1. Описание цеха и его планировка

Компоновка площадей, на которых предполагается разместить оборудование, должна быть выполнена в соответствии с последовательностью технологического процесса: склад заготовок, нагрев заготовок, процессы штамповки на различных типах оборудования, обрезка облоя, правка, термическая обработка, очистка окалины, правка, чеканка, контроль, консервация (для поковок, отправляемых другим заводам), склад поковок.

Если требуется установить на заводе штамповочное оборудование разных типов, то штамповочные молоты, штамповочные прессы и горизонтальноковочные машины следует размещать в отдельных зданиях. В тех случаях, когда по какимлибо причинам выполнить это не представляется возможным, следует стремиться хотя бы подразделить оборудование на две основные группы — штамповочные молоты, штамповочные прессы и горизонтальноковочные машины.

При планировке оборудования, помимо его взаимного расположения, немалое значение имеет и то, на каком расстоянии оно находятся друг от друга. Если, например, печь будет находиться на очень большом расстоянии от штамповочной машины, то путь, проходимый рабочим от печи до машины и обратно, излишне удлиняется, при этом рабочий утомляется, усложняются средства механизации и увеличивается площадь, занимаемая оборудованием. Малые расстояния между оборудованием приводят к тесноте, а это, в свою очередь, снижает производительность труда и ухудшает условия техники безопасности.

Оборудование для штамповочных операций.

Наиболее распространенными и прогрессивными являются горячештамповочные кривошипные прессы (ГШКП).

За рубежом многопозиционные автоматы в вертикальном исполнении (рис. 1) выпускаются двух видов для работы из заготовок мерной длины и для работы из прутка.

Внимание!

Работа № 3719. Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ дипломной работы, цена оригинала 1000 рублей. Оформлен в программе Microsoft Word. 

Оплата. Контакты.

Автоматы, работающие из заготовки мерной длины, имеют пять рабочих позиций и предназначены для поковок различной конфигурации.

Для изготовления поковок клапанов автомобильных и тракторных двигателей следует предусматривать двухпозиционные автоматические прессы усилием 1000 тс, изготовляемые заводом тяжелых механических прессов

Многопозиционные автоматы, работающие из прутка, имеют три рабочих позиции и предназначены для кольцевых поковок.

Рис. 1. Принципиальная схема работы многопозиционного вертикального горячештамповочного прессавтомата: 1 — заготовка; 2 — поковка; 3 — ползун. 4 — стол

Штампованные поковки изготовляют также и на гидравлических штамповочных прессах одинарного, двойного и тройного действия. Их применяют в тех случаях, когда невозможно применить кривошипные прессы по следующим причинам:

если для изготовления поковок требуется большой ход деформирующего инструмента при соответствующем усилии пресса;

если для изготовления поковок сложной конфигурации требуется одновременное обжатие инструментом с перемещением его в разных плоскостях и направлениях; использование для этой цели механического пресса менее удобно изза его громоздкости по сравнению с гидравлическим.

Для поковок относительно простой конфигурации при мелкосерийном производстве могут быть применены прессы одинарного действия.

Разновидностью гидравлических штамповочных прессов являются прессы двойного и тройного действия.

Гидравлические прессы двойного действия применяют для изготовления поковок, требующих перемещение инструмента в различных плоскостях. Поэтому рабочие цилиндры расположены не только на неподвижной траверсе, но и на полу с двух, трех и четырех сторон пресса. Плунжеры этих цилиндров имеют горизонтальное перемещение, а их оси совпадают с осями разъема штампов. Подобные прессы усилием до 10 000 тс и более изготовляют по специальным заказам. Гидравлические прессы тройного действия применяют для изготовления кольцевых поковок с наружным диаметром 200 мм и выше.

Оборудование для правочных операций. Правку поковок производят в горячем и холодном состоянии. Горячую правку осуществляют в штамповочном агрегате после обрезки облоя с одного нагрева.

При мелкосерийном производстве крупных и сложных поковок правку следует производить в чистовом ручье штампа, на том же оборудовании, на котором производят штамповку. При крупносерийном и массовом производствах крупных и сложных поковок (типа коленчатых валов автомобилей) правку следует осуществлять в правочном штампе на специальном кривошипном прессе или прессмолоте, установленных в линии штамповочного агрегата; правку средних поковок (шатуны автомобилей) в горячем состоянии — на обрезном прессе в специальном или комбинированном штампе.

Правку поковок в холодном состоянии производят обычно после термической обработки и очистки на фрикционных винтовых прессах или гидровинтовых прессмолотах.

Оборудование для калибровочных (чеканочных) операций. Калибровка бывает плоскостная и объемная. Плоскостную калибровку, как правило, осуществляют в холодном состоянии на чеканочных прессах усилием 400—4000 тс.

Объемную калибровку производят в холодном и полугорячем состоянии. В полугорячем состоянии ее осуществляют или непосредственно после штамповки и обрезки облоя, или после нагрева до температуры не выше температуры структурных превращений данной стали. Объемная калибровка, как правило, сопровождается выдавливанием лишнего металла в облой.

В холодном состоянии объемную калибровку осуществляют на чеканочных прессах, а в горячем состоянии ее можно осуществлять на горячештамповочных кривошипных прессах.

Автоматические линии. При массовом и крупносерийном производстве поковок в проектах следует предусматривать автоматические линии при условии загрузки их более 50%. Такие линии основываются на базе специальных штамповочных автоматов и другого специального оборудования, входящего в линию. Они подразделяются на комплексные, некомплексные и комбинированные.

Комплексная автоматическая линия отличается от других тем, что в нее входит оборудование для выполнения заготовительных, штамповочных, термических, отделочных и контрольных операций. Обязательным условием работы такой линии является обеспечение ритмичности во всех звеньях производственного цикла, установленного по ведущему оборудованию, которым является штамповочная машина, входящая в линию.

Заготовительное оборудование включается в автоматическую линию, если оно используется не менее чем на 50°6 мощности.

В случаях, когда резка штанги на мерные заготовки или’ другие операции выполняется с различным ритмом относительно основных штамповочных операций, необходимо предусматривать бункерные заделы из расчета обеспечения работы линии или отдельных агрегатов не менее чем на 2 ч.

Автоматические линии проектируются на базе механических прессов усилием до 10000 тс.

В некомплексных автоматических линиях обычно отсутствуют заготовительные и отделочные операции, оборудование которых не может работать в одном ритме с другим оборудованием, входящим в линию. Если поковка требует 2—3 штамповочных операции, обрезка поковки может быть осуществлена на штамповочном автомате, в этом случае обрезной пресс в линию не устанавливается.

На рис. 2 показана автоматическая линия для изготовления кольцевых поковок, основанная на базе двухкривошипного вертикального многопозиционного автоматического пресса. Резка прутка в этой линии осуществляется боковым ползунком, встроенным в пресс.

Рис. 2. Схема автоматической линии для кольцевых поковок:

1 — стеллаж; 2 — рольганг; 3 — пруток; 4 — индукционный нагреватель; 5 — пресс для резки заготовок; 6 — вертикальный двухкривошипный многопозиционный автоматический пресс; 7 — кольцепрокатные станы; 8 — пресс для калибровки поковок; 9 — камера для выравнивания температуры поковок; 10 — печь для термической обработки поковок; 11 — камера охлаждения; 12 — унифицированная металлическая тара

2. Вредные и опасные производственные факторы

В кузнечнопрессовых цехах изготовляются поковки и штамповки для деталей и изделий машиностроения. Производственный процесс в кузнечнопрессовых цехах состоит из отдельных технологических операций: резки холодных заготовок металла, а иногда и правки заготовок, нагрева металла под ковку или горячую штамповку в нагревательных печах до температуры 1100— 1250°С; ковки металла на молотах различного типа (паровых, воздушных, механических, приводных и др.) и на ковочных машинах; штамповки, вырубки или правки кованых изделий на горячих прессах (механических, гидравлических и др.).

Нагрев деталей может осуществляться в печах, а также в ваннах с расплавленными солями хлористого натрия или хлористого бария. Для этой же цели в последнее время начали применять установки для нагрева изделий токами высокой частоты.

Вредными веществами в кузнечнопрессовых цехах являются в основном лучистое и конвективное тепло, выделяющееся от горячих поверхностей нагревательных печей, молотов, прессов, нагретых изделий; а также через открытые отверстия печей. При работе печей на жидком или газообразном топливе воздух может загрязняться, кроме того, окисью углерода и сернистым газом проникающими в помещения через неплотности в печах и газоходах.

В процессе ковки и штамповки изделий в воздух поступает также пыль окалины, сдуваемая сжатым воздухом с поверхности матриц, штампов и поковок, и масляный аэрозоль, образующийся под воздействием высокой температуры из веретенного масла, применяемого для смазки штампа.

2.1 Оценка степени воздействия выбросов вредных веществ на окружающую среду

В среднем общий выброс пыли из цеха составляет 200 г на 1 т товарного проката. Пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины валками, при этом около 20% пыли имеют размер частиц менее 10 мкм. Если при прокатке применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 5002000 г/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество (до 312 г/м3) мелкодисперсной пыли, состоящей на 7590% из оксидов железа. Распределение пыли по фракциям:

Размер частиц, мкм <0.5 0.51 >1

Фракционный состав, % 2025 6065 1020

При использовании в кузнечнопрессовых цехах для нагрева металла пламенных печей, работающих на мазуте, в атмосферу выбрасываются оксиды углерода, серы, азота и другие продукты сгорания. Но, выбрав в качестве топлива природный газ, мы получаем вдвое меньшее выделение оксидов азота, отсутствие диоксида серы и лишь следы оксида углерода и углеводородов. Поэтому, выбираю нагревательную печь, работающую на природном газе.

Топливо NOx SO2 CO CnHm Пыль

Мазут, кг/м3 12,4 9,5 4,8*103 0,38 1,2Ар

Природный газ,

кг/тыс. м3 6,24 следы следы 2,4*103

Арзольность топлива, %.

Схема взаимодействия кузнечнопрессового цеха

с окружающей средой:

3. Расчет вентиляции цеха

Для обеспечения нормируемых метеорологических условий в помещениях кузнечных и цехов, кроме комплекса технологических мероприятий, позволяющих значительно сократить количество выделяющихся вредных веществ, необходимо предусматривать вентиляцию, обеспечивающую удаление или растворение остаточного количества этих веществ. В цехах устраивают приточновытяжную вентиляцию. Удаление воздуха осуществляется через местные отсосы от оборудования и путем общеобменной вытяжки (обычно из верхней зоны помещения). Приточная вентиляция проектируется в виде воздушных душей и общеобменная.

