Определение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с расчетом максимальной приземной концентрации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное

 учреждение высшего  профессионального образования

 

«Нижегородский Государственный Архитектурно-Строительный Университет»

 

Кафедра «Отопление и  вентиляция»

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экологическая оценка систем ОВ»

 

«Определение  выбросов загрязняющих веществ в  атмосферу  
с расчетом максимальной приземной концентрации»

 

 

 

 

Выполнил                                                                                 Баринова О.В.

студент:                                                                                     ИИЭСиС 5 курс

                                                                                                  гр. ТГВз 7/08-1

 

Проверил                                                                                     

преподаватель:                                                                         Козлов С.С.

 

 

Нижний Новгород

2013 
Содержание

 

 

1. Расчет выбросов загрязняющих веществ

1.1 Расчет выбросов  загрязняющих веществ от окраски

 

Процесс формирования покрытия на поверхности изделия заключается  в нанесении лакокрасочного материала (ЛКМ) и его сушке.

Процесс окраски изделий состоит  из следующих операций:

− подготовка поверхности изделия;

− нанесение окрасочного материала (краски, лака);

− сушка изделия (удаление паров  растворителей).

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

В процессе окраски и сушки происходит полный переход летучей части краски (растворителей) в парообразное состояние причем, при окраске выделяется (20÷30)% паров растворителей, при сушке – остальное количество используемых растворителей.

Выброс загрязняющих веществ в операциях подготовки поверхности, окраски и сушки зависит от ряда факторов: способа окраски, производительности применяемого оборудования, состава лакокрасочного материала (ЛКМ) 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.

Расчет количества загрязняющих веществ образовавшихся в виде аэрозолей. Количество аэрозоля краски, кг, выделяющегося при нанесении ЛКМ на поверхность изделия (детали), определяется по формуле:

М^а_ок = m_к · σ_а · 10^-2,  (1.1.1)

где    m_к – масса краски, используемой для покрытия, кг;

σ_а – доля краски, потерянной в виде аэрозоля, %.

Расчет количества загрязняющих веществ в виде паров органических растворителей при окраске. Количество летучей части каждого компонента, кг определяется по формуле:

М^пар_ок = m_к · f_р · σ‘_р ·   10^-4 ,  (1.1.2)

где     f_р – доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, %;

σ‘_р – доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при нанесении покрытия.

Задание:

По представленным исходным данным необходимо определить массу  образовавшихся вредных веществ  при окраске.

Исходные данные для расчета выделений загрязняющих веществ: израсходовано шпатлёвки ПФ-002 = 2 кг; грунтовки АК–070 = 1 кг; эмали АС-182 = 3 кг; лака ПЭ-220 = 1 кг.

Решение:

Шпатлевка ПФ-002

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде аэрозолей:

М^а_ок = 2 · 30 · 10^-2 = 0,6 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров  органических растворителей:

М^пар_ок = 2 · 25 · 25 · 10^-4 = 0,125 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров  органических растворителей при  окраске для каждого компонента ЛКМ:

М^{сольвент}_ок = 2 · 25 · 25 · 10^-4 = 0,125 кг;

 

Грунтовка АК-070

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде аэрозолей:

М^а_ок = 1 · 30 · 10^-2 = 0,3 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров  органических растворителей:

М^пар_ок = 1 · 86 · 25 · 10^-4 = 0,215 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров  органических растворителей при  окраске для каждого компонента ЛКМ:

М^ацетон_ок = 0,2004 · 86 · 25 · 10^-4 = 0,043 кг;

М^{спирт н-бутиловый}_ок = 0,126 · 86 · 25 · 10^-4 = 0,027 кг;

М^ксилол_ок = 0,6734 · 86 · 25 · 10^-4 = 0,145 кг;

 

Эмаль АС-182

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде аэрозолей:

М^а_ок = 3 · 30 · 10^-2 = 0,9 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров органических растворителей:

М^пар_ок = 3 · 47 · 25 · 10^-4 = 0,3525 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров  органических растворителей при  окраске для каждого компонента ЛКМ:

