Технические средства и методы защиты атмосферы. Реферат методы и средства защиты атмосферы Основные загрязнители атмосферы

Лекция 11. Коллективные средства защиты человека на производстве

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственного помещения загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населенных мест загрязняется технологическими выбросами цехов, выбросами ТЭС, транспортных средств.

Воздух жилых помещений загрязняется продуктами сгорания природного газа и других видов топлива, испарениями растворителей, моющих средств, древесно-стружечных конструкций и т.п., а также токсичными веществами, поступающими в жилые помещения с притоком вентиляционного воздуха. В летний период при средней наружной температуре 20 0 С в жилые помещения проникает около 90% примесей наружного воздуха, в переходный период при t = 25 0 С – 40%, в зимнее время – до 30%.

Источниками загрязнения атмосферного воздуха производственных помещений являются:

1. В литейных цехах – это пыле- и газовыделения от вагранок, электродуговых и индукционных печей, участки складирования и переработки шихты (компоненты литья) и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья.

2. В кузнечно-прессовых цехах – пыль, оксид углерода, оксид серы и др. вредные вещества.

3. В гальванических цехах – это вредные вещества, находящиеся в виде тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления. При нанесении гальванических покрытий – это фтороводород и т.п.

4. При механической обработке металлов на станках – пыль, туман, масла и эмульсии.

5. На участках сварки и резки металлов – пыль, газы (фтороводород и др.).

6. На участках пайки и лужения – токсичные газы (оксид углерода, фтороводород), аэрозоли (свинец и его соединения).

7. В окрасочных цехах – токсичные вещества при обезжиривании и аэрозоли от лака и красок.

8. От работы различных энергетических установок (ДВС и др.)

Для удаления и очистки воздуха в производственных помещениях применяются различные системы очистки и локализации вредных веществ.

1. Вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;

2. Локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией с очисткой загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;

3. Локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере.

Рисунок 3.

1 – источники токсичных веществ;

2 – устройства для локализации токсичных веществ (местный отсос);

3 – аппарат очистки.

4. Очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах; в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляются атмосферным воздухом;

5. Отчистка отработанных газов энергоустановок (например, ДВС) в специальных агрегатах, и выброс в атмосферу или производственную зону (рудники, карьеры, складские помещения и т.д.).

В тех случаях, когда реальные выбросы превышают предельно допустимые выбросы (ПДВ) с учетом уже существующих загрязнений атмосферы или, точнее, существующих уже в атмосфере ее компонентов, необходимо в системе выброса использовать аппараты для очистки газов и примесей.

Рисунок 4.

1–источник токсичных веществ и технологических газов;

2 – аппарат очистки;

3 – труба для рассеивания выбросов;

4 – устройство (воздуходувка для подачи воздуха на разбавление выбросов).

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на:

Пылеуловители (сухие, электрические, фильтры мокрые);

Туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные);

Аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, абсорбционные и нейтролизаторы);

Аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители).

Широкое применение для очистки газов от частиц получили сухие пылеуловители – циклоны.

Наиболее совершенным способом очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и туманов являются электрофильтры.

Для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости применяются различные фильтры.

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение и применяются для очистки от мелкодисперсной пыли с d 2 ≥ 0,3 мкм, а также для очистки от пыли нагретых и взрывоопасных газов.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры туманоуловители.

Метод абсорбции – очистка газовых выбросов от газов и паров – основан на поглощении последних жидкостью. Решающим условием для применения этого метода является растворимость газов и паров в воде. Это могут быть, например, технологические выбросы аммиака, хлоро- или фторо- водородов.

Работа хемосорберов основана на поглощении газов и паров жидкими или твердыми поглотителями с образованием малорастворимых и малолетучих химических соединений (газы от оксидов азота и паров кислот).