Вентиляция является важным средством оздоровления производственной среды. Даже при строгом соблюдении требований к технологии и оборудованию, все же часть производственных вредностей может поступать в рабочую зону, и борьба с ней ведется с помощью вентиляции. Кроме того, устройство вентиляции и в ее составе специальных очистных установок позволяет предупредить загрязнение атмосферного воздуха удаляемыми из цеха вредными веществами.

Производственная вентиляция – система воздухообмена с помощью санитарнотехнических устройств и сооружений для удаления производственных вредностей и создания в рабочей зоне воздушной среды, отвечающей гигиеническим требованиям. Она используется для борьбы с избыточным теплом, влагой, вредными газами, парами и пылью.

Аэрация является экономичным видом вентиляции, так как она не требует затрат электроэнергии в процессе эксплуатации.

На производстве наиболее распространена механическая вентиляция.

Приточная вентиляция имеет целью подачу воздуха для компенсации удаленного вытяжной вентиляцией воздуха. Приточная вентиляция служит также для разбавления вредностей (снижение влажности, концентрации вредных веществ), созданию благоприятного микроклимата на отдельных рабочих местах. Такая вентиляция называется местной приточной.

Общая приточная система может подавать воздух более или менее равномерно по всему цеху или лишь в отдельные зоны.

Место забора воздуха располагается вдали от выброса загрязняющих веществ и с наветренной стороны по отношению к ним.

Для перемещения воздуха используются центробежные и осевые вентиляторы. Вентиляторы являются источниками шума и вибрации, передаваемые на расположенные в близи рабочие места. Для борьбы с ним используют звукоизолирующие камеры, средства виброгашения, пружинные амортизаторы, присоединение воздуховодов к вентилятору при помощи мягкой воздухонепроницаемой ткани и др.

При пылевыделениях подачу воздуха осуществляют в верхнюю зону во избежание повышенной подвижности воздуха снизу, что может вести к вторичному пылевыделению вследствие подъема уже осевшей пыли. По той же причине выход воздуха должен производиться с возможно меньшей скоростью.

Ведущее место в борьбе с производственными вредностями занимает вытяжная вентиляция. Она может быть местной и общей. Местная вытяжная вентиляция локализует, то есть ограничивает и удаляет вредности в местах их образования и выделения. Местная вентиляция – наиболее эффективный и экономичный способ удаления производственных вредностей, но не всегда возможный, например, в случае больших, трудноукрываемых поверхностей выделения токсичных веществ, тепла, влаги, при наличии многочисленных источников и т.п. В этих случаях вредности попадают в общую воздушную среду цеха и удаляются общеобменной вытяжной вентиляцией.

Местные вытяжные устройства – могут быть в виде кожухов, полностью или частично укрывающих источник вредных выделений, вытяжных шкафов с рабочими окнами для обслуживания, зонтов и бортовых отсосов – открытых конструкций, всасывающие отверстия которых приближены к источнику выделения.

Отсасывание воздуха непосредственно из оборудования или изпод кожуха, которым оно укрыто, называется аспирацией.

Кожухами укрывают разнообразные источники пыле паро, и газовыделений. Основное условие их эффективностиотсутствие неплотностей.

Зонты эффективны при наличии конвективных тепловых потоков, когда нагретый воздух при своем движении вверх увлекает выделяющиеся пары, газы и аэрозоли.

Рис 3. Система вентиляции цеха

Обычно на производстве не устанавливается отдельно вытяжная или приточная система вентиляции, а используются комбинированные системы приточновытяжной вентиляции.

Для уменьшения выделения в цехе токсичных веществ необходима система приточновытяжной вентиляции.

Оценим необходимую производительность общеобменной вентиляции в производственном помещении.

Наиболее критическим фактором для организации вентиляции является, выделение оксида азота при сжигании природного газа в пламенных печах. В воздух рабочей зоны поступает 6,24 г/с оксида азота.

Требуемый воздухообмен (L, м3/ч) по выделению веществ:

Lвыд = G*103/(ПДКрз 0,3*ПДКрз),

где:

G количество загрязняющего вещества, поступающего из технологического оборудования, г/ч.

ПДКрз – предельно допустимая концентрация оксида углерода в воздухе рабочей зоны, мг/м3.

Таким образом:

Lвыд = 6,24*103/(0,06 0,3*0,06) = 148571 м3/час.

Местная вытяжная вентиляция

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделения вредных веществ и выделений в помещении локализованы, и можно не допустить их распространения по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Местные вытяжные системы вентиляции, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается достичь хорошего санитарногигиенического эффекта при небольшом объеме удаляемого воздуха.

Рассчитаем количество удаляемого воздуха местной вытяжной вентиляцией:

Объем удаляемого воздуха (Lуд, м3/час) рассчитывают по формуле:

Lуд = 3600* S*ω,

где:

S площадь открытых проемов местных отсосов, м2;

S = 3,3*3,3 = 11 м2

ω средняя скорость движения воздуха в плоскости сечения местного отсоса, м/с.

ω= 0,7 м/с Lуд = 3600*11* 0,7 = 27720 м3/час.

Расчет общеобменной приточной вентиляции

Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне.

При отрицательном тепловом балансе, то есть при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать местную вытяжную вентиляцию.

Выбираем отрицательный баланс:

Lпр= 0,85* Lвыд,

Lпр = 0,85* 148571 = 126284,5 м3/час.

Указанную производительность общеобменной (в каждом случае – приточной и вытяжной) вентиляции обеспечивают 2 вентилятора Ц476 т (объемный расход 10000 м3/час) номер 10, тип 4А225Мб.

4. Расчет концентрации вредных выбросов

Концентрация вредных выбросов рассчитывается по формуле:

Ci=ai/Vвозд

mт = 1,1*106 м3/год – расход газа

Km =2 для природного газа – соотношение компонентов

Находим VВозд – необходимое колво воздуха для сжигания

Vвозд = Vт ∙ Km = 2 ∙ 1,1*106 кг = 2200000 м3 / год =6027,4 м3/день = 251 м3/час ( объём воздуха )

ai – колво выделившегося загрязняющего вещества, соответственно для каждого свое.

Соответственно концентрации загрязняющих веществ из формулы , написанной выше будут равны: для пыли 0,00000956 кг/м3; для NOx = 0,025 кг/м3.

5. Очистка воздуха от пыли

5.1 Выбор методов очистки и разработка установки

Пылеосадительная камера. Простейшим сепаратором твердых взвешенных частиц является пылеосадительная камера, в которой запыленный газовый поток перемещается с малой скоростью, делающей возможным гравитационное осаждение (седиментацию) транспортируемой взвеси.

Для достижения приемлемой эффективности очистки газов данными устройствами необходимо, чтобы частицы находились в пылеосадительных аппаратах возможно более продолжительное время, а скорость движе¬ния пылевого потока была незначительной. Поэтому данное оборудование относится к категории экстенсивного оборудования, рабочие объемы таких аппаратов весьма значительны, что требует больших производственных площадей. Однако пылеосадительные камеры и пылевые мешки обладают очень незначительным гидравлическим сопротивлением (50…300 Па).

В промышленности пылеосадительные камеры используются в качестве устройств предварительной обработки газов, например, для отделения крупных частиц и разгрузки аппаратов последующих ступеней. В связи с этим данное оборудование используют только на первых ступенях систем газо¬очистки для осаждения частиц крупных размеров (более 100 мкм). Обычно средняя расходная скорость движения газов в пылеосадительных камерах составляет 0,2…1 м/с, а в пылевых мешках – 1…1,5 м/с.

На рис. 4 представлены наиболее распространенные конструкции пылеосадительных камер и пылевых «мешков».

Для равномерного газораспределения по сечению пылеосадительные камеры могут снабжаться диффузорами и газораспределительными решетками, а для снижения высоты осаждения частиц горизонтальными или наклонными полками. Эффективность улавливания частиц с помощью гравитационного осаждения можно повысить, уменьшая требуемый путь их падения. Это можно осуществить, помещая в камеру горизонтальные пластины, что превращает ее в группу небольших параллельных камер. В некоторых конструкциях пылеосадительных камер для повышения их эффективности предусматривается устройство цепных или проволочных за¬вес и отклоняющихся перегородок. Это позволяет дополнительно к гравитационному эффекту использовать эффект инерционного осаждения час¬тиц при обтекании потоком газов различных препятствий.

Действие силы тяжести может быть увеличено инерционными сила¬ми, если к потолку камеры прикрепить вертикальный экран. При обтека¬нии газовым потоком нижней кромки экрана частицы будут увлекаться вниз инерционной силой, возникающей при искривлении линий тока газа.

Целью расчета пылеосадительных камер является подбор их габаритных размеров и определение коэффициента очистки. В общем случае коэффициенты очистки могут быть найдены опытным путем, так как процесс седиментации со¬провождается турбулентной диффузией. Особенно заметно влияет турбулент¬ность на ухудшение оседания частиц в камерах с рассекателями, а также в по¬лых осадительных емкостях большой высоты.

Рис. 4. Пылеосадительные камеры и простейшие пылеосадители инерционного действия: а простейшая пылеосадительная камера; б многополочная камера; в камера с перегородками; г камера с цепными или проволочными завесами; д пылевой «мешок» с центральным подводом газа; е пы¬левой «мешок» с боковым подводом газа; ж пылеосадитель с отра¬жательной перегородкой.

Циклонные осадители. Наибольшее распространение в системах пылеочистки получили ци¬клоны. Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляцион¬ных и технологических выбросов во всех отраслях народного хозяйства.

На практике система улавливания частиц создается путем придания запыленному потоку закрученного или вращательного движения, ограниченного цилиндрическими стенками. Частицы осаждаются при отбрасыва¬нии на стенки. Такое устройство называется циклоном.

Эффективность циклонов можно объяснить на следующем примере. Частица массой т двигающаяся по круговой траектории радиуса г с тангенциальной скоростью ит, подвержена действию центробежной силы т и т 1г. Для типичных условий ит = 15 м/с, r = 0,6 м эта сила примерно в 39 раз превышает силу тяжести. Поэтому указанная сила может резко увели¬чить осаждение в камере.

Циклоны просты в изготовлении, надежны в эксплуатации при высо¬ких давлениях и температурах, обеспечивают фракционную эффектив¬ность очистки на уровне 80…95% от частиц пыли размером более 10 мкм. Циклоны в основном рекомендуется использовать перед высокоэффектив¬ными аппаратами пылеочистки (тканевыми и электрофильтрами). В ряде случаев циклоны обеспечивают эффективность очистки, достаточную для выброса газов или воздуха в атмосферу.

В России и СНГ для циклонов принят стандартизированный ряд внутрен¬них диаметров D: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000 мм. Для всех одиночных циклонов бункеры выполняются цилиндрическими с коническим днищем. Диаметр бункера принимают 1,5 D для цилиндрических и 1,1…1,2 D для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера принимается 0,8 D, угол конусности стенок днища 60°.

