффективных материалов, покрытых мембранами. Такие мембранные покрытия могут наноситься на основу из синтетических и целлюлозных волокнистых структур.

4)             Проведены эксплуатационные испытания и расчет предлагаемых фильтров вытяжных зонтов.

          Эффективность элементов патронных фильтров, оснащенных такими материалами в отношении частиц 0,3-0,5 мкм составляет более 99%. Эффективность пылеулавливания тканевыми фильтрами составляет 99%.

5)             Рассчитана экономическая эффективность предлагаемых мероприятий; рассчитать предотвращенный экологический ущерб.

Экономический эффект от использования патронных фильтров с рециркуляцией воздуха выражается следующим:

1)    Рециркуляционные пылеулавливающие установки с тканевыми и кассетными фильтрами позволяют возвращать очищенный воздух в цех. В результате этого в отопительный (зимний) период года сокращаются затраты на отопление помещения цеха.

2)    Сокращение размера платы за негативное воздействие на окружающую среду от выбросов на участке сварки металлов.

Суммарный экономический эффект от использования патронных фильтров в вытяжных зонтах составляет 228 168,6 рублей в год.

Общий предотвращенный выброс вредных веществ в атмосферу на Ижевском автозаводе составил 28772 руб.

6)             Проведен анализ условий труда сварщика; разработаны мероприятия по улучшению условий труда.

Список используемой литературы

 ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.

1. ГОСТ 12.1.001-89 «Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности»
2. ГОСТ 12.1.012-2004 «Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования»
3. ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности»
4. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность, общие требования.
5. ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»
6. ГОСТ 12.1.007 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»
7. ГОСТ 12.4.009-83 «ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание»
8. ГОСТ 12.4.010-75 «Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты. Рукавицы специальные»
9. ГОСТ 12.4.011-89 «Средства защиты работающих. Общие требования и классификация»
10. ГОСТ 12.4.023-84 «ССБТ. Щитки защитные лицевые. Общие технические требования и методы контроля»
11. ГОСТ 12.4.051-87 «Средства индивидуальной защиты органа слуха. Общие технические требования и методы испытаний»
12. ГОСТ 17.0.0.04-90. М.: Гос. Ком. СССР по охране природы, 1990. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения.
13. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Метеорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы. Основные положения. Основные термины и определения. - М.: Госстандарт СССР, 1984.
14. ГОСТ 17.2.3.01 – 86 Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. – М.: Госстандарт СССР, 1987.
15. ГОСТ 17.2.3.02 – 78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. – М.: Госстандарт СССР, 184.
16. ГОСТ 21889-76 «Система «Человек-машина». Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования»
17. ОСТ 21-6-87 «Система стандартов безопасности труда. Светофильтры стеклянные для защиты глаз от вредных излучений на производстве. Технические условия»
18. ГН 2.1.6.695-98. Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов.
19. СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение.
20. СанПиН 2.1.6.1032-01. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений, санитарная охрана воздуха, гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест.
21. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. «Санитарно – защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» (утверждены Главным государственным санитарном врачом РФ 30 марта2003 г.).
22. МР. Типовые отраслевые нормы бесплатной выдачи рабочим и служащим специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты Вып.13. М. Профиздат, 1988
23. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в РФ в2001 г. – М., 2003.
24. Белов С.В. «Безопасность жизнедеятельности» М.: Высшая школа,2009 г. стр. 74-82
25. Данилов-Данильян В.И. «Экология, охрана природы и экологическая безопасность» М.: МНЭПУ,1997 г. стр. 12-16
26. Данилов-Данильян В.И. «Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?» М.: МНЭПУ,2007 г. стр.23-25
27. Мамедов Н.М., Суравегина И.Т. Экология. М., 2006. стр.65-71
28. Москаленко А. П. Экономика природопользования и охраны окружающей среды: Учебное пособие. – Ростов-н/Д: Изд-во «Феникс», 2002. стр.121-154
29. Николайкин Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экология: Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2003. Стр.43-48
30. Основы промышленной экологии: Учебник для нач. проф. образования / А.Н. Голицын. – 2-е изд., стер. – М.: «Академия», 2004. – 240 с. Стр.117-123
31. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / под ред. Ю.М. Дытнерского. 2-е издание. – М.: Химия, 1992. – 496 с. Стр.348-349
32. Орлов Г.Г. инженерные решения по охране труда в строительстве.   М.: стройздат, 2005. Стр.62-66
33. Павлов А. Н. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Учеб. пособие/А. Н. Павлов. – М.: Высшая шк., 2005. – 343 с.: ил. Стр.227-31
34. Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России», М.: Финансы и статистика,2009 г. стр.184-187
35. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности: Учебник для вузов. – Калуга: Изд-во Н.Ф. Бочкаревой, 2000. – 800 с. Стр.615-618, 732-738
36. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т.2. – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. – 917 с. Стр. 443-445
37. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г., Швыдкий Д.В. Теоретические основы очистки газов: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение-1, 2010. 502 с. Стр. 25-33, 312-319
38. Экологические основы природопользования / Под ред. Ю. М. Соломенцева. - М.: Высш. шк., 2002. Стр.42-45
39. Экология, охрана природы, экологическая безопасность: Учеб. пособие/ Под ред. А. Т. Никитина, С. А. Степанова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2008. Стр.287-293
40. Экология: Учебное пособие. М., 2007. Стр. 174-182