Метод абсорбции основан на способности некоторых тонкодисперсных твердых тел в качестве абсорбента (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия и т.д.) извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты выбросов газовой смеси. Их применяют для отчистки воздуха от паров растворителей, эфира, ацетона, различных углеводородов и т.д. Абсорбенты нашли широкое применение в респираторах и противогазах.

Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав вентиляционных и технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ.

I. Строение и состав атмосферы
II. Загрязнение атмосферы:

Качество атмосферы и особенности ее загрязнения;
Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу.

Основные методы защиты атмосферы от химических примесей;
Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

I. Строение и состав атмосферы

Атмосфера – это газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов и простирающаяся на высоту более 100 км. Она имеет слоистое строение, которое включает ряд сфер и расположенные между ними паузы. Масса атмосферы составляет 5,91015 т, объем – 13,2-1020 м 3 . Атмосфера играет огромную роль во всех природных процессах и, в первую очередь, регулирует тепловой режим и общие климатические условия, а также защищает человечество от вредного космического излучения.
Основными газовыми компонентами атмосферы являются азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%) и углекислый газ (0,03%). Газовый состав атмосферы меняется с высотой. В приземном слое из-за антропогенных воздействий количество углекислого газа возрастает, а кислорода снижается. В отдельных регионах в результате хозяйственной деятельности в атмосфере увеличивается количество метана, оксидов азота и других газов, вызывающих такие неблагоприятные явления, как парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, смог.
Циркуляция атмосферы влияет на режим рек, почвенно-растительный покров, а также экзогенные процессы рельефообразования. И, наконец, воздух – необходимое условие жизни на Земле.
Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, носит название тропосферы. Толщина ее составляет: на средних широтах 10-12 км, над уровнем моря и на полюсах 1-10 км, а на экваторе 16-18 км.
Из-за неравномерности нагрева солнечной энергией в атмосфере образуются мощные вертикальные потоки воздуха, а в приземном слое отмечается неустойчивость его температуры, относительной влажности, давления и т.п. Но при этом температура в тропосфере по высоте является стабильной и уменьшается на 0,6°С на каждые 100 м в диапазоне от +40 до -50°С. В тропосфере содержится до 80% всей влаги, имеющейся в атмосфере, в ней образуются облака и формируются все виды осадков, которые по своей сути являются очистителями воздуха от примесей.
Выше тропосферы расположена стратосфера, а между ними находится тропопауза. Толщина стратосферы составляет около 40 км, воздух в ней заряжен, влажность его невысока, при этом температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км над уровнем моря постоянна (около -50°С), а затем она постепенно повышается до +10°С на высоте 50 км. Под воздействием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы газов в стратосфере ионизируются, в результате образуется озон. Озоновый слой, располагаемый до 40 км, играет очень большую роль, оберегая все живое на Земле от ультрафиолетовых лучей.
Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы, в которой количество озона уменьшается, а температура на высоте примерно 80 км над уровнем моря составляет -70°С. Резкий перепад температур между стратосферой и мезосферой объясняется наличием озонового слоя.