Циклоны делятся на циклоны большой производительности и цикло¬ны высокой эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр и обеспечивают очистку значительных количеств воздуха. Вторые сравнительно небольшого диаметра (до 500…600 мм). Очень часто применяют групповую установку этих циклонов, соединенных параллельно по возду¬ху.

Эффективность очистки газа в циклонах в основном определяется дисперсным составом и плотностью частиц улавливаемой пыли, а также вязкостью газа, зависящей от его температуры. При уменьшении диаметра циклона и повышении до определенного предела скорости газа в циклоне эффективность очистки возрастает. Поэтому диаметры серийно выпускае¬мых циклонов не превышают 5 м.

Циклоны, как правило, используют для грубой и средней очистки воздуха от сухой неслипающейся пыли. Принято считать, что они обладают сравнительно небольшой фракционной эффективностью в области фрак¬ций пыли размером до 5…10 мкм, что является основным их недостатком. Однако циклоны, особенно циклоны высокой эффективности, улавливают не такую уж малую часть пыли размером до 10 мкм до 80 и более про¬центов.

Разработано и применяется в технике обеспыливания большое число различных типов циклонов, которые отличаются друг от друга формой, соотношением размеров элементов и т. д. (рис. 5).

Рис. 5. Основные типы конструкций циклонов:

а – циклон НИИОГаза; б – СИОТ; в – ВЦНИИОТ; г – СКЦН34;

д – ЛИОТ; 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – выходная

В современных высокоэффективных циклонах, в конструкции кото¬рых учтены особенности улавливаемой пыли, удалось существенно повы¬сить общую и фракционную эффективность очистки. Отмеченный выше недостаток обусловлен особенностями работы циклонов, в частности, турбулизацией потока запыленного воздуха, которая препятствует сепарации пыли.

Электрическая очистка газов. Под электрической очисткой газа понимают процесс, при котором твердые частицы удаляются из газообразной среды под воздействием элек¬трических сил.

Фундаментальным отличием процесса электростатического осажде¬ния от механических методов сепарации частиц является то, что в этом случае осаждающая сила действует непосредственно на частицы, а не соз¬дается косвенно воздействием на поток газа в целом. Это прямое и чрезвы¬чайно эффективное использование силового воздействия и объясняет такие характерные черты электростатического метода, как умеренное потребле¬ние энергии и малое сопротивление потоку газа. Даже мельчайшие части¬цы субмикрометрового диапазона улавливаются эффективно, поскольку и на эти частицы действует достаточно большая сила. Принципиальных ог¬раничений степени очистки нет, поскольку эффективность может быть по¬вышена путем увеличения продолжительности пребывания частиц в элек¬трофильтре.

Энергия, потребляемая в электрофильтре, слагается из энергии, расходуемой генератором тока высокого напряжения, и энергии, необходимой для преодоления гидравлического сопротивления при прохождении газа через электрофильтр. Гидравлическое сопротивление электрофильтра при его правильной эксплуатации не превышает 100…150 Па, т. е. значительно ниже, чем у большинства других пылеуловителей. Энергия, подводимая к обрабатываемым газам при электроосаждении, расходуется преимущественно на оказание непосредственного воздействия на осаждаемые частицы. Этим обусловлены многие преимущества процесса электрофильтрации.

Электрофильтр относится к наиболее эффективным пылеулавливаю¬щим аппаратам. Эффективность очистки достигает 99,9 % в широких пре¬делах концентраций (от нескольких мг до 200 г/м3) и дисперсности частиц (до долей мкм) и невысокой затрате электроэнергии (около 0,1…0,5 кВтч на 1000 м3 газов). Электрофильтр может обеспыливать влажную и коррозионноактивную газовую среду с температурой до 500°С. Производитель¬ность электрофильтров достигает сотен тысяч м3/ч очищаемого газа.

К недостаткам электрофильтров относится их высокая чувствитель¬ность к поддержанию параметров очистки, высокая металлоемкость и большие габариты, а также высокая требовательность к уровню монтажа и обслуживания.

Применение электрофильтрации имеет ряд ограничений. Электрофильтр не может быть использован для улавливания пылей, обладающих очень высоким электрическим сопротивлением. Нельзя направлять в электрофильтры взрывоопасные газовые выбросы, в том числе и такие, которые могут стать взрывоопасными в процессе обработки. Не следует ис¬пользовать электроочистку, если осаждение взвешенных частиц может со¬провождаться электрохимическими реакциями с выходом токсичных про¬дуктов и тем более добавлять таковые (например, SO3, NH4 и др.) для ин¬тенсификации процесса электрофильтрации.

Электрофильтры, как более сложное и дорогостоящее оборудование, обеспечивающее тонкую очистку воздуха, обычно компонуют с другими пылеулавливающими устройствами, устанавливаемыми на начальных ступенях очистки. В результате повышается экономичность использования электрофильтров и обеспечивается более полная очистка.

Рис. 6. Электрофильтр: 1 – осадительный электрод; 2 коронирующий электрод; 3 – рама; 4 – высоковольтный

изолятор; 5 – вс тр яхивающее устройство;

6 – верхняя камера; 7 – сборник пыли.

Скруббер Вентури. Среди мокрых пылеуловителей наибольшей эффективностью очистки газов (воздуха) от мелкодисперсной пыли обладают установки с трубой Вентури (СПУ Вентури).

Более высокая эффективность пылеулавливания по сравнению с полы¬ми газопромывателями достигается в скрубберах Вентури созданием разви¬той поверхности контакта фаз, что требует и значительно более высоких энергозатрат. Образование тонкодисперсного аэрозоля происходит при этом как за счет механической диспергации промывочной жидкости, так и вследствие интенсивного испарения капель при резком падении давления в горловине. Очевидно, это приводит также к повышению влажности газа и интенсификации капиллярной конденсации влаги на поверхности частиц пыли. Послед¬няя причина может служить объяснением того, что степень очистки пыли в скрубберах Вентури слабо зависит от ее смачиваемости.

Характерным элементом для данного устройства является труба Вентури (рис. 7, 8), где происходит контакт воздушного (газового) пото¬ка, содержащего во взвешенном состоянии пылевые частицы, с тонкораспыленной водой.

По величине гидродинамического сопротивления труб Вентури различают низконапорные и высоконапорные скрубберы. Низконапорные скрубберы с сопротивлением распылителя до 5 кПа применяются для улавливания пыли с размерами частиц более 20 мкм.

Эффективное улавливание мелких частиц требует более высоких энергозатрат. Скрубберы с высоконапорными трубами Вентури могут осаждать частицы размером 0,5 мкм и выше. Скорость потока в высоконапорных трубах приближается к скорости звука, а их сопротивление достигает нескольких десятков кПа.

Рис. 7.Скруббер Вентури: 1форсунка; 2сопло Вентури; 3каплеуловитель.

Рис. 8. Труба Вентури: 1лаз герметичный; 2цилиндр; 3смывное приспособление; 4камера; 5конфузор; 6опора; 7горловина; 8диффузор; 9фланец.

Волокнистые фильтры. В волокнистых фильтрах фильтрующий слой образован относительно равномерно распределенными тонкими волокнами фильтрующих материа¬лов. Эти фильтры предназначены для улавливания частиц мелкодисперс¬ной и особо мелкодисперсной пыли при ее концентрации в очищаемом воздухе (газе) в пределах 0,5…5 мг/м3.

Тканевые фильтры. Широко распространены тканевые фильтры. Рукавные тканевые фильтры применяются для очистки больших объемов воздуха (газов) со значительной концентрацией пыли. Фильтрующими элементами в этих ап¬паратах являются рукава из специальной фильтровальной ткани.

Рукавные фильтры обеспечивают тонкую очистку воздуха от пылевых частиц, имеющих размер менее 1 мкм. Наряду с циклонами рукавные фильтры являются одним из основных видов пылеулавливающего оборудования и широко применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической промышленности, промышленности строительных материалов, пищевой промышленности, в энергетических установках и др.

Известны всасывающие и нагнетательные рукавные фильтры.

Всасывающие фильтры устанавливаются до вентилятора, т. е. на его всасывающей линии. Нагнетательные рукавные фильтры устанавливаются на нагнетательной линии. Воздух, очищенный в рукавах нагнетательных 74 фильтров, поступает непосредственно в помещение, где установлены фильтры. Недостатком нагнетательных фильтров, изза которого не может быть рекомендовано их применение, является поступление воздуха после фильтров в помещение. При наличии неплотностей в рукавах происходит выбивание пыли в помещение. Запыленный воздух проходит через вентилятор, что вызывает более быстрый износ вентилятора, а при перемещении воздуха, содержащего пожаро и взрывоопасную пыль, это недопустимо.

Недостатком всасывающих фильтров является наличие значительных подсосов воздуха.

В эксплуатации находятся многие конструкции рукавных фильтров, отличающиеся формой корпуса, диаметром и длиной рукавов, видом применяемой фильтровальной ткани, способом регенерации и др.

В настоящее время выпускается и эксплуатируется множество разнообразных конструкций тканевых фильтров. По форме фильтровальных элемен¬тов и тканей они могут быть рукавные и плоские (полотняные), по виду опор¬ных устройств каркасные, рамные и т.д., по наличию корпуса и его форме цилиндрические, прямоугольные, открытые (бескамерные), по числу секций одно и многосекционные. Фильтры могут также различаться по способу ре¬генерации и ряду других признаков.

Конструктивно гибкая фильтрующая перегородка выполняется в виде рукава, поэтому и фильтры с гибкими фильтрующими перегородками получили название «рукавные».

В нормально работающих рукавных фильтрах концентрация пыли на выходе из аппарата обычно не превышает 20 мг/м3. При использовании высокоэффективных фильтровальных материалов и улавливании волокнистых пылей концентрация на выходе может снижаться до 1 мг/м3 и менее. Общий вид рукавного фильтра показан на рис. 9.

Регенерация фильтровальной ткани рукавов производится путем механического или аэродинамического воздействия на фильтровальную ткань с целью разрушения и удаления слоя осевшей пыли.

Механическое встряхивание может выполняться несколькими способами. Нестойкие на изгиб ткани (например, из стекловолокна) регенерируют быстрым покачиванием из стороны в сторону без изменения натяжения. Фильтры из более эластичных и нетолстых тканей можно отряхивать, придавая материалу волнообразные колебания. Широко используемые для обработки газовых выбросов рукавные фильтры (аппараты с вертикальными фильтрующими элементами в виде тканевых рукавов) встряхивают волнообразным изменением натяжения ткани, поднимая и опуская вверх рукава. Большинство встряхивающих устройств снабжается электроприводом. Иногда встряхивание комбинируют с продувкой тканей.

