Предприятие-источник загрязнения окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине «Экология»

 

Предприятие-источник загрязнения окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2013

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………..….3

 

Вариант № 9. Технологический процесс: Газовая резка.

 

Раздел 1. Технология газовой резки………………………………………..……4

 

Раздел 2. Характеристика загрязняющих веществ ………………………...…...8

 

Раздел 3. Определение валового выброса вредных веществ…….....................10

 

Раздел 4. Мероприятия по сокращению загрязнения окружающей среды…..11

 

Заключение…………………………………………………………...…………..12

 

Список использованных источников…………………………………………...13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

        Одной из  самых важных проблем, стоящих  перед мировым сообществом, является  проблема защиты окружающей природной среды и устойчивого развития человеческой цивилизации.

Возрастание энерговооруженности человека, увеличение количества добываемого сырья, рост промышленного и сельскохозяйственного производства, развитие транспорта с неизбежностью приводят  к усилению воздействия человека на природу, к нарушению естественного экологического равновесия. Увеличение промышленных выбросов стало причиной не только загрязнения природной среды веществами, которые не вписываются в естественные кругообороты, но и серьезных нарушений в протекании природных циклических процессов. Поэтому проблема сохранения и улучшения природы, частью  которой являемся и мы, люди, требует внимательного отношения, продуманных, а в ряде случаев – и неотложных решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант № 9

 

Технологический процесс: Газовая резка.

 

Раздел 1. Технология газовой резки

 

     Под газопламенной резкой понимают способ разделения металла по прямому или криволинейному контуру. Метод основан на использовании для нагрева смесь горючих газов с кислородом и экзотермической реакции окисления металла. Суть кислородной резки заключается в сгорании железа в струе чистого кислорода, нагретом до температуры, близкой к плавлению. Для удаления оксидов железа из зоны реза используется кинетическая энергия режущего кислорода. Сам процесс резки включает в себя стадию подогрева металла ацетиленовым пламенем и непосредственную резку струей режущего кислорода.

 

     По характеру и направленности кислородной струи различают три основных вида резки: разделительная, при которой образуются сквозные резы, поверхностная, при которой снимают поверхностный слой металла, кислородное копье, заключающееся в прожигании в металле глубоких отверстий. Процесс кислородной резки представлен на рис.1. Металл (3) нагревается в начальной точке реза до температуры воспламенения в кислороде для стали до 1000 – 1200°С подогревающим ацетилено-кислородным пламенем (2), после «его направляется струя режущего кислорода (1) и металл начинает гореть с выделением значительного количества тепла.

 

 

           Рис. 1. Кислородная резка:                            

           1 —  струя кислорода;                                            

           2 —  подогревающее пламя;

           3 —  металл; 4 — зона реза;

           5 —  оксиды железа

 

       Выделяемое тепло Q вместе с пламенем резака разогревают нижние слои металла на всю его толщину. Роль подогревающего пламени в процессе резки меняется в зависимости от толщины разрезаемого металла. Так, при толщине металла до 5 мм подогревающее пламя занимает до 80% в общем количестве тепла, участвующего в процессе резки.

       С увеличением толщины металла роль подогревающего пламени в балансе температур падает, и при толщине 50 мм и более доля подогревающего пламени падает до 10%. В результате взаимодействия расплавленного металла с кислородом образуются оксиды железа (5), которые вместе с расплавленным металлом удаляются из зоны реза кинетической энергией струи кислорода (1).

 

Для обеспечения стабильности процесса и нормальной резки металла необходимо, чтобы в зоне реза выполнялись следующие условия:

 

-мощность источника тепла должна быть достаточной для нагрева металла до температуры, при которой происходит реакция сгорания металла;

 

-количество тепла, выделяемое при сгорании металла в струе кислорода, должно обеспечивать непрерывность процесса;

 

-реакция окисления металла должна происходить при температуре меньшей, чем требуется для плавления;

 

-температура плавления металла должна быть выше температуры образовавшихся оксидов. В противном случае пленка тугоплавких оксидов изолирует металл от кислорода;

 

-текучесть образовавшихся оксидов должна быть такой, чтобы они легко выдувались струей режущего кислорода;

 

-теплопроводность металла не должна быть высокой, иначе процесс резки может прерваться из-за интенсивного теплообмена.