II. Загрязнение атмосферы

1) Качество атмосферы и особенности ее загрязнения

Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферы зависит от ее загрязненности, причем сами загрязнения могут попадать в нее от природных и антропогенных источников. С развитием цивилизации в загрязнении атмосферы все больше и больше превалируют антропогенные источники.
В зависимости от формы материи загрязнения подразделяют на вещественные (ингредиентные), энергетические (параметрические) и вещественно-энергетические. К первым относят механические, химические и биологические загрязнения, которые обычно объединяют общим понятием «примеси», ко вторым - тепловые, акустические, электромагнитные и ионизирующие излучения, а также излучения оптического диапазона; к третьим - радионуклиды.
В глобальном масштабе наибольшую опасность представляет загрязнение атмосферы примесями, так как воздух выступает посредником загрязнения всех других объектов природы, способствуя распространению больших масс загрязнения на значительные расстояния. Промышленными выбросами, переносимыми по воздуху, загрязняется Мировой океан, закисляются почва и вода, изменяется климат и разрушается озоновый слой.
Под загрязнением атмосферы понимают привнесение в нее примесей, которые не содержатся в природном воздухе или изменяют соотношение между ингредиентами природного состава воздуха.
Численность населения Земли и темпы его роста являются предопределяющими факторами повышения интенсивности загрязнения всех геосфер Земли, в том числе и атмосферы, так как с их увеличением возрастают объемы и темпы всего того, что добывается, производится, потребляется и отправляется в отходы. Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдается в городах, где обычные загрязнители - это пыль, сернистый газ, оксид углерода, диоксид азота, сероводород и др. В некоторых городах в связи с особенностями промышленного производства в воздухе содержатся специфические вредные вещества, такие, как серная и соляная кислота, стирол, бенз(а)пирен, сажа, марганец, хром, свинец, метилметакрилат. Всего в городах насчитывается несколько сотен различных загрязнителей воздуха.
Особую тревогу вызывают загрязнения атмосферы вновь создаваемыми веществами и соединениями. ВОЗ отмечает, что из 105 известных элементов таблицы Менделеева 90 используются в производственной практике, а на их базе получено свыше 500 новых химических соединений, почти 10% из которых вредные или особо вредные.
2) Основные химические примеси,
загрязняющие атмосферу

Различают естественные примеси, т.е. обусловленные природными процессами, и антропогенные, т.е. возникающие в результате хозяйственной деятельности человечества (рис. 1). Уровень загрязнения атмосферы примесями от естественных источников является фоновым и имеет малые отклонения от среднего уровня во времени.

Рис. 1. Схема процессов выбросов веществ в атмосферу и трансформации
исходных веществ в продукты с последующим выпадением в виде осадков

Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов примесей и многочисленностью источников их выброса. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Установлено, что каждые 10-12 лет объем мирового промышленного производства удваивается, а это сопровождается примерно таким же ростом объема выбрасываемых загрязнений в окружающую среду. По ряду загрязнений темпы роста их выбросов значительно выше средних. К таковым относятся аэрозоли тяжелых и редких металлов, синтетические соединения, не существующие и не образующиеся в природе, радиоактивные, бактериологические и другие загрязнения.
Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жидкие и твердые частицы - аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (размеры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперсной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсный туман (3-10 мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Аэрозоли чаще полидисперсные, т.е. содержат частицы различного размера.
Основными химическими примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие: оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО 2), диоксид серы (SO 2), оксиды азота, озон, углеводороды, соединения свинца, фреоны, промышленные пыли.
Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и другие заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим химическим разнообразием. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже – оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
К постоянным источникам аэрозольного загрязнения относятся промышленные отвалы – искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образующихся при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.
Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн т/г.
Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. К опасным факторам антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества атмосферы, следует отнести ее загрязнение радиоактивной пылью. Время пребывания мелких частиц в нижнем слое тропосферы составляет в среднем несколько суток, а в верхнем – 20-40 суток. Что касается частиц, попавших в стратосферу, то они могут находиться в ней до года, а иногда и больше.

III. Методы и средства защиты атмосферы

1) Основные методы защиты атмосферы
от химических примесей

Все известные методы и средства защиты атмосферы от химических примесей можно объединить в три группы.
В первую группу входят мероприятия, направленные на снижение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбрасываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обработки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нормированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.
Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

замену менее экологичных видов топлива экологичными;
сжигание топлива по специальной технологии;
создание замкнутых производственных циклов.

Для уменьшения мощности выброса серы твердое, порошкообразное или жидкое топливо сжигают в кипящем слое, который формируется из твердых частиц золы, песка или других веществ (инертных или реакционно-способных). Твердые частицы вдуваются в проходящие газы, где они завихряются, интенсивно перемешиваются и образуют принудительно равновесный поток, который в целом обладает свойствами жидкости.
Предварительной газификации подвергаются уголь и нефтяные топлива, однако на практике чаще всего применяют газификацию угля. Поскольку в энергетических установках получаемый и отходящий газы могут быть эффективно очищены, то концентрации диоксида серы и твердых частиц в их выбросах будут минимальными.
Одним из перспективных способов защиты атмосферы от химических примесей является внедрение замкнутых производственных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. превращая их в новые продукты.