Рис. 9. Рукавный фильтр:

1 – корпус; 2 – фильтрующие рукава; 3 – коллектор

сжатого воздуха; 4 – сборник пыли.

Обратной продувкой регенерируют ткани при улавливании легкосбрасываемых пылей. Для этого изменяют направление дутья, подавая на регенера¬цию свежий или очищенный воздух. Последний вариант предпочтительней, так как не увеличивается количество воздуха в системе. Для выполнения об¬ратной продувки фильтр может отключаться посекционно или полностью. Расход воздуха на обратную продувку принимают до 10% от количества очищаемого газа.

5.2 Обоснование выбора метода и аппарата по очистке

воздуха в цехе от пыли

Выбор метода и аппарата для улавливания аэрозолей в пер¬вую очередь зависит от их дисперсного состава:

Размер частиц, мкм Аппараты

40—1000 Пылеосадительные камеры

20—1000 Циклоны

20—100 Скрубберы

0,9—100 Тканевые фильтры

0,05—100 Волокнистые фильтры

0,01—10 Электрофильтры

Проведя анализ аппаратов по очистке воздуха от пыли и согласно приведённой выше таблице, я выбираю, в качестве аппарата по очистке воздуха от пыли, рукавный фильтр.

5.3 Расчёт рукавного фильтра

Исходные данные: Расход очищаемых газов, поступающих от печей Vп = 148571 м3/ч; температура пыли в очищаемых газах 30°С; концентрация пыли в очищаемых газах Свх= 2,7 г/м3; медианный диаметр частиц пыли dм=20 мкм; фильтровальный материал лавсан. Требование к очищенному газу: содержание пыли Свых  1 мг/м3; КПД вентилятора в = 0,75; передача к вентилятору клиноременная. Используется рукавный фильтр с импульсной продувкой. Гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки не должно превышать 1500 Па. Фильтровальный аппарат состоит из Nc секций с площадью секции Fс=900 м2.

Последовательность расчета.

1. Определяем удельную газовую нагрузку. Используя рекомендации, принимаем для фильтра с импульсной продувкой:

q = 1,2 м3/(м2*мин); С1 = 1; С2 =1,1; С3 = 0,9; С4 = 0,84.

С учетом повышенных требований к очищенному газу С5 = 0.95. Тогда

q = qH *С1*С2*С3*С4|*С5 = 1,2*1*1,1*0,9*0,84*0.95 = 0,95 м3/(м2*мин).

2 Определяем фильтровальную площадь:

Fф = Vп /(60*q)

Fф = Vп /(60*q) = 148571/(60*0.95) = 2606,5 м2.

На рис. 10 показаны результаты расчета фильтровальной площади прямая 1 и площади Fф = Nс*Fс прямая 2. По точке пересечения прямых определяем Nс =3.

3. Определяем гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки рп и предварительно оценивая длительность цикла фильтрования т=600 с:

рп = Кп**w + К1***Свх*w2.

Пользуясь рекомендациями, принимаем: Кп=1500*106 1/м;  = 20*106 Па*с; К1=6,5*109 м/кг; w = q/60= Vп/(3600*Fф) = 0.016 м/с.

Тогда:

рп = 1500*106*20*106*0,016 + 6,5*109*20*106*600*1*103 *0,0162 = 480 + 593 = 1073 Па.

Рис. 10 Результаты расчета.

4. Видно, что рп  1500 Па. Следовательно, длительность цикла фильтрования можно увеличить до 1080 с. Тогда при пересчете рп = 1547 Па.

5. Определяем гидравлическое сопротивление аппарата в целом, пользуясь выражением.

Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата рк определяем, задаваясь коэффициентом гидравлического сопротивления корпуса, приведенного к скорости во входном патрубке, к = 2. Считаем, что скорость газа во входном патрубке равна wвх = 20 м/с.

Тогда рк = к *г * wвх2/2 = 2*1,15*202/2 = 460 Па.

рф = 460 + 1547 = 2007 Па.

6. Определяем мощность электродвигателя вентилятора, используя выражение:Nв = (К*рф *Vп)/(3600*м*в) =

= 148571*2007/(3600*0,75*0,95) = 116250 Вт = 116,25 кВт.

6. Очистка воздуха от вредного газа

6.1 Выбор методов очистки и разработка установки

При использовании в кузнечнопрессовых цехах для нагрева металла пламенных печей, работающих на мазуте, в атмосферу выбрасываются оксиды углерода, серы, азота и другие продукты сгорания. Но, выбрав в качестве топлива природный газ, мы получаем вдвое меньшее выделение оксидов азота, отсутствие диоксида серы и лишь следы оксида углерода и углеводородов. Поэтому, выбираю нагревательную печь, работающую на природном газе.

Загрязняющее вещество Методы очистки

Оксиды азота NOx 1)Абсорбционные

2)Адсорбционные

3)Каталитические

Абсорбция водой. При абсорбции диоксида азота водой в газовую фазу выделяется часть оксида азота, скорость окисле¬ния которого при низких концентрациях мала:

3NO2+H2O↔2HNO3+NO+Q.

Для утилизации оксидов можно использовать разбавлен¬ные растворы пероксида водорода с получением азотной кис¬лоты:

NO+H2O2→NO2+H2O,3NO2+H2O→2HNO3+NO,

N2O3+H2O2 → N2O4+H2O,N2O4+Н2О → HNO3+HNO2 .

Основным фактором, определяющим экономику процесса, является расход пероксида водорода. Он приблизительно равен 6 кг на 1 т кислоты в сутки.

Разработан процесс очистки газов водой и циркулирующей HNО3. Физическая абсорбция оксидов азота в азотной кислоте увеличивается с ростом концентрации кислоты и парциального давления NOx. Увеличение поверхности контакта способствует протеканию процесса, так как на границе раздела фаз идет реакция окисления NO в NO2. Для интенсификации процесса используют катализатор. Степень очистки может достигать 97%.

Абсорбция щелочами. Для очистки газов применяют раз¬личные растворы щелочей и солей. Хемосорбция диоксида азота раствором соды протекает по уравнению:

2NO2+Na2CO3=NaNO3+CO2+Q.

Уравнения для хемосорбции N2O3 различными щелочными растворами или суспензиями представлены ниже:

2NaOH+N2O3=2NaNO2+H2O,Na2CO3+N2O3==2NaNO2+CO2;

2NаНСО3+N2О3=2NаNО2+2СО2+Н2О,2KOH+N2O3=2KNO2+H2O;

K2CO3+N2O3= 2KNO2+CO2,2KHCO3+N2O3=2KNO2+2CO2 +H2O;

Ca(OH)2+N2O3=Ca(NO2)2+H2O,CaCO3+N2O3=Ca(NO2)2+CO2;

Mg(OH)2+N2O5=Mg(NO2)2+H2O,MgCO3+N2O3=Mg(NO2)2+CO2;

Ba(OH)2+N2O3=Ba(NO2)2+H2O,BaCO3+N2O3=Ba(NO2)2+CO2; 2NH4OH+N2O3=2NH4NO2+H2O,2NH4HCO3+N2O3=2NH4NO2+H2O+2CO2.

При абсорбции N2O3 активность щелочных растворов убыва¬ет в такой последовательности: KOH > NaOH > Ca(OH)2 > Na2СО3> К2СО3>

1 0,840,80 0,78 0,63

> Ва(ОН)2 > NaHCO3 > KHCO3 > MgCO3 > BaCO3 > CaCO3 > Mg(OH)2

0,56 0,51 0,44 0,4 0,40 0,39 0,35

Цифры под каждым из щелочных растворов показывают их активность относительно раствора КОН, активность которого условно принята за единицу. Данные приведены для начальной концентрации растворов 100 г/л и времени проскока газа 10 мин. Активность щелочных растворов определяется начальным рН раствора. Активность тем выше, чем выше этот показатель.

При абсорбции растворами аммиака образуются соединения с низкой температурой разложения. Например, образующийся нитрит аммония NH4NO2 при 56 °С полностью распадается:

NH4NO2 → N2+2H2O.

Селективные абсорбенты. Для очистки газов от NO при отсутствии в газовой фазе кислорода могут быть использованы растворы FeSO4, FeCl2, Na2S2O3, NаНСО3. Для первых раство¬ров протекают реакции с образованием комплексов: FeSO4 + NO↔Fe(NO)SO4 , (1.162) FeCl2 + NO↔ Fe(NO)Cl2. (1.163)

При нагреве до 95 — 100 °C комплекс Fe(NO)SO4 распадает¬ся и NO выделяется в чистом виде, а восстановленный раствор вновь возвращают в производство. Аналогично разлагается и комплекс Fe(NO)Cl2.

Раствор FeSO4 является наиболее доступным и эффектив¬ным поглотителем. В качестве абсорбента могут быть использо¬ваны и травильные растворы, содержащие FeSO4. Поглотитель¬ная способность раствора зависит от концентрации FeSO4 в рас¬творе, температуры и концентрации NO в газе. При температу¬рах 20 — 25 °С раствор может поглощать NO даже при неболь¬ших концентрациях. Предел растворимости оксида азота соответствует соотношению NO/Fe2+=l/l. Присутствие в растворе серной и азотной кислот, солей и органических веществ снижа¬ет его поглотительную способность. Однако наличие в растворе 0,5 — 1,5% (об.) серной кислоты предохраняет FeSO4 от окисле¬ния кислородом воздуха до Fe2(SO4)3.

Использование растворов Na2S2O3, NaHSO4, (NH2)2CO при¬водит к дефиксации азота:

2Na2S2O3+6NO= 3N2+2Na2SO4+2SO2;

2NaHSO3+2NO=N2+2NaHSO4;

2(NH2)2CO+6NO=5NH2+4H2O+2CO2.

Таким же образом NO взаимодействует и с растворами ZnCl2, СН2O, С2Н2O4.

При температуре выше 200 °С NO взаимодействует с аммиа¬ком по реакции

4NH3+6NO→5N2+6H2O.

Серная кислота используется для поглощения NO2 и N2O3 с образованием нитрозилсерной кислоты:

H2SO4+2NO2=HNSO5+HNO3;

2H2SO4+N2O3=2HNSO5+H2O.

При нагревании нитрозилсерной кислоты или при разбавлении ее водой происходит выделение оксидов азота:

2HNO5+H2O=2H2SO4+NO+NO2.

Взаимодействие оксидов азота с жидкими сорбентами наи¬более эффективно протекает при 20 — 40 °С.

Адсорбционный метод. Наиболее широкое применение методы адсорбции находят в тех слу¬чаях, когда необходимо снизить содержание загрязняющих веществ до очень низких, следовых значений (от миллиардных долей до нескольких миллионных долей). Многие загрязнители с сильным запахом обнаружи¬ваются уже при содержаниях порядка 100 млрд1; для полного удаления запаха концентрация загрязняющего вещества должна быть снижена до более низких значений, чего невозможно достичь, применяя большинство других методов обработки.