 

        Далеко не  все металлы обладают свойствами, удовлетворяющими все эти условия, поэтому кислородная резка для  некоторых из них становится  невозможной. К примеру, большая  теплопроводность меди не обеспечивает  условий для нагрева до температуры реакции сгорания металла, что затрудняет начальный этап резки. Поэтому мощности газовых резаков недостаточно для разрезания меди, которую режут дуговой сваркой. Стали с большим содержанием хрома, магния и никеля, а также алюминий образуют тугоплавкую пленку оксидов, которая препятствует контакту металла с кислородом, что затрудняет кислородную резку.

       Чугун, содержащий  более 1,7% углерода, кислородной резкой  не обрабатывается. Это объясняется  тем, что температура плавления  чугуна ниже температуры плавления образующихся оксидов, поэтому металл удаляется из зоны реза без характерного окисления. Кроме того, образующиеся при нагреве оксиды имеют низкую текучесть и с трудом удаляются струей кислорода.

       Лучше всего  подходит для кислородной резки углеродистая сталь, которая удовлетворяет всем условиям, необходимым для поддержания непрерывности процесса.

 

      Технология газокислородной резки

 

      Технологию газокислородной  резки рассмотрим на примере  использования вставного резака. Установку для газокислородной резки готовят так же, как и для газовой сварки. Вставной резак присоединяют к стволам горелки и устанавливают рабочее давление кислорода и ацетилена, равное значениям, рекомендуемым для данного размера мундштука.

                                                                                                                                                          Для зажигания факела полностью открывают вентили подачи кислорода и примерно наполовину — вентиль подачи ацетилена. Пламя устанавливают, вращая вентиль подачи кислорода на вставном резаке. Пламя проверяют, нажимая на секунду рычаг подачи кислорода, и при необходимости выполняют регулировку.

     На разрезаемой детали  мелом наносят линию реза и  устанавливают ее на верстак, закрепив при необходимости струбцинами или другим доступным способом. Для удобства можно укрепить вдоль линии реза на расстоянии примерно 6 мм направляющий уголок (рис. 2). Прижав боковую сторону горелки к направляющему уголку, делают два— три медленных прохода вдоль линии реза. Для обеспечения устойчивости можно опереться предплечьем рабочий верстак. Металл в начале реза разогрева до ярко-красного цвета, затем, полностью открыв рычагом подачу кислорода начинают медленно перемещать пламя резака вдоль нанесенной линии.

     Криволинейные контуры или отверстия режут методике, показанной на рис. 3. Для удобства перемещения резака его устанавливают на лев руку. Для резки отверстий сначала намечают её контуры, а затем прожигают внутри отверстие, из которого проводят рез до контуров, обведенных линией. После этого продолжают резку окружности.

 

 

                                

Рис. 2. Резка по прямой линии                                                                                Рис. 3. Резка криволинейного контура

 

 

         Источники опасных и вредных производственных факторов при выполнении газовой резки:

1. отсутствие вытяжной вентиляции при выполнении газовой резки;
2. нарушение правил  пожарной безопасности и электробезопасности;
3. несоответствие технологических процессов резки правилам и нормам резки;
4. неисправное состояние технологического оборудования, оснастки,      приспособлений;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 2. Характеристика загрязняющих веществ

   

 Как известно, процессы резки  отличаются интенсивными тепловыделениями пылевыделениями, приводящими к большой запыленности производственных помещений токсичной мелкодисперсной пылью, и газовыделениями, действующими отрицательно на организм работающих. Некоторые процессы, сопровождаются, интенсивным шумом, также создающим неблагоприятные условия труда.

 

      Высокая температура  режущей дуги способствует интенсивному  окислению и испарению металла, флюса, защитного газа, легирующих  элементов. Окисляясь кислородом  воздуха, эти пары образуют мелкодисперсную  пыль, а возникающие при сварке и тепловой резке конвективные потоки уносят газы и пыль вверх, приводя к большой запыленности и загазованности производственных помещений.                                                                                                                                           

                                                                                                                                                    

     Пыль при резке металла - мелкодисперсная, скорость витания ее частиц — не более 0,08 м/с, оседает она незначительно, поэтому распределение ее по высоте помещения в большинстве случаев равномерно, что чрезвычайно затрудняет борьбу с ней.