М^ксилол_ок = 2,55 · 47 · 25 · 10^-4 = 0,2996 кг;

М^{уайтспирит}_ок = 0,15 · 47 · 25 · 10^-4 = 0,0176 кг;

М^{сольвент}_ок = 0,3 · 47 · 25 · 10^-4 = 0,03525 кг;

 

Лак ПЭ-270

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде аэрозолей:

М^а_ок = 1 · 60 · 10^-2 = 0,6 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров органических растворителей:

М^пар_ок = 1 · 35 · 60 · 10^-4 = 0,21 кг;

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров  органических растворителей при  окраске для каждого компонента ЛКМ:

М^ацетон_ок = 0,8857 · 35 · 60 · 10^-4 = 0,185997 кг;

М^ксилол_ок = 0,0429 · 35 · 60 · 10^-4 = 6,009 · 10^-3 кг;

М^толуол_ок = 0,0714 · 35 · 60 · 10^-4 = 0,014994 кг;

Результаты расчетов приводим в таблице 1.1

 

Таблица 1.1

Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде аэрозолей
Вид и марка ЛКМ		mк, кг		σа, %					Маок, кг
шпатлевка ПФ-002		2		пневматическое распыливание			30		0,6
грунтовка АК-070		1					30		0,3
эмаль АС-182		3					30		0,9
лак ПЭ-220		1		покрытие в лаконаливных машинах			60		0,6
Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров органических растворителей
Вид и марка ЛКМ		mк, кг		fр, %		σ‘р, %			Мпарок, кг
шпатлевка ПФ-002		2		25		25			0,125
грунтовка АК-070		1		86		25			0,215
эмаль АС-182		3		47		25			0,3525
лак ПЭ-220		1		35		60			0,21
Количество загрязняющих веществ, образовавшихся в виде паров органических растворителей при окраске для каждого компонента ЛКМ
Вид и марка ЛКМ	Состав ЛКМ		Масса каждого компонента ЛКМ mк, кг		fр, %			σ‘р, %		Мпарок, кг
шпатлевка ПФ-002	сольвент		2		25			25		0,125
грунтовка АК-070	ацетон		0,2004		86			25		0,043
	спирт н-бутил.		0,126		86			25		0,027
	ксилол		0,6734		86			25		0,145
эмаль АС-182	ксилол		2,55		47			25		0,2996
	уайтспирит		0,15		47			25		0,0176
	сольвент		0,3		47			25		0,03525
лак ПЭ-220	ацетон		0,8857		35			60		0,185997
	ксилол		0,0429		35			60		9,009 10-3
	толуол		0,0714		35			60		0,014997

 

 

1.2 Расчет выбросов загрязняющих веществ от механической обработки металлов

 

К механической обработке  металлов относятся процессы резания  и абразивной обработки, которые в свою очередь включают процессы точения, фрезерования, сверления, шлифования, полирования.

Характерной особенностью процессов механической обработки является образование отходов в виде твердых частиц (промышленной пыли), а в случае применения смазочно- охлаждающей жидкости (СОЖ) – аэрозолей масла и эмульсола.

Источниками образования и выделения  загрязняющих атмосферу веществ являются различные металлорежущие и абразивные станки. Интенсивность образования загрязнителей зависит от следующих факторов: вида обрабатываемого материла; режима обработки; производительности и мощности оборудования; геометрических параметров инструмента и обрабатываемых изделий; от расхода СОЖ.

При определении выбросов от оборудования механической обработки металлов используются расчетные методы с применением удельных показателей выделения загрязняющих веществ. Удельные показателей выделения устанавливают как массу промышленной пыли или другого загрязняющего вещества, выделяемую в единицу времени на единицу оборудования. Валовые выделения загрязняющих веществ при механический обработке металлов рассчитываются из нормо-часов работы станочного парка, а их поступление в атмосферу – с учетом эффективности газопылеулавливающего оборудования.