Адсорбция менее эффективна при необходимости удаления больших концентраций загрязняющих веществ, поскольку при этом необходима большая адсорбционная емкость или большое количество адсорбента. В тех случаях, когда концентрации загрязнений невелики и обработке под¬вергается большое количество воздуха, адсорбция может оказаться очень эффективной для удаления летучих углеводородов и органических раство¬рителей. Наиболее целесообразно использовать этот метод для удаления паров ядовитых веществ и предполагаемых канцерогенов в тех случаях, когда содержание примесей должно быть снижено до нескольких милли¬онных долей или ниже.

Широкое применение находит адсорбция для удаления паров растворителя из отработанного воздуха при окраске автомобилей, органических смол и паров растворителя в системе вентиляции предприятий по производству стекловолокна и стеклоткани, а также паров эфира, ацетона и дру¬гих растворителей в производстве нитроцеллюлозы и бездымного пороха. Адсорбенты используются для очистки выхлопных газов автомобилей и для удаления ядовитых компонентов, например H2S из газовых потоков, выбрасываемых в атмосферу через лабораторные вытяжные шкафы. Адсорбция применяется и для удаления радиоактивных газов при эксплуата¬ции ядерных реакторов, в частности, радона и радиоактивного йода.

Адсорбция находит применение и в тех случаях, когда необходимо более или менее избирательное удаление определенных газообразных компонентов из смеси. Помимо использования для осушки газов, импрегнированные адсорбенты имеют и другие области применения, связанные с их селективностью, например, для удаления этилена из отходящих газов. Молекулярные сита использовались для удаления паров ртути на предпри¬ятиях по производству хлора и щелочи, где применяются электролизеры с ртутным электродом. Проведены эксперименты по удалению SO2 на моле¬кулярных ситах. Адсорбция применяется для удаления неорганических за¬грязнений из топочных газов.

В некоторых случаях, в частности при обработке горючих газов, для разрушения токсичных органических веществ может быть использовано дожигание, однако применение этого метода затруднено тем, что концентрации органических примесей, распределенных в большом объеме возду¬ха, очень низки. Для того чтобы нагреть такие большие количества воздуха

до температур, при которых проводится дожигание, расходуется очень большое количество энергии, даже при использовании специальной аппаратуры, обеспечивающей усиленный теплообмен в газовой фазе. Экономичность процесса дожигания может быть значительно повышена благо¬даря адсорбционному концентрированию загрязнений перед дожиганием. Наибольший экономический эффект достигается в тех случаях, когда объемная концентрация загрязнителей составляет 20…100 млн1, хотя метод остается эффективным и при концентрациях до 300 млн1. Обрабатывае¬мые газы пропускают через слой адсорбента обычным образом, а насы¬щенный адсорбент продувают воздухом, который затем поступает на до¬жигание. Такой метод позволяет повысить концентрацию загрязнителя в 40 раз. Адсорбционное концентрирование оказалось целесообразным при объемных концентрациях загрязнителя до 300 млн1, причем эффектив¬ность адсорбционной обработки резко возрастает с увеличением объема обрабатываемого газа.

В последнее время большое развитие получили непрерывнодействующие установки с движущимся плотным или псевдоожиженным слоем адсорбента, к преимуществам которых относятся высокие скорости обрабатываемых потоков, компактность оборудования, высокая степень использования адсорбентов, низкие энергозатраты, возможность автоматизации процесса.

Достаточно эффективными поглотителями NO являются активные угли. С целью улавливания NO из отходящих газов разработан метод адсорбции оксидов азота торфощелочными сорбентами в аппаратах кипящего слоя (рис 11.). При использовании наиболее дешевого и доступного сорбента (смесь торфа и из¬вестипушонки) степень очистки газов, содержащих 0,1—2,0% NO, при времени контакта фаз 1,6—3 с достигает 96—99%, обеспечивая содержание NО в очищенных газах на уровне 0,01—0,04%. Еще больший эффект может быть достигнут при использовании торфа, обработанного аммиаком, или при вве¬дении аммиака в кипящий слой торфа. Торф способствует окис¬лению нитритов до нитратов. Отработанный сорбент представ¬ляет собой хорошо хранящееся неслеживающееся торфоазотное удобрение, пригодное для использования на любых почвах и содержащее 8—12% усвояемого азота и 27—30% хорошо усвояемых растениями гуминовых кислот, являющихся эффек¬тивными стимуляторами их роста (эти кислоты образуются в результате катализируемого оксидами азота процесса окисле¬ния органической массы торфа присутствующим в очищаемых газах кислородом).

Рис. 11. Схема установки очистки нитрозных газов торфощелочным сорбентом

1 – железнодорожный вагон 2. 17 – склады 3, 9, 14 – приямки ;

4, 10, 15 – ковшовые элеваторы 5 – бункер 6, 8, 16 – шнековые транспортеры 7 – молотковая дробилка 11 адсорбер 12 секторный питатель

В соответствии с рисунком 11, доставляемый на установку в железнодорожных вагонах торф со склада направляют транспортером в приямок и далее ковшовым элеватором в бункер. Отсюда шнековым транспортером торф подают в молотковые дробилки. Измельченный хемосорбент шнековым транспортером, ковшовым элеватором и питателем направляют в адсорбер. Под дутьевую решетку адсорбера вен¬тилятором нагнетают нитрозный газ, который после очистки в адсорбере направляют в пылеуловитель, откуда выбрасывают в атмосферу. Отработан¬ную твердую фазу выводят из адсорбера секторным питателем и транспор¬тируют на склад готовой продукции (торфоазотного удобрения).

6.2 Обоснование выбора метода и установки по очистке воздуха

от вредных газовых выбросов цеха

Капитальные затраты и эксплуатационные расходы по торфощелочному методу очистки нитрозных газов от окислов азота значительно ниже, чем при каталитической очистке, вследствие чего этотметодявляетсяс экономической точки зрения наиболее выгодным.

6.3. Расчет адсорбера

Спроектируем адсорбционную установку с псевдоожиженным слоем адсорбента для улавливания из воздуха паров оксидов азота торфощелочным сорбентом.

Определим диаметр и высоту многоступенчатого адсорбера, число тарелок и расход адсорбента при следующих условиях:

расход паровоздушной смеси при рабочих условиях G = 16003 м3/ч = 4,445 м3/с;

температура паровоздушной смеси 20 °С;

атмосферное давление 735 мм рт. ст. = 9,81104 Па;

начальная концентрация оксидов азота в воздухе yн = 25.103 кг/м3;

концентрация оксидов азота в воздухе, на выходе из аппарата (конечная) ук = 1.103 кг/м3.

В качестве адсорбента выбираем торфощелочной сорбент, соответствующий заданным условиям по прочности, гранулометрическому составу и пористой структуре. Принимаем следующие характеристики адсорбента: средний диаметр частиц dч = 1,0.103 м; кажущаяся плотность ρт = 670 кг/м3; насыпная плотность адсорбента ρн = 470 кг/м3.

Изотерму адсорбции оксидов азота из воздуха на активном угле (рис. 49) строим по данным табл.

Рис. 12. Рабочая (1) и равновесная (2) линии процесса адсорбции оксидов азота из воздуха на активном угле.

При отсутствии равновесных данных изотерму адсорбции строят по коэффициентам аффинности β характеристических кривых различных веществ.

В многоступенчатых противоточных адсорберах с псевдоожиженным слоем поглотителя при устойчивых режимах псевдоожижения порозность слоя εпс находится в пределах εпс = 0,5…0,65 м3/м3.

Принимаем порозность слоя εпс = 0,55 м3/м3.

Согласно экспериментальным и теоретическим исследованиям, значение оптимальной высоты неподвижного слоя на тарелке находится в интервале 0,03…0,05 м, в зависимости от марки и гранулометрического состава адсорбента. Для хорошо сорбирующихся газов слой такой высоты обеспечивает практически полное извлечение адсорбтива. При других значениях высоты слоя псевдоожижения на тарелке может быть неравномерным, возможны проскоки адсорбтива, в результате чего увеличение количества адсорбента на одной тарелке не приводит к желаемой полноте извлечения. Принимаем высоту неподвижного слоя на тарелке Н = 0,05 м.

1. Определение скорости газового потока.

7. Энергетические загрязнители

Шум, инфра и ультразвук. В виде звука мы воспринимаем упругие колебания волны, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде, если эти колебания лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Колебания с частотой ниже 16 Гц, называемые инфразвуком, и колебания с частотой выше 20 кГц, называемые ультразвуком, не слышимы для человека.

Шумом принято считать всякий нежелательный для человека звук, не несущий полезной информации. Шум на производстве снижает производительность труда, особенно при выполнении точных работ; маскирует опасность от движущихся механизмов, затрудняет разборчи¬вость речи, приводит к профессиональной тугоухости, а при больших уровнях может привести к механическому повреждению органов слуха.

Шум в бытовых условиях особенно в ночное время мешает нормальному отдыху. Воздействие на человека инфразвука вызывает чувство тревоги, стремление покинуть помещение, в котором есть инфразвуковые колебания. Действие ультразвука вызывает головные боли, быструю утом¬ляемость. Длительное воздействие шума. ультра и инфразвука приводит к расстройству центральной нервной системы.

Область пространства, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В каждой точке звукового поля дав¬ление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени. Раз¬ность между мгновенным значением полного давления при прохождении звуковой волны и средним значением давления в невозмущенной среде называется звуковым давлением. Звуковое давление Р измеряется в паскалях [Па].

При распространении звуковой волны происходит перенос энер¬гии звуковых колебаний. Средний поток энергии в какойлибо точке поля, отнесенный к единице поверхности, перпендикулярной направле¬нию распространения волны, называется интенсивностью звука в дан¬ной точке I [Вт/м2]. Интенсивность звука связана со звуковым давлением зависимостью I = Р2/С, где  плотность воздуха, С скорость распространения звуковой волны. Для воздуха скорость звуковой волны (скорость звука) С = 344 м/с (при нормальных условиях).

Звуковые волны начинают вызывать болевые ощущения при значениях Р = 2*102 Па или I = 100 Вт/м2, что соответствует уровню ин¬тенсивности звука (звукового давления) 140 дБ.

