Очистка вредных выбросов в атмосферу. 
Производственное освещение

1. Теоретическая часть

1.1 Очистка вредных выбросов в атмосферу. Основные способы очистки

1.2 Нормирование выбросов

2. Расчетная часть

2.1 Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности. Качество воздушной среды. Микроклимат помещений Задача 1.

Задача 2.

2.2 Производственное освещение. Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока Задача 1.

2.3 Производственный шум.

Задача 1.

2.4 Электромагнитные поля и излучения.

Задача 1

Задача 2

Список используемой литературы

1. Теоретическая часть

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

Основные источники загрязнения воздушной среды:

· промышленные предприятия, в частности химические нефтехимические, металлургические заводы;

· теплогенерирующие установки: тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные;

· транспорт, в первую очередь автомобильный.

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

Без специальных мероприятий по снижению загрязнения воздуха выбросы могут стать источником серьезного ухудшения экологической обстановки, а расширение производств и постоянный рост объемов транспортных средств только усугубляют сложившуюся обстановку.

Основной вклад в загрязнение воздуха промышленными газовыми выбросами вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.

Способы очистки газовых выбросов в атмосферу:

· Адсорбционный— вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости— щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки — необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.

· Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.

· Каталитический— пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т. д.). Напомним, что катализаторы— это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.

Применение тех или иных методов зависит от физико-химических свойств загрязняющего вещества, его агрегатного состояния, концентрации в очищаемой среде. Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционно-окислительный метод или каталитическое окисление).

Установка аспирации вредных выбросов в атмосферу Предлагаемое устройство концентрирует плотный поток пыли с воздухом, отделяет его от основного потока чистого воздуха и направляет его в циклон или кассетный циклон, но воздуха при этом поступает в пылеуловительное устройство на несколько порядков меньше, чем его в основном потоке. Относительно очищенный воздух из пылеосадительного устройства (циклона) вновь поступает в пылеотделитель и снова участвует в процессе пылеотделения и так многократно.

Пыле-газоочистки на промышленных предприятиях и в тоннелях — газоразрядный очистной комплекс «ГРОК».

Газоразрядный очистной комплекс «ГРОК» предназначен для очистки выбросов от твердых частиц и вредных газообразных веществ:

· неорганические вещества: оксиды углерода, оксиды и диоксиды азота, диоксид серы, озон;

· органические вещества: углеводороды, метан, бензин нефтяной;

· ароматические соединения: бензол, толуол, параксилол, стирол;

· полициклические ароматические соединения: нафталин, бензапирен;

· кислородсодержащие органические вещества: формальдегид, ацетальдегид, фенол, сажа (углерод С);

· пылевых частиц с медианным размером более 5 мкм: пыль угольных шахт, металлургические крупные пыли и возгоны, пыльца растений, споры, сажа, пух;

· пыли с медианным размером частиц 1−3 мкм: возгоны оксидов цинка, мелкая пыль, масляные аэрозоли;

· частиц размером менее 1 мкм: природный туман, смоляной туман, аэрозоли химических производств, пыль при шлифовке.

. В системах газоочистки «ГРОК» применяется технология плазмо-каталитической очистки воздуха, лежащая в основе ряда серийно выпускаемых промышленных газоочистных установок. Плазмо-каталитический метод газоочистки — это довольно новый способ очистки, объединяющий в себе два известных метода — плазмохимический и каталитический.

Рисунок 1- Типовой пример комплекса газоочистки — «ГРОК»:

выброс очистка искусственный освещение

Плазмо-каталитическая очистка воздуха является наиболее эффективной и экономичной современной технологией газоочистки.

Газоочистка проводится в несколько этапов:

· 1 ступень — грубая очистка от пыли и взвешенных частиц.

· 2 ступень — тонкая очистка от взвешенных частиц и аэрозолей.

· 3 ступень — плазмохимическое разрушение вредных компонентов вентиляционных выбросов.

· 4 ступень — каталитическое разложение газообразных загрязнителей.

· 5 ступень — финишная очистка, нейтрализация технологического озона и конверсия остаточного содержания угарного газа.

После финишного блока, очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Эффективность очистки по результатам проведенных испытаний независимой экспертизой «Ростехнадзора» составляет:

· 81,5% от оксидов углерода СО;

· 83,6% от окислов азота NOх: суммарное содержание окси азота (NO) и двуокиси азота (NO2) в пересчете на NO2) — продукты окисления азота воздуха.

· 80−95% от пылевых частиц с медианным размером более 5 мкм (пыль угольных шахт, металлургические крупные пыли и возгоны, пыльца растений, споры, сажа, пух)

· 45−60% от пыли с медианным размером частиц 1−3 мкм (возгоны оксидов цинка, мелкая пыль, масляный аэрозоль)

· 20% от частиц размером менее 1 мкм (природный туман, смоляной туман, аэрозоли химических производств, пыль при шлифовке).

· Прочие

Отличительные особенности данного комплекса:

· Газоочистной комплекс состоит из отдельных модулей.

· Температура рабочего состояния: предельная наибольшая: плюс 40 °C предельная наименьшая: минус 30 °C.