2) Классификация систем очистки воздуха и их параметры

По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газопарообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперсной – твердые частицы или капельки жидкости.
и т.д.................

В целях защиты атмосферы от загрязнения применяют следующие экозащитные мероприятия:

– экологизация технологических процессов;

– очистка газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– соблюдение нормативов допустимых выбросов вредных веществ;

– устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.

Экологизация технологических процессов – это в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Кроме того необходима предварительная очистка топлива или замена его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, рециркуляция газов, перевод различных агрегатов на электроэнергию и др.

Актуальнейшая задача современности – снижение загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей. В настоящее время ведется активный поиск альтернативного, более «экологически чистого» топлива, чем бензин. Продолжаются разработки двигателей автомобилей, работающих на электроэнергии, солнечной энергии, спирте, водороде и др.

Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Нынешний уровень технологий не позволяет добиться полного предотвращения поступления вредных примесей в атмосферу с газовыми выбросами. Поэтому повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных примесей (NО, NО2, SO2, SO3 и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки: сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры), мокрые пылеуловители (скрубберы и др.), фильтры, электрофильтры (каталитические, абсорбционные, адсорбционные) и другие методы для очистки газов от токсичных газо- и парообразных примесей.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это снижение их опасных концентраций до уровня соответствующего ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. К сожалению, этот метод позволяет снизить локальное загрязнение, но при этом проявляется региональное.

Устройство санитарно-защитных зон и архитекгурно-планировочные мероприятия.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделяемых в атмосферу веществ. При этом граждане, чье жилище оказалось в пределах СЗЗ, защищая свое конституционное право на благоприятную среду, могут требовать либо прекращения экологически опасной деятельности предприятия, либо переселения за счет предприятия за пределы СЗЗ.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами и т. д.

Все известные методы и средства защиты атмосферы от химических примесей можно объединить в три группы.

В первую группу входят мероприятия, направленные на снижение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбрасываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обработки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нормированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.

Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

Замену менее экологичных видов топлива экологичными;

Сжигание топлива по специальной технологии;

Создание замкнутых производственных циклов.

В первом случае применяют топливо с более низким баллом загрязнения атмосферы. При сжигании различных топлив такие показатели, как зольность, количество диоксида серы и оксидов азота в выбросах, могут сильно различаться между собой, поэтому введен суммарный показатель загрязнения атмосферы в баллах, который отражает степень вредного воздействия на человека. Так, для сланцев он равен 3,16, подмосковного угля - 2,02, экибастузского угля - 1,85, березовского угля - 0,50, природного газа - 0,04.

Сжигание топлива по особой технологии (рис. 4.2) осуществляется либо в кипящем (псевдоожиженном) слое, либо предварительной их газификацией.

Для уменьшения мощности выброса серы твердое, порошкообразное или жидкое топливо сжигают в кипящем слое, который формируется из твердых частиц золы, песка или других веществ (инертных или реакционно-способных). Твердые частицы вдуваются в проходящие газы, где они завихряются, интенсивно перемешиваются и образуют принудительно равновесный поток, который в целом обладает свойствами жидкости.

Рис. 4.2. Схема тепловой электростанции с использованием дожигания топочных газов и впрыскиванием сорбента: 1 - паровая турбина; 2 - горелка; 3 - бойлер; 4 - электроосадитель; 5 - генератор

Предварительной газификации подвергаются уголь и нефтяные топлива, однако на практике чаще всего применяют газификацию угля. Поскольку в энергетических установках получаемый и отходящий газы могут быть эффективно очищены, то концентрации диоксида серы и твердых частиц в их выбросах будут минимальными.

Одним из перспективных способов защиты атмосферы от химических примесей является внедрение замкнутых производственных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. превращая их в новые продукты.