Максимальный уровень непостоянного шума на рабочих местах не должен превышать 110 дБ А при измерениях на временной характери¬стике шумомера «медленно», а максимальный уровень звука импульсно¬го шума не должен превышать 125 дБ А при измерениях на временной характеристике «импульс». Запрещается даже кратковременное пребы¬вание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

Нормирование шумов в производственных помещениях осущест¬вляется по предельным спектрам или в дБ А в соответствии с ГОСТ 12.1.00389 «Шум. Общие требования безопасности». Вид предельного спектра для данного помещения определяется характером выполняемых работ. Номер, присваиваемый предельному спектру, числено равен до¬пустимому уровню шума в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1 кГц. Для широкополосного шума его уровень, измеренный в дБ А, не должен превышать более чем на 5 дБ уровень шума на частоте 1 кГц соответствующего предельного спектра, а для тонального, должен быть на 5 дБ ниже. Шум в жилых помещениях нормируется ГОСТ 12.1.03681 «ССБТ Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях» на уровне 40 дБ А днем и 30 дБ А в ночное время.

Зоны с уровнем звука более 85 дБ А должны быть отмечены соответствующими знаками опасности, а работающие в этих зонах обеспечены средствами индивидуальной защиты.

Меры борьбы с шумом конструктивные (увеличение жесткости конструкций, замена металла на пластмассы, замена зубчатых передач на фрикционные и т.п.), технологические (замена ударной штамповки выдавливанием, изменение скоростей резания и т.п.), санитарногигиенические (удаление рабочих мест из шумных зон, перепланировка помещений, дополнительный отдых рабочих шумных производств), приме¬нение экранов и глушителей для аэродинамических шумов, применение индивидуальных средств защиты (наушники, шлемы, вкладыши). Так как инфразвук свободно проникает через строительные конструкции, то эффективная борьба с ним возможна только подавлением в источнике за счет изменения режимов работы оборудования, изменения жесткости конструкции, увеличения быстроходности агрегатов. Ультразвуковые колебания быстро затухают в воздухе, поэтому для уменьшения вредно¬го воздействия ультразвука необходимо исключить непосредственный контакт человека с источником, а для подавления звуковых волн приме¬нять защитные кожухи. Для снижения уровня шума в жилых помещениях необходимы соответствующие градостроительные решения (вывод из жилых зон, заглубление или подъем на эстакады транспортных потоков, ориентация жилых помещений домов в направлении минимального уровня шума, использование малоэтажной застройки или зеленых насаждений в качестве акустических экранов и т.п.), административные (запрет движения тяжелого транспорта в ночное время в жилых рай¬онах), конструктивные (снижение уровня шума разрабатываемых транспортных средств, применение вместо обычного остекления зданий в умных районах стеклопакетов и т.п.), организационные (поддержание качественном уровне дорожных покрытий, рельсового и коммунального хозяйства) и т.п.

Вибрация. Под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание по времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Вибрация возникает при движении транспортных средств, работе ударных механизмов, вращении неуравновешенных масс (например, роторов электродвигателей) и т.п. Работа вращающихся механизмов, смесительных аппаратов, трансформаторов связана с распространением в окружающей среде акустических воздействий. Допустимый уровень шума на рабочих местах ограничен ГОСТ 12.1.00383. Приведённые выше аппараты могут являются источниками вибраций в окружающей среде. Вибрации распространяются по грунту и могут достигать фундаментов общественных и жилых зданий.

Характер воздействия вибрации на человека зависит от диапазона частот механических колебаний, направления их действия, продолжительности воздействия и от того, подвергается ли воздействию вибрации все тело (общая вибрация) или только конечности (локальная вибрация). Общая вибрация с частотой ниже 0,7 Гц (качка) приводит к морской болезни. Вибрация с частотой 69 Гц, близкой к частоте собственного механического резонанса внутренних органов, при больших значениях может привести к разрыву тканей и внутренним кровоизлияниям. Локальная вибрация вызывает спазмы кровеносных сосудов, что ухудшает кровообращение конечностей, способствует отложению солей в уставах и при длительном воздействии вызывает хроническое профессиональное заболевание вибрационную болезнь. Как при общей, так и при локальной вибрации нарушается деятельность центральной нервной системы.

Для снижения уровня вибрации, создаваемой машинами и механизмами, необходимо стремиться тщательно балансировать вращающиеся массы, устанавливать под вибрирующее оборудование амортизирующие прокладки или монтировать его на специальных фундамента не связанных с каркасом здания. Уменьшение уровня вибрации, действующей на человека, возможно за счет амортизации площадок, на которых расположены рабочие места, амортизации сидений и применения индивидуальных средств защиты – специальных перчаток ( в холодное время – рукавиц), виброзащитных прокладок, специальной обуви. Требования к индивидуальным средствам защиты регламентируется ГОСТ 12.4.00284.

Измерение вибрации производится с помощью виброметров или универсальных шумомеров при подключении к ним вместо микрофонов датчиков виброскорости или виброускорения. Методика измерения вибрации оговорена в ГОСТ 12.1.01290.

Электромагнитное излучение. Человек и окружающая его природная среда находятся под постоянным воздействием электромагнитных полей (ЭМП), прежде всей естественного магнитного поля Земли. Напряженность естественного поля возрастает с широтой местности, однако имеются региональные локальные аномалии. Геомагнитное поле воздействует на все живое, том числе и на человека. В периоды магнитных бурь, связанных с увеличением солнечной активности, увеличивается количество сердечнососудистых заболеваний, ухудшается состояние больных, страдающих гипертонией, и т.д.

При оценке опасности ЭМП необходимо учитывать электрическую Е [В/м] и магнитную Н [А/м] составляющие их напряженности. Неблагоприятное воздействие магнитной составляющей ЭМП ПЧ (промышленной частоты проявляется при напряженностях порядка 150 –200 А/м. В большинстве случаев Н  2025 А/м, поэтому потенциальная опасность полей чаще всего оценивается величиной электрической составляющей напряженности поля Е.

В настоящее время уровень ЭМП антропогенного происхождения, источниками которых являются линии электропередач (ЛЭП), электрифицированные транспортные линии, радиопередающие устройства, в сотни раз превышает естественный уровень геомагнитного поля.

Установлено, что в результате действия ЭМП могут возникать нарушения в органах и тканях, а также функциональные изменения в деятельности сердечнососудистой и эндокринной систем. При воздействии ЭППЧ напряженностью 15 кВ/м при экспозиции 30 мин три раза в сутки у человека появляется головная боль, чувство усталости, ухудше¬ние самочувствия и аппетита, раздражительность, ухудшение оператив¬ной памяти, изменения электрокардиограммы.

Электромагнитные поля радиочастот (ЭПРЧ) могут вызывать значительные функциональные и органические изменения в организме человека. Характер этих изменений зависит от длины волны, интенсив¬ности и продолжительности облучения, размера облучаемой поверхно¬сти тела, режима облучения (непрерывный или прерывистый), одновре¬менного действия других неблагоприятных факторов окружающей сре¬ды.

При воздействии на человека ЭПРЧ происходит поглощение энергии излучения, характеризуемое нагревом тканей тела. Особенно опасен такой нагрев для органов со слабой терморегуляцией (мозг, хру¬сталик глаза). Кроме теплового воздействия наблюдается специфическое биологическое, связанное с изменением ориентации клеток и молекуляр¬ных цепей в соответствии с изменением направления силовых линий по¬ля и приводящее к изменениям в структуре клеток крови, в эндокринной системе, к помутнению хрусталика глаза.

Источниками ЭПРЧ являются передающие радио и телевизион¬ные центры, радиотехническое и радиолокационное оборудование сис¬тем управления воздушным движением, навигацией и посадкой. Высокие мощности передатчиков и острая направленность антенн создают на местности зоны с высокой интенсивностью излучения, имеющие большую протяженность. Например, для наземных аэродромных РЛС кругового обзора протяженность зоны с плотностью потока энергии более 1 Вт/м2 может достигать 600900 м.

Мероприятия по защите окружающей среды и персонала от ЭПРЧ включают в себя организационные, направленные на оптимиза¬цию расположения излучающих объектов и позволяющие снизить до минимума интенсивность излучения в местах нахождения людей. Санитарногигиенические, включающие проведение периодического меди¬цинского осмотра людей, физиотерапию, фармакопею, а также инже¬нернотехнические, среди которых наибольший эффект дают удаление излучающих объектов от населенных мест и экранирование. Передаю¬щие радиостанции, телецентры при мощности передатчиков более 100 кВт должны размещаться за пределами населенных мест. Антенны ра¬диолокационных станций устанавливаются на насыпях, с ограничением использования отрицательных углов наклона антенн. Между излучаю¬щими объектами и жилой застройкой устанавливаются санитарнозащитные зоны, на внешних границах которых должна обеспечиваться интенсивность поля не выше ПДУ. Для мощных радио и телевизионных станций размеры санитарнозащитной зоны достигают 1,52 км.

Наилучшую защиту от ЭМП обеспечивает экранирование. Очень хорошие экранирующие свойства имеют листовые металлические конструкции. Стальной лист толщиной 0,3 мм дает ослабление ЭМП на 70 дБ и более. На открытой местности обычно применяют экраны из ме¬таллической сетки, имеющие минимальную парусность, и не ограничи¬вающие визуальный обзор. Сетчатые экраны дают ослабление потока энергии на 2030 дБ (в 1001000 раз), что в большинстве случаев доста¬точно. Для защиты персонала от воздействия ЭМП па рабочих местах применяют сплошные или сетчатые металлические перегородки, навесы, козырьки. В качестве средств индивидуальной защиты персонала при напряженностях поля не более 60 кВ/м. применяют спецодежду из ткани с вплетенной металлической нитью и очки с металлизированными стек¬лами, а также средства для защиты рук, лица и головы.

8. Экономическая часть

Экономический механизм управления природопользованием широко распространен в мире. С 1 января 1992 г. согласно федеральному закону РФ «Об охране окружающей природной среды» он введен и у нас в России. Главная мысль нового подхода проста – создать такие условия хозяйствования субъектов, при которых было бы даже чисто экономически выгоднее соблюдать требования природоохранного законодательства.

Наряду с упомянутыми ранее платежами за загрязнение окружающей природной среды (ОПС) экономический механизм управления природопользованием подразумевает:

планирование и финансирование природоохранных мероприятий и программ;

систему лицензий, лимитов, договоров на комплексное природопользование;

налоговое и кредитное регулирование.

Кроме того, важной стороной эффективного экономического механизма является существование развитого рынка экологической информации, экологических услуг, сертификация освоенных экологически чистых технологий. Финансовокредитный механизм предполагает как прямые, так и косвенные меры государственного воздействия.

Однако основным звеном экономического механизма управления природопользованием являются платежи:

за пользование природными ресурсами;

за загрязнение ОПС и размещение отходов.

Плата за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ в окружающую природную среду, размещение отходов является формой возмещения ущерба, причиняемого ей этим загрязнением.

8.1 Расчет платежей за выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Любое предприятиеприродопользователь выбрасывает в атмосферу, как правило, несколько видов загрязняющих веществ (ЗВ). При этом выброс одних ЗВ может не превышать установленных нормативов ПДВ, выброс другихпревышать ПДВ, но находится в пределах ВСВ, для прочих загрязняющих веществ выброс может быть сверхлимитным.