· производительность по воздуху: от 600 000 м3/час до 1 200 000 м3/час

· невзрывоопасно;

· не пожароопасно;

· Общая эффективность очистки: 75−98%;

· Индивидуальное конструктивное решение позволяет монтировать комплекс ГРОК на малых площадях;

· Комплекс ГРОК в промежуточной фазе очистки синтезирует озон, поэтому параллельно с очисткой воздуха от вредных токсичных веществ происходит и глубокая бактериальная дезинфекция воздуха;

· Система проста в эксплуатации.

1.2 Нормирование выбросов В целях обеспечения требуемой чистоты состояния атмосферного воздуха должно осуществляться нормирование (ограничение) выбросов вредных (загрязняющих) веществ, поступающих в атмосферу в результате антропогенной деятельности.

Концепция нормирования выбросов базируется на двух основных подходах.

Первый подход ориентирован непосредственно на источник выделения (выброса) загрязняющих веществ в атмосферу, при этом нормируются основные параметры конкретного источника, меры по уменьшению выбросов определяются исключительно исходя из критериев, основанных на параметрах конкретного источника, таких, как минимальные (предельные) значения выбросов, стоимость мер по их достижению и т. д. При данном подходе не устанавливается четкой взаимосвязи с экологическими последствиями выбросов.

Второй подход ориентирован на результаты воздействия. В рамках этого подхода определяется требуемая степень снижения негативного воздействия выбросов, исходя из фактических результатов воздействия выбросов из конкретного источника на наиболее уязвимые составляющие экосистемы. Для количественного определения степени снижения выбросов выполняются детальные оценки негативного влияния выбросов на основе баз данных о параметрах выбросов, применяемых технологиях и мероприятиях по снижению выбросов, а также состоянии воздушного бассейна и метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника.

На первом подходе основаны многие международные соглашения. Справедливость в нем достигается за счет установления «Равного процента», на который все стороны — участники данного проекта — должны единообразно снизить уровни своих выбросов. Недостаток данного подхода состоит в том, что тяжесть бремени для разных стран неодинакова (поскольку данный подход не учитывает различий в структуре источников выбросов и вытекающих из этого различий в расходах).

Этот подход, основанный на применении нормативов выбросов, используется рядом стран Западной Европы в рамках национальных экологических программ, а также в рамках международного сотрудничества. При этом подходе ограничения выбросов из источников регламентируются определенными предельными значениями (нормативами).

Указанные предельные значения определяются, исходя из наличия и стоимости технических мер сокращения выбросов из конкретных источников. В прошлом в различных международных соглашениях использовались предельные значения выбросов, определенные, исходя из концепций «наилучшей имеющейся технологии» (НИТ) или «наилучшей имеющейся технологии, не связанной с чрезмерными затратами» (НИТНЧЗ).

Основным преимуществом данного подхода является то, что промышленность во всех странах ориентируется на единые технические стандарты, независимо от экологической обстановки в конкретной стране.

Главным недостатком данного подхода является отсутствие гарантий того, что указанные меры являются адекватными для предотвращения экологического ущерба, и что выбранная совокупность мер обеспечит снижение ущерба экономически эффективным образом, т. е. при наименьших затратах будет получен наибольший экологический эффект.

Поэтому у нас в стране уже в течение более 20 лет развивается второй подход к нормированию выбросов, при котором для количественного определения степени снижения выбросов выполняются детальные оценки негативного воздействия выбросов на основе баз данных о параметрах выбросов, применяемых технологиях и мероприятиях по снижению выбросов, а также состоянии воздушного бассейна и метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника. При нормировании выбросов устанавливаются нормативы предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) для каждого источника и предприятия в целом.

На первом этапе работ по нормированию выбросов нормативы ПДВ (ВСВ) разрабатывались для основных загрязнителей-предприятий. В последние годы в результате структурных изменений в экономике и промышленности страны происходит разукрупнение производственных объектов, перепрофилирование производств, на территориях крупных промышленных предприятий размещаются десятки мелких производств разного профиля. Это приводит к увеличению как числа источников загрязнения атмосферы, так и спектра поступающих в атмосферу вредных веществ.

К настоящему времени степень охвата предприятий и объектов, имеющих источники загрязнения атмосферы (ИЗА), работами по нормированию выбросов составляет более 85%. Причем основная работа сейчас идет за счет вовлечения в систему нормирования вновь образуемых мелких предприятий и объектов (в т.ч. мелкого бизнеса и транспортной инфраструктуры).

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности. Качество воздушной среды. Микроклимат помещений Задача 1

Определить потребный воздухообмен L в помещении, если в результате технологического процесса выделяется моноксид углерода в количестве G₁ г/ч и избыточное тепло в количестве Q₁ ккал/ч. Температура приточного воздуха равна 18 ^оС, температура в рабочей зоне равна t₁. Высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки равна 3 м. В приточном воздухе моноксида углерода не содержится.

Примечания:

1) ПДК_СО=20 мг/м³;

2) плотность воздуха с_возд=1,29 кг/м³, удельная теплоемкость воздуха с_{уд возд.}= 0,24 кал/г· К.