1. Классификация систем очистки воздуха и их параметры

По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газопарообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперсной - твердые частицы или капельки жидкости.

Системы очистки воздуха от пыли (рис. 4.3) делятся на четыре основные группы: сухие и мокрые пылеуловители, а также электрофильтры и фильтры.

Рис. 4.3. Системы и методы очистки вредных выбросов

При повышенном содержании пыли в воздухе используют пылеуловители и электрофильтры. Фильтры применяют для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м 3 .

Для очистки воздуха от туманов (например, кислот, щелочей, масел и др. жидкостей) используют системы фильтров, называемых туманоуловителями.

Средства защиты воздуха от газопарообразных примесей зависят от выбранного метода очистки. По характеру протекания физико-химических процессов выделяют метод абсорбции (промывка выбросов растворителями примеси), хемосорбции (промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически), адсорбции (поглощение газообразных примесей за счет катализаторов) и термической нейтрализации. Все процессы извлечения из воздуха взвешенных частиц включают, как правило, две операции: осаждение частиц пыли или капель жидкости на сухих или смоченных поверхностях и удаление осадка с поверхностей осаждения. Основной операцией является осаждение, по ней собственно и классифицируются все пылеуловители. Однако вторая операция, несмотря на кажущуюся простоту, связана с преодолением ряда технических трудностей, часто оказывающих решающее влияние на эффективность очистки или применимость того или иного метода.

Выбор того или иного пылеулавливающего устройства, которое представляет систему элементов, включающую пылеуловитель, разгрузочный агрегат, регулирующее оборудование и вентилятор, предопределяется дисперсным составом улавливаемой частицы промышленной пыли. Поскольку частицы имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, игла, волокна и т.д.), то для них понятие размера условно. В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения, - седиментационным диаметром. Под ним подразумевают диаметр шара, скорость осаждения и плотность которого равны скорости осаждения и плотности частиц.

Для очистки выбросов от жидких и твердых примесей применяют различные конструкции улавливающих аппаратов, работающих по принципу:

Инерционного осаждения путем резкого изменения направления вектора скорости движения выброса, при этом твердые частицы под действием инерционных сил будут стремиться двигаться в прежнем направлении и попадать в приемный бункер;

Осаждения под действием гравитационных сил из-за различной кривизны траекторий движения составляющих выброса (газов и частиц), вектор скорости движения которого направлен горизонтально;

Осаждения под действием центробежных сил путем придания выбросу вращательного движения внутри циклона, при этом твердые частицы отбрасываются центробежной силой к сетке, так как центробежное ускорение в циклоне до тысячи раз больше ускорения силы тяжести, это позволяет удалить из выброса даже весьма мелкие частицы;

Механической фильтрации - фильтрации выброса через пористую перегородку (с волокнистым, гранулированным или пористым фильтрующим материалом), в процессе которой аэрозольные частицы задерживаются, а газовая составляющая полностью проходит через нее.

Процесс очистки от вредных примесей характеризуется тремя основными параметрами: общей эффективностью очистки, гидравлическим сопротивлением, производительностью. Общая эффективность очистки показывает степень снижения вредных примесей в применяемом средстве и характеризуется коэффициентом

где С вх и С вых - концентрации вредных примесей до и после средства очистки. Гидравлическое сопротивление определяется как разность давления на входе Р вх и выходе Р вых из системы очистки:

где ξ - коэффициент гидравлического сопротивления; р и V - плотность (кг/м 3) и скорость воздуха (м/с) в системе очистки соответственно.

Производительность систем очистки показывает, какое количество воздуха проходит через нее в единицу времени (м 3 /ч).

6.5. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ.

Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух

загрязняется технологическими выбросами цехов, таких как кузнечно-прессовые цеха, цеха термической и механической обработки металлов, литейные цеха и другие, на базе которых развивается современное машиностроение. В процессе производства машин и оборудования широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т.д. Поэтому атмосфера нуждается в защите.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Это достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха:

вывод токсичных веществ из помещения общеобменной вентиляцией;

вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и
его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух
после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к
приточному воздуху,

локализация токсичных веществ в зоне их образования местной
вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах,
выброс и рассеивание в атмосфере,

очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах,
выброс и рассеивание в атмосфере; в ряде случаев перед выбросом
отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом.

Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест устанавливают предельно-допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических установок.

В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.02 для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливается ПДВ вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками (с учетом перспективы их развития) не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на:

пылеуловители (сухие, электрические фильтры, мокрые фильтры);

туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные);

аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные,
хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы);

аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов,
уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые
пылеуловители).

Электрическая очистка (электрофильтры) - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных коронирующих электродах. Для этого применяются электрофильтры.

Схема электрофильтра.

1-коронирующий электрод

2-осадительный электрод

Аэрозольные частицы, поступающие в зону между коронирующим 1 и осадительным 2 электродами, адсорбируют на своей поверхности ионы, приобретая электрический заряд, и получает тем самым ускорение, направленное в сторону электрода с зарядом противоположного знака. Учитывая, что в воздухе и дымовых газах подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных, электрофильтры обычно делают с короной отрицательной полярности. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунд. Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил и силы взаимодействия электрического поля и заряда частицы.

Фильтр представляет собой корпус 1, разделенный пористой перегородкой (фильтроэлементом) 2 на две полосы. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой 3. Для вновь поступающих частиц этот слой становится частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очистки

фильтра и перепад давления на фильтроэлементе. Осождение частиц на поверхности пор фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного.

К мокрым пылеуловителям относят барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками.

Схема барботажно-пенные пылеуловители с провальной(а) и (б)

переливной решетками.

3-решетка

В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены 2, очищается от пыли путем осаждения частиц на внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2...2,5 м/с сопровождает возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли -0,95...0,96 при удельном расходе воды 0,4...0,5 л/м. Практика эксплуатации этих аппаратов показывает, что они весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под провальные решетки. Неравномерная подача газа приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов склонны к засорению.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры - туманоуловители. Принцип их действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя. Осаждение капель жидкости происходит под действием броуновской диффузии или инерционного механизма отделения частиц загрязнителя от газовой фазы на фильтроэлементах в зависимости от скорости фильтрации W. Туманоуловители делят на низкоскоростные (W< 0,15 м/с), в которых преобладает механизм диффузного осаждения капель, и высокоскоростные (W=2...2,5 м/с), где осаждение происходит главным образом под воздействием инерционных сил.

В качестве фильтрующей набивки в таких туманоуловителях используют войлоки из полипропиленовых волокон, которые успешно работают в среде разбавленных и концентрированных кислот и щелочей.

В тех случаях, когда диаметры капель тумана составляют 0,6...0,7 мкм и менее, для достижения приемлемой эффективности очистки приходится увеличивать скорость фильтрации до 4,5...5 м/с, что приводит к заметному брызгоуносу с выходной стороны фильтроэлемента (брызгоунос обычно возникает при скоростях 1,7...2,5 м/с) значительно уменьшить брызгоунос можно применением брызгоуловителей в конструкции туманоуловителя. Для улавливания жидких частиц размером более 5 мкм применяют брызгоуловители из пакетов сеток, где захват частиц жидкости происходит за счет эффектов касания и инерционных сил. Скорость фильтрации в брызгоуловителях не должна превышать 6 м/с.

Схема высокоскоростного туманоуловителя.

1 -брызгоуловитель

3-фильтрующий элемент

Высокоскоростной туманоуловитель с цилиндрическим фильтрующим элементом 3, который представляет собой перфорированный барабан с глухой крышкой. В барабане установлен грубоволокнистый войлок 2 толщиной 3...5 мм. Вокруг барабана по его внешней стороне расположен брызгоуловитель 1, представляющий собой набор перфорированных плоских и гофрированных слоев винипластовых лент. Брызгоуловитель и фильтроэлемент нижней частью установлены в слой жидкости.