В общем случае плата будет состоять из трех частей:

Величина экологоэкономического ущерба наносимого атмосферному воздуху от выбросов загрязняющих веществ кузнечнопрессового цеха составляет 258775,44 руб.

8.4. Определение экономической эффективности о проведении природоохранных мероприятий по защите атмосферного воздуха

от выбросов кузнечнопрессового цеха

Целью данного дипломного проекта была разработка схемы очистки вентиляционных выбросов кузнечнопрессового цеха от органической пыли, образующейся при переработке металла.

На основании литературного обзора была предложена очистка выбросов с помощью рукавных тканевых фильтров. Эффективность очистки составляет 7085%.

Капитальные вложения 250 тысяч рублей.

Мероприятие считается экономически эффективным, если величина Эр больше или равна нормативного коэффициента Еn, т.е. 1,08 ≥ 0,12 – мероприятие экономически эффективно.

9. Безопасность жизнедеятельности

Основными неблагоприятными факторами в кузнечнопрессовых цехах являются высокая температура воздуха (до 34—36 °С), интенсивное инфракрасное излучение, вредные токсические выделения, шум.

Интенсивность облучения на рабочих местах: нагревальщиков на тяжелых и средних молотах — 0,55—0,65Вт/см2,на легкихмолотах — 0,035— 0,18 Вт/см2; штамповщиков и прессовщиков — 0,037— 0,2

Работа печей, в которых в качестве топлива применя¬ются уголь, мазут или сернистая нефть (содержание серы 3,5 % и более) сопровождается выделением в воздух ра¬бочей зоны пыли (превышение ПДК в два—десять раз), окиси углерода, S02, сажи (в последней обнаруживается 3, 4 бензопирен). При использовании природного газа, электрического и индукционного нагрева газообразные продукты поступают в воздух вследствие неисправности и неправильности режима работы печи, а также недостаточной тяги. При отсутствии эффективной венти¬ляции в воздух рабочей зоны выделяются продукты тер¬модеструкции смазки ударного механизма (пуансона и матрицы): СО, аэрозоль масла (9—12 мг/м3), высшие спирты (до 5 мг/м3), формальдегид (0,4—0,6 мг/м3). В цех попадает до 10 % общего количества вредных веществ, выделяемых при сгорании топлива.

Опасность поражения электрическим током возникает при использовании печей сопротивления для нагрева заготовок, потребляющих электрическую мощность 15— 330 кВт при напряжении на клеммах 50—80 В. При ин¬дукционном нагреве средняя мощность, передаваемая от генератора к индуктору, составляет 15—350 кВт, на¬пряжение до 1000 В, частота 50—300 000 Гц. Напряжен¬ность магнитного поля при частоте 50 Гц достигает 8 X X 105 А/м, что превышает допустимые величины по ГОСТ 12.1.006—84 и СН 84880 и поэтому требуется защита (экранирование).

Кузнечнопрессовые цехи по пожарной опасности от¬носятся к категории Г и имеют II степень огнестойкости зданий. В цехах существует опасность возникновения по¬жаров в приямках под прессами (изза скопления масла), в подвальных помещениях, на складах сгораемых ма¬териалов или материалов в сгораемой упаковке, стеллаж¬ных складах, закрытых электромашинных помещениях, при обработке легковоспламеняющихся металлов и т. д.

Причинами травм работающих в кузнечнопрессовых цехах являются: отсутствие ограждения движущихся и вращающихся частей оборудования и автоматической подачи заготовок, расположенных на высоте до 2,5 м от уровня пола; отсутствие ограждения рабочей опасной зоны прессов; необеспеченность пресса двуруким управ¬лением с такой электросхемой включения, при которой нельзя заклинить одну из кнопок; отсутствие блокировки пультов управления при групповом управлении для каждого поста; наличие открытых переключателей режимов работы пресса; отсутствие замены жестких муфт включе¬ния пневмофрикционными на прессах с усилием свыше 160 кН и наличия сдвоенных воздухораспределительных клапанов; открытые кривошипношатунный механизм и конец кривошипного вала на открытых одностоечных прес¬сах; отсутствие ограждения педали и неправильная ее регулировка, уравновешивателя ползуна на прессах и ножницах, а также устройства автоматической подачи заготовок в штамп и удаления деталей и отходов из зоны штамповки; конструктивные недостатки штампов холод¬ной штамповки; неправильные приемы работы на подъем¬нотранспортных механизмах, отсутствие безопасных про¬ходов,проездов и т. д.

9.1. Влияние инфракрасного излучения

Для инфракрасного излучения характерны электро¬магнитные волны с длиной волны в пределах от 0,76 до 420 мкм. Инфракрасное излучение генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Нагретые тела, имеющие температуру выше 100 °С, яв¬ляются источником коротковолнового инфракрасного из¬лучения (0,7—9 мкм). С уменьшением температуры нагре¬того тела (50—100 СС) инфракрасное излучение характеризуется в основном длинноволновым спектром.

В зависимости от длины волны изменяется проника¬ющая способность инфракрасного излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфра¬красное излучение (0,76—1,4 мкм), которое способно проникать в ткани человеческого тела на глубину в не¬сколько сантиметров. Инфракрасные лучи длинноволно¬вого диапазона задерживаются в поверхностных слоях кожи.

Большая проникающая способность коротковолнового излучения вызывает непосредственное воздействие на жизненно важные органы человека (на мозговые оболочки, мозговую ткань и другие), поэтому существует опасность его воздействия.

Воздействие инфракрасного излучения может быть об¬щим и локальным. Основная реакция организма на ин¬фракрасное облучение — изменение температуры облу¬чаемых и удаленных участков тела. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом — изменяется температура лег¬ких, головного мозга, почек и т. п. Значительное измене¬ние общей температуры тела (1,5—2 °С) происходит только при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолно¬вое излучение вызывает так называемый «солнечный удар». Человек при этом ощущает головную боль, голово¬кружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в гла¬зах, нарушение координации движений, потерю сознания.

При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное пос¬ледствие воздействия инфракрасного излучения на глаза— появление инфракрасной катаракты.

В кузнечнопрессовом цехе источниками интенсивного облуче¬ния электромагнитными волнами инфракрасного спектра являются: нагретые поверхности стен, печей и их откры¬тые проемы, а также желоба, выпускные лотки, нагретые обрабатываемые детали и заготовки и др.

Потенциальная опасность облучения оценивается по величине плотности потока энергии инфракрасного излу¬чения. Эту же величину используют для нормирования допустимой облученности на рабочих местах, которая не должна превышать 350 Вт/м2. При этом ограничивается температура нагретых поверхностей. Если температура источника тепла не превышает 373 К (100 °С), то поверх¬ность оборудования должна иметь температуру не более 308 К (35 °С), а при температуре источника выше 373 К (100 °С) — не более 318 К {45 °С).

Для выбора средств защиты от переоблучения необхо¬димы сведения о величине плотности потока энергии для конкретных условий работы.

Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности излучения источ¬ника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование средств индивидуальной защиты, лечебнопрофилактическиемероприятия.

Снижение интенсивности инфракрасного излучения источника достигается выбором технологического обору¬дования, обеспечивающего минимальные излучения, заменой устаревших технологических схем современными (например, замена пламенных печей на электрические); рациональной компоновкой оборудования, с помощью которой обеспечивается минимум нагретых поверхностей.

Наиболее распространенными средствами защиты от инфракрасного излучения являются устройства, соответствующие классификации, приведенной в ГОСТ 12.4.123—83; эти устройства подразделяются на оградительные, герметизирующие, теплоизолирующие, средства вентиляции, а также автоматического контроля и сигнализации.

Оградительные устройства — это конструкции, отра¬жающие поток электромагнитных волн или преобразу¬ющие энергию инфракрасного излучения в тепловую, которая отводится или поглощается конструктивными эле¬ментами защитного устройства. Возможен комбинирован¬ный принцип действия оградительных устройств.

Примером отражающих оградительных устройств яв¬ляются конструкции, состоящие из одной или нескольких пластин, которые размещены параллельно и с зазором. Охлаждение пластин осуществляется естественным или принудительным способом. С помощью этих устройств ограждаются излучающие поверхности или рабочее место оператора. Для локализации инфракрасного излучения от стен печей, нагретых материалов, а также для ограж¬дения кабин операторов используются полированные пластины из алюминия толщиной 1—1,5 мм, устанавливаемые с зазором 25—30 мм. Смотровые проемы ограждаются листовыми стеклами, установленными с зазором 20— 30 мм.

Локализация инфракрасного излучения от нагретых стен и открытых проемов печей может осуществляться с помощью экранов из металлического листа; укрываю¬щего набора труб, по которым под напором движется вода. Аналогичный эффект достигается с помощью уст¬ройства, состоящего из сварных заслонок, которые фу¬терованы огнеупорными материалами. Охлаждение этого экранаосуществляетсяводовоздушной смесью.

Экраны могут быть изготовлены из металлической сетки или из подвешенных металлических цепей, интен¬сивно орошаемых водой. Сетка используется для экрани¬рования нагретых продуктов переработки, а цепи — для экранирования открытых проемов печей. Для эффектив¬ного преобразования энергии инфракрасного излучения в тепловую указанные конструкции дополняются облицов¬кой из асбеста, вермикулитовых или перлитовых плит и др. Отвод поглощенного тепла производится воздухом, обдувающим поглощающий экран.

Комбинированные средства защиты могут быть отража¬тельнопористыми (перфорированный алюминиевый лист), поглотительнопористыми (принудительно охлажденный пористый теплоизолирующий материал) и отражательнопленочными (двойное теплоотражательное и теплопоглощающее стекло, установленное с воздушной прослойкой и охлаждением).

Средства индивидуальной защиты от воздействия ин¬фракрасного излучения предназначены для защиты глаз, лица и поверхности тела. Для защиты глаз и лица исполь¬зуются очки со светофильтрами и щитки.

Защита поверхности тела от переоблучения инфракрас¬ными электромагнитными волнами осуществляется с по¬мощью спецодежды. Вид спецодежды зависит от специфики выполняемых работ.

Лечебнопрофилактическими мероприятиями преду¬сматривается организация рационального режима труда и отдыха. Длительность перерывов и их частота опреде¬ляются с учетом интенсивности инфракрасного излучения и тяжести работы. Отдых происходит в специально обору¬дованных местах, где обеспечиваются благоприятные метеорологические условия. Наряду с этим регулярно организуются периодические медосмотры в целях осуществления своевременного лечения.

9.2. Влияние шума

Защита от производственного шума имеет большое народнохозяйственное значение. Шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб. Шум, неблагоприятно воздействуя на организм человека, вызывает психические и физиологические нарушения, снижающие работоспособность и создающие предпосылки для общих и профессиональных заболеваний и производ¬ственного травматизма.