Обработка металлов без охлаждения:

Наибольшим пылевыделением сопровождаются процессы абразивной обработки металлов: зачистка, полирование, шлифование и др. Образующаяся при этом пыль на (30÷40)% по массе представляет материал абразивного круга и на (60÷70)% – материал обрабатываемого изделия. При обработке войлочными и матерчатыми кругами образуется войлочная (шерстяная) или текстильная (хлопковая) пыль с примесью полирующих материалов.

При обработке металлических изделий  на полировальных станках с использованием пасты ГОИ выделяемая пыль имеет следующий состав (по экспертным оценкам НИИ Атмосфера): пыль оксида металла (в частности, оксид железа (код 0123) - 25%; пыль меховая (шерстяная, пуховая) (код 2920) или хлопковая (код 2917) - 10%; хрома трехвалентные соединения (в пересчете на Сr3+) (код 0228) - 65%.

При полировании металлических  изделий без пасты ГОИ выделяется: пыль меховая (шерстяная, пуховая) или хлопковая - до 98%; пыль оксида металла до 2%.

Обработка металлов с применением  СОЖ:

В ряде процессов механической обработки металлов и их сплавов применяют СОЖ, которые подразделяются на водные, масляные и специальные. Применение СОЖ сопровождается образованием тонкодисперсного масляного аэрозоля и продуктов его термического разложения. Количество выделяющегося аэрозоля зависит от: формы и размеров изделия; режимов резания; расхода и подачи СОЖ. Экспериментально установлена зависимость количества выделений масляного аэрозоля от энергетических затрат на резание металла. Удельные показатели выделений в этом случае определяются как масса загрязняющего вещества, выделяемая на единицу мощности оборудования (на 1 кВт мощности привода станка).

Расчет выбросов загрязняющих веществ при механической обработке металлов производится на основе удельных показателей.

Количество загрязняющих веществ (пыли), выбрасываемых при механической обработке металлов без применения СОЖ, г/с определяют по формуле:

М_макс = К · N · L ·Q · (1− j ), (1.2.1)

где К – удельные выделения  пыли технологическим оборудованием, г/с;

N – количество станков,  шт.;

Q – эффективность местных отсосов (в долях единицы);

j – степень очистки  воздуха пылеулавливающим оборудованием (в долях единицы);

L – коэффициент 20-минутного осреднения:

L = Т_цикла / 20, (1.2.2)

где Т_цикла – время цикла обработки, мин.

Валовый выброс пыли, выделяющейся при механической обработке металлов, т/год вычисляется по формуле:

М_вал = 3,6 ·М_макс ·Т · 10^-3, (1.2.3)

где Т – фактический  годовой фонд времени работы оборудования, ч/год.

Количество загрязняющих веществ (эмульсола), выбрасываемых  при механической обработке металлов в случае применения СОЖ, г/с рассчитывается по формуле:

М_макс = К_к · N · P · L ·Q · (1− j), (1.2.4)

где К_к – удельные показатели выделения масла и эмульсола, г/с на кВт мощности оборудования;

N – количество станков,  шт.;

Р – мощность установленного оборудования, кВт;

Q – эффективность местных отсосов (в долях единицы);

j – степень очистки  воздуха пылеулавливающим оборудованием (в долях единицы);

L – коэффициент 20-минутного осреднения.

Валовый выброс эмульсола (масла) вычисляется по ф-ле (1.2.3).

Задание:

По представленным исходным данным определить массу образовавшихся вредных веществ при механической обработке металлов.

Исходные данные для расчета:

2 круглошлифовальных станка диаметром шлифовального круга d=400 мм; 1 полировальный станок с войлочным кругом d=400 мм; 3 плоскошлифовальных станка d=250 мм с охлаждением эмульсией (содержание эмульсола 10-15%). Мощность плоскошлифовального станка Р=10 кВт. Время цикла обработки Тцикла=15 мин. Эффективность местных отсосов η=0,7. Газоочистка отсутствует. Время работы станка в год: Т=2000 ч.

Решение:

Определяем коэффициент L = 15/20 = 0,75.

Круглошлифовальный  станок:

Пыль абразивная:

М_макс = 0,020 · 2 · 0,75 ·0,7 · (1− 0 ) = 0,021 г/с;