Схема фильтрующего элемента низкоскоростного туманоуловителя

3-цилиндры

4-волокнистый фильтроэлемент

5-нижний фланец

6-трубка гидрозатвора

В пространство между цилиндрами 3, изготовленными из сеток,
помещают волокнистый фильтроэлемент 4, который крепится с помощью
фланца 2 к корпусу туманоуловителя 1. Жидкость, осевшая на
фильтроэлементе; стекает на нижний фланец 5 и через трубку
гидрозатвора 6 и стакан 7 сливается из фильтра. Волокнистые
низкоскоростные туманоуловители обеспечивают высокую

эффективность очистки газа (до 0,999) от частиц размером менее 3 мкм и полностью улавливают частицы большого размера. Волокнистые слои формируются из стекловолокна диаметром 7...40 мкм. Толщина слоя составляет 5... 15 см, гидравлическое сопротивление сухих фильтроэлементов - 200... 1000 Па.

Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие размеры и обеспечивают эффективность очистки, равную 0,9... 0,98 при Ар=1500...2000 Па, от тумана с частицами менее 3 мкм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Аршинов В. А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий
инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. М.: Машиностроение, 1976.

Барановский Ю. В., Брахман Л. А., Бродский Ц. 3. и др. Ре­
жимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1972.

Барсов А. И. Технология инструментального производства.
Учебник для машиностроительных техникумов. Изд. 4-е, исправленное и дополненное. М.: Машиностроение, 1975.

ГОСТ 2848-75. Конусы инструментов. Допуски. Методы и
средства контроля.

ГОСТ 5735-8IE. Развертки машинные, оснащенные пластинами твердого сплава. Технические условия.

Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учеб­
ник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. М.: Высш. шк.,
1985.

Иноземцев Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для втузов по специальности
«Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». М.: Машиностроение, 1984.

Нефедов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по
резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для
техникумов по предмету «Основы учения о резании металлов и
режущий инструмент». 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машино­
строение, 1990.

Основы технологии машиностроения. Под ред. B.C. Корсакова. Изд. 3-е, доп. и перераб. Учебник для вузов. М.: Маши­ностроение, 1977.

Отраслевая методика по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.

Сахаров Г. П., Арбузов О. Б., Боровой Ю. Л. и др. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям «Технология машиностроения», «Металлорежущие стан­ки и инструменты». М.: Машиностроение, 1989.

Изд. 3-е переработ. Т. 1. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972.

Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах.
Изд. 3-е переработ. Т. 2. Под ред. А. Н. Малова. М.: Машино­
строение, 1972.

Таратынов О. В., Земсков Г. Г., Баранчукова И. М. и др.
Металлорежущие системы машиностроительных производств:
Учеб. пособие для студентов технических вузов. М.: Высш.
шк., 1988.

Таратынов О. В., Земсков Г. Г., Тарамыкин Ю. П. и др.
Проектирование и расчет металлорежущего инструмента на
ЭВМ:. Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1991.

Турчин А. М., Новицкий П. В., Левшина Е. С. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1975.

Худобин Л. В., Гречишников В. А. и др. Руководство к дипломному проектированию по технологи машиностроения, металлорежущим станкам и инструментам: Учеб. пособие для вузов по специальности «Технология машиностроения, метал­лорежущие станки и инструменты». М., Машиностроение, 1986.

Юдин Е. Я., Белов С. В., Баланцев С. К. и др. Охрана труда
в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов.
М.: Машиностроение, 1983.

Методические указания к практическому занятию «Расчет
механической вентиляции производственных помещений»./ Б.
С. Иванов, М.: Ротапринт МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ), 1993.

Методические указания по дипломному проектированию
«Нормативно-техническая документация по охране труда и окружающей среды». Часть 1./ Э. П. Пышкина, Л. И. Леонтьева, М.: Ротапринт МГИУ, 1997.