С физиологической точки зрения шумом является всякий нежелательный, неприятный для восприятия чело¬века звук.

Как физическое явление шум — это волновое колеба¬ние упругой среды.

Уровни шума принято измерять в относительных единицах, называемых децибелами, по формуле, приве¬денной ниже:

L=10*lg(l/l0) = 20*lg(P/P0) = 20*lg(U/U0),

где L — уровень шума, дБ; Р — звуковое давление, Па; v — колебательная скорость, мс1; Р„ — нулевое зна¬чение звукового давления, условно принятое равным 2*105 Па; v0 — нулевое значение колебательной скорости, которое принято условно равным 5108 мс1.

Для относительной логарифмической шкалы в качестве нулевых уровней выбраны показатели, характеризующие минимальный порог восприятия звука человеческим ухом на частоте 1000 Гц.

Для измерения уровней шума используют приборы, называемые шумомерами, которые обычно снабжены кор¬ректирующими фильтрами с частотными характеристи¬ками А, В, С, Д.

Частотные характеристики фильтров соответствуют кривым равной громкости при различных интенсивностях звука.

Общие уровни шума, измеренные с помощью шумомера, называют уровнями звука и выражают в децибелах. Обычно уровень звука измеряют по шкале А. Это вели¬чина LA, дБА, принятая в акустических стандартах многих стран, в том числе и в России.

Анализ частотного спектра осуществляется с помощью набора фильтров, которые позволяют из колебаний слож¬ной формы выделить колебания в исследуемой полосе частот. Приборы, предназначенные для спектрального анализа шума, называются частотными анализаторами, либо спектрометрами. Дополнительно в измерительной схеме могут применяться статистические анализаторы, магнитофоны, самописцы и другие приборы.

Методы и средства борьбы с шумом принято подраз¬делять на: методы снижения шума на пути распростра¬нения его от источника; методы снижения шума в источ¬нике его образования; средства индивидуальной защиты от шума.

В зависимости от способа реализации средства кол¬лективной защиты могут быть акустическими, архитек¬турнопланировочнымииорганизационнотехническими.

В зависимости от принципа действия акустические средства борьбы с шумом подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения, виброизоляции, вибро¬демпфирования.

Снижение шума в источнике. Снижение шума в источ¬нике достигается путем его конструктивных изменений. Это обеспечивается заменой возвратнопоступательного перемещения деталей вращательным; заменой ударных процессов безударными (клепку сваркой, обрубку фре¬зерованием и т. д.); повышением качества балансировки вращающихся деталей и класса точности изготовления деталей; улучшением смазки и класса чистоты трущихся поверхностей; заменой материалов, а также зубчатых передач клиноременными и гидравлическими; заменой под¬шипников качения подшипниками скольжения; обеспече¬нием рассогласования собственных частот колебаний меха¬низма с частотой возбуждающей силы; уменьшением частоты вращения валов; изменением конфигураций быстровращающихся деталей и т. д.

Методы снижения шума на пути его распространения. Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается проведением стро¬ительноакустических мероприятий. Основным норма¬тивным документом, устанавливающим требования к стро¬ительноакустическим методам борьбы с шумом, является СНиП П1277 «Защита от шума», содержащая требования к проектированию средств шумоглушения строитель¬ноакустическими и архитектурнопланировочными ме¬тодами.

Методы снижения шума на пути его распространения реализуются применением: кожухов, экранов, выгородок, кабин наблюдения (при дистанционном управлении), зву¬коизолирующих перегородок между помещениями, звукопоглощающих облицовок, глушителей шума, а также методами, отсвечивающими снижение передачи вибрации от оборудованиявиброизоляциейивибропоглощением.

Акустическая обработка помещений. Под акустиче¬ской обработкой помещения понимается облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглоща¬ющими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой сво¬бодно подвешиваемые объемные поглощающие тела раз¬личной формы.

Наибольший эффект при акустической обработке можно получить в точках, расположенных в зоне отра¬женного звука; в зоне прямого звука акустический эффект от применения облицовок значительно ниже.

Звукопоглощающие облицовки размещаются на потолке и в верхних частях стен при высоте помещения не более 6—8 м таким образом, чтобы акустически обра¬ботанная поверхность составляла не менее 60 % от общей площади ограничивающих помещение поверхностей.

Звукоизолирующие ограждения. Методами звукоизоляции, возможно изолировать источник шума или помещение от шума, проникающего извне. Звукоизоляция дости¬гается созданием герметичной преграды на пути распро¬странения воздушного шума в виде стен, кабин, кожу¬хов, выгородок, экранов.

Звукоизолирующая способность ограждения (стены, перегородки) ^тр огр, с помощью которого обеспечи¬вается в помещении, смежном с шумным, выполнение нормативныхтребований,определяетсяизвыражения

Rтр.огр. =LlgB+10*lgSогрLN,

где L — октавные уровни звукового давления в шумном помещении, дБ; В — постоянная помещения, смежного с шумным, м2, которая определяется в зависимости от объема помещения (рис. 5.1); Sorp — площадь ограждения общего для шумного и изолируемого помещения, м2; LN — допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении, дБ.

Звукоизолирующие кожухи. Эффективный способ уменьшения шума — помещение источника в звукоизо¬лирующий кожух.

Высокая звукоизолирующая эффективность кожуха может быть достигнута только в случае отсутствия щелей и отверстий, при тщательной виброизоляции кожуха от фундамента и трубопроводов, а также при наличии на внутренней поверхности кожуха звукопоглощающего ма¬териала.

В качестве материала для изготовления обшивки кожуха могут быть использованы сталь, алюминиевые сплавы, фанера, ДСП, стеклопластик. Звукоизолирующая способность кожуха определяется физическими параметрами материалов и конструктивными размерами его элементов.

Акустические экраны. Если нет возможности пол¬ностью изолировать либо источник шума, либо самого человека с помощью кожухов и кабин, то частично умень¬шить влияние шума на человека можно путем создания напутираспространенияшумаакустических экранов.

Экраны применяются либо для ограждения источников шума от соседних рабочих мест, либо для отгораживания частей помещения с малошумным технологическим обору¬дованием от сильных источников шума.

Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с частоты 500 Гц; вогнутые экраны раз¬личной формы (Побразные, Собразные и т. д.) эффек¬тивны также в зоне отраженного звука, начиная с частоты 250 Гц.

Экраны могут быть изготовлены из стальных алюми¬ниевых листов толщиной 1,5—2 мм, из легких сплавов толщиной 2—3 мм, фанеры — 5—15 мм, органического стекла — 5—10 мм и из других материалов. Для звукопоглощающей облицовки экранов применяют те же мате¬риалы, что и для акустической обработки помещений.

Размеры и местоположение экрана определяются в за¬висимости от превышения спектра шума в расчетных точках над нормативными значениями.

Глушители шума. Такие глушители — эффективные средства борьбы с шумом, возникающим при заборе воздуха и выбросе отработанных газов в вентиляторах, воздуховодах, пневмоинструменте, газотурбинных, ди¬зельных, компрессорных установках.

По принципу действия глушители шума делятся на глушители активного (диссипативного) типа и реактив¬ного (отражающего) типа. В глушителях активного типа снижение шума происходит за счет превращения звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем материале, размещенном во внутренних полостях. В глушителях реактивного типа шум снижается за счет отражения энер¬гии звуковых волн в системе расширительных и резо¬нансных камер, соединенных между собой и с объемом воздуховода с помощью труб, щелей и отверстий. Шум снижаетсязасчет отраженияэнергиизвуковыхволн.

Камеры могут быть внутри облицованы звукопогло¬щающим материалом; тогда в низкочастотной области они работают как отражатели, а в высокочастотной — как поглотители звука.

Глушители, в которых существенно и поглощение, и отражение, называют комбинированными.

9.3. Определение расхода воздуха

Работа производственного оборудования и многие технологические процессы сопровождаются выделением в окружающее воздушное пространство избытков тепла, влаги, вредных газов, и паров, твердых и жидких частиц.

Нормализация воздуха кузнечнопрессового цеха достигается с помощью вентиляции, создающей необходимый атмосферообмен.

Расход воздуха общеобменной приточной вентиляции (воздух подается в помещение) определяется на основании воздушного баланса помещения.

Количество приточного воздуха рассчитывается исходя из полной или неполной компенсации воздуха, удаляемого через местные отсосы и идущего на технологические нужды. Расход приточного воздухас избытками явной теплоты и вредных газов вычисляем для теплого периода времени года по следующей формуле, м3/ч:

Выводы: В данном разделе дипломной работы рассматривалась проблема охраны условий труда и окружающей среды кузнечнопрессового цеха. Были описаны опасные и вредные факторы, ситуации, негативно влияющие на человеческий организм. А так же был произведен расчет вентиляции, в качестве наиболее рационального средства защиты цеха от загрязнений воздуха вредными веществами.

Заключение

Список использованных источников

1. А.Г. Ветошкин «Процессы и аппараты защиты окружающей среды», Высшая школа 2008г.

2. Ветошкин А.Г. «Процессы и аппараты газоочистки». Пенза, 2005 г.

3. Ветошкин А.Г. «Процессы и аппараты пылеочистки». Пенза, 2006 г.

4. Ветошкин А.Г. «Процессы инженерной защиты окружающей среды

(тео¬ретические основы)». Учеб. пособие. – Пенза, 2005. 380 с.

5. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С.

«Техника защиты окружающей среды». М.: Химия, 1989. 512с.

6. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. «Технологические процессы экологической безопасности». Калуга, Издво Бочкаревой Н, 2000 г.

7. ОНД86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий»

9. Алатырцев А.Б., Бубнова И.П., Голованова Т.В., Качанов А.В., Курбатов Б.Е. Выбор и расчет систем вентиляции производственных помещений. Методические указания к разделу «Охрана труда и окружающей среды» дипломного проекта, М.: МАИ, 1989. – 44 с.

10. Аникеев В.А., Копп И.З., Скалкин Ф.В. Технологические аспекты охраны окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 255с.

11. Охрана окружающей среды. Под ред. С.В.Белова. М.: Высшая школа, 1991г.

12. Инженерная экология и экологический менеджмент . Под ред. Н.И. Иванова и И.М. Фадина, Москва «Лотос», 2002г.

13. Экономика и управление научнотехническими проектами и программами в практических ситуациях: Учебное пособие. Под ред. П.А. Нечаева, Л.Н.Сухановой, Москва, 2004 г.

14. Постановление правительства РФ от 12.06.2003 г. № 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления»

151 Безопасность производственных процессов: Справочник;

Под ред. С.В.Белова. М.: Машиностроение, 1985г.