 

       Основными компонентами  пыли при резке сталей являются  окислы железа, марганца и кремния около 41%, 18% и 6%. В пыли могут содержаться другие соединения легирующих элементов. Токсичные включения, входящие в состав сварочного аэрозоля, и вредные газы при их попадании в организм человека через дыхательные пути могут оказывать на него неблагоприятное воздействие и вызывать ряд профзаболеваний. Мелкие частицы пыли, проникающие глубоко в дыхательные пути, представляют наибольшую опасность для здоровья, пылинки размером до 10 мкм и более задерживаются в бронхах, также вызывая их заболевания.

 

    К наиболее вредным  пылевым выделениям относятся  окислы марганца, вызывающие органические  заболевания нервной системы, легких, печени и крови; соединения кремния, вызывающие в результате вдыхания  их силикоз; соединения хрома, способные  накапливаться в организме, вызывая головные боли, заболевания пищеварительных органов, малокровие; окись титана, вызывающая заболевания легких. Кроме того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов.

 

     Вредные газообразные вещества, попадая в организм через дыхательные пути и пищеварительный тракт, вызывают иногда тяжелые поражения всего организма. К наиболее вредным газам, выделяющимся при сварке и резке, относятся:

 

Окислы азота вызывающие заболевания легких и органов кровообращения;

 

Окись углерода — бесцветный газ, имеет кисловатый вкус и запах; будучи тяжелее воздуха в 1,5 раза, уходит вниз из зоны дыхания, однако, накапливаясь в помещении, вытесняет кислород и при концентрации свыше 1 % приводит к раздражению дыхательных путей, вызывает потерю сознания, одышку, судороги и поражение нервной системы;

 

Озон запах которого в в больших концентрациях напоминает запах хлора, образуется при сварке в инертных газах, быстро вызывает раздражение глаз, сухость во рту и боли в груди; фтористый водород —    бесцветный газ с резким запахом, действует на дыхательные пути и даже в небольших  концентрациях вызывает   раздражение слизистых оболочек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 3. Определение валового выброса вредных веществ.

 

Определим валовые выбросы Bi при газовой резке по данной формуле:

 

    Bi = Ki  * Т * Д

 

Bi - Валовые выбросы i-го загрязняющего вещества, т/год;

Ki – удельный показатель выделения i-го загрязняющего вещества на единицу времени работы оборудования, г/ч;

Т –время работы оборудования, ч/день;

                                                                                                                                  

Д – количество рабочих дней в году (Д=250д/год). 250*24ч=6000ч/год

 

Все валовые выбросы зависят от толщины разрезаемых листов;

 

Для расчета мы берем сплавы титана

Толщина листов = 4мм

Т=4 ч/день

Д = 6000ч ч/год

 

1) Валовые выбросы диоксида титана (т/год).

Кi=139,0 г/ч

 

B(диоксида титана)=4ч * 139,0г/ч * 6000 ч/год=3336000г/год = 3,336т/год

 

2) Валовые выбросы оксида  хрома (т/год).

Кi=0.5г/ч

 

B(оксида хрома)=4ч * 0,5 г/ч * 6000 ч/год =12000г/год = 0,012 т/год

 

3) Валовые выбросы оксида марганца (т/год).

Кi=0.5г/ч

 

B(оксида марганца)=4ч * 0,5 г/ч *6000 ч/год = 12000г/год = 0,012 т/год

 

4) Валовые выбросы окиси  углерода (т/год).

Кi=59,9г/ч

 

B(окиси углерода)=4ч * 16,8г/ч * 6000 ч/год =403200г/год = 0,4032т/год

 

5. Валовые выбросы диоксида азота (т/год).

Кi=59,9г/ч

 

B(диоксида азота)=4ч * 5,6г/ч * 6000 ч/год =134400г/год =0,1344т/год

Раздел 4. Мероприятия по сокращению загрязнения окружающей среды.

 

   

    Для решения задачи  очистки удаляемого воздуха от  аппаратов газовой резки металлов  явилось создание новейших фильтрующих  материалов.