Методические указания по лабораторной работе «Изучение
устройства и порядка использования средств пожаротушеия»./
Б. С. Иванов, М.: Ротапринт Завода-втуза при ЗИЛе, 1978.

А Дубина. «Машиностроительные расчеты в среде Excel 97/2000.» - СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000.

ВВЕДЕНИЕ

Возрождение Российской промышленности первейшая задача укрепления экономики страны. Без сильной, конку­рентоспособной промышленности невозможно обеспечить нормальную жизнь страны и народа. Рыночные отношения, самостоятельность заводов, отход от планового хозяйства диктуют производителям выпускать продукцию пользую­щуюся мировым спросом и с минимальными затратами. На инженерно-технический персонал заводов возложены задачи по выпуску данной продукции с минимальными затратами в кратчайшие сроки, с гарантированным качеством.

Этого можно достичь применяя современные техноло­гии обработки деталей, оборудование, материалы, системы автоматизации производства и контроля качества продук­ции. От принятой технологии производства во многом за­висит надежность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации.

Актуальна задача повышения технологического обес­печения качества производимых машин, и в первую очередь их точности. Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационного качества ма­шин и для технологии их производства. Повышение точно­сти изготовления заготовок снижает трудоемкость механи­ческой обработки, а повышение точности механической об­работки сокращает трудоемкость сборки в результате устра­нения пригоночных работ и обеспечения взаимозаменяемо­сти деталей изделия.

По сравнению с другими методами получения дета­лей машин обработка резанием обеспечивает наибольшую их точность и наибольшую гибкость производственного про­цесса, создает возможности быстрейшего перехода от обра­ботки заготовок одного размера к обработке заготовок дру­гого размера.

Качество и стойкость инструмента во многом определя­ют производительность и эффективность процесса обработ­ки, а в некоторых случаях и вообще возможность получения деталей требуемых формы, качества и точности. Повышение качества и надежности режущего инструмента способствуют повышению производительности обработки металлов резани­ем.

Развертка - это режущий инструмент, позволяющий полу­чить высокую точность обрабатываемых деталей. Она являет­ся недорогим инструментом, а производительность труда при работе разверткой высока. Поэтому она широко использу­ется при окончательной обработке различных отверстий деталей машин. При современном развитии машинострои­тельной промышленности номенклатура производимых дета­лей огромна и разнообразие отверстий требующих обра­ботки развертками очень велико. Поэтому перед конструк­торами часто стоит задача разработать новую развертку. По­мочь в этом им может пакет прикладных программ на ЭВМ, рассчитывающий геометрию режущего инструмента и выводящий на плоттере рабочий чертеж развертки.

Последовательность проектирования и методы расче­та режущего инструмента основаны как на общих законо­мерностях процесса проектирования, так и на специфических особенностях, характерных для режущего инструмента. Каж­дый вид инструмента имеет конструктивные особенности, ко­торые необходимо учитывать при проектировании.

Специалисты, которым предстоит работать в металло­обрабатывающих отраслях промышленности, должны уметь грамотно проектировать различные конструкции режущих инструментов для современных металлообрабатывающих систем, эффективно используя вычислительную технику (ЭВМ) и достижения в области инструментального производ­ства.

Для сокращения сроков и повышения эффективности проектирования режущего инструмента используются автома­тизированные расчеты на ЭВМ, основой которых является программно-математическое обеспечение.

Создание пакетов прикладных программ для расчета геометрических параметров сложного и особо сложного ре­жущего инструмента на ЭВМ позволяет резко сократить за­траты конструкторского труда и повысить качество проекти­рования режущего инструмента.

Места, %; Тотд - время на отдых и личные потребности, %; К - коэффициент, учитывающий тип производства; Кз - коэффициент, учитывающий условия сборки. Для общей сборки гидрозамка норма времени: =1,308 мин. Расчет потребного количества сборочных стендов и коэффициентов его загрузки Найдем расчетное количество сборочных стендов, шт. =0,06 шт. Округляем в большую сторону СР=1. ...