Дано:

G₁ = 21,5 г/ч

Q₁=2250 ккал/ч

t_прит=18 ^оС

t₁=21 ^оС

h=3м ПДК_СО=20 мг/м³;

с_возд=1,29 кг/м³,

с_{уд возд.}= 0,24 кал/г· К.

Решение:

Потребный воздухообмен L_Q м^3/ч, для отвода избыточной теплоты рассчитывается по формуле:

где Q — избыточное количество теплоты, Дж/ч или кал/ч;

с — теплоемкость воздуха, Дж/(кг· К) или кал/(г· К);

— плотность воздуха, кг/м³ (= 1,29 кг/м³);

t_выт — температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;

t_прит — температура приточного воздуха, °С.

Температура вытяжного воздуха t_выт определяется по выражению:

где t_рз — температура воздуха в рабочей зоне, ⁰С;

t — температурный градиент по высоте, ⁰С/м (t=1 ⁰С/м);

Н — высота вытяжных отверстий над уровнем пола или рабочей площадки, м.

t_выт= 21+1*(3−2)=22 ⁰С

=1817,4 м³/ч.

Потребный воздухообмен, L_ВВ м³/ч, для удаления вредных веществ рассчитывается по формуле:

где G — количество выделяемого вредного вещества мг/ч;

q_выт — концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе, мг/м³;

q_прит — концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м³.

По санитарным нормам концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе не должна превышать его предельно допустимую концентрацию, т. е. q_выт? ПДК, а концентрация вредного вещества в приточном воздухе должна быть q_прит? 0,3ПДК.

Следовательно,

= 1075 м³/ч Ответ:

L_Q = 1817 м³/ч

L_BB = 1075 м³/ч Задача 2

Оценить пригодность цеха (т.е. соответствие потребного и фактического воздухообмена: цех пригоден для работы, если рассчитанное значение фактического воздухообмена не меньше значения потребного воздухообмена) объемом V м³ для выполнения работ, в ходе которых выделяется G₂ г/ч моноксида углерода СО, G₃ г/ч этилена С₂Н₂, G₄ г/ч аммиака NH_{3 ,} G₅ г/ч диоксида серы SO₂, а также Q₂ кДж/ч избыточного тепла. Вентиляционная система обеспечивает полную замену воздуха в цехе К = 5 раз в течение часа. Температура приточного воздуха равна 22 ⁰C, температура в рабочей зоне равна t₂ ⁰C. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5 м от рабочей площадки.

Примечания:

1) ПДК_СО=20 мг/м³; ПДК_С2Н2 = 1 мг/м³; ПДК_NH3=20 мг/м³; ПДК_SО2=10 мг/м³;

2) плотность воздуха с_возд=1,29 кг/м³, удельная теплоемкость воздуха с_{уд возд.}= 1005,6 Дж/кг· К.

3) аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации;

4) считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной 0,3ПДК.

Дано:

V =1500 м³

G_СO = 79,5 г/ч

G_C2H2 = 6,5 г/ч

G_NH3 =115 г/ч

G_SO2= 25 г/ч

Q₂=1550 кДж/ч

t_прит = 22⁰С

t_р.з. = 26⁰С Н= 5 м ПДК_СО=20 мг/м³

ПДК_С2Н2 = 1 мг/м³;

ПДК_NH3=20 мг/м³

ПДК_SО2=10 мг/м³

с_{уд возд.}= 1005,6 Дж/кг· К.

Решение:

Потребный воздухообмен L_Q м^3/ч, для отвода избыточной теплоты рассчитывается по формуле:

где Q — избыточное количество теплоты, Дж/ч или кал/ч;

с — теплоемкость воздуха, Дж/(кг· К) или кал/(г· К);

— плотность воздуха, кг/м³ (= 1,29 кг/м³);

t_выт — температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;

t_прит — температура приточного воздуха, °С.

Температура вытяжного воздуха t_выт определяется по выражению:

где t_рз — температура воздуха в рабочей зоне, ⁰С;

t — температурный градиент по высоте, ⁰С/м (t=1 ⁰С/м);

Н — высота вытяжных отверстий над уровнем пола или рабочей площадки, м.

t_выт= 26+1*(5−2) = 29 ⁰С

=170,7 м³/ч.

Фактический воздухообмен определим по формуле:

L_ф = k*V,

Где k — количество полных замен воздуха в цехе в течении часа;

Vобъём цеха.

Получим следующее значение:

L_ф = 5*1500=7500 м³/ч.

Определим значение потребного воздухообмена для каждой концентрации вредных веществ в воздухе. Так как необходимо, считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной нулю, формула преобразуется в следующий вид:

Таким образом получим:

1. потребный воздухообмен для монооксида углерода СО:

2. потребный воздухообмен для этилена :

3. потребный воздухообмен для аммиака :

4. потребный воздухообмен для диоксида серы :

5. так как аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации:

Для оценки пригодности цеха используем следующее условие:

L_ф < L_{вв макс}, 7500 >11 785, неравенство не выполняется, значит данный цех не пригоден.

2.2 Производственное освещение. Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока Задача 1

Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении, где проводятся работы, соответствующие разряду X зрительных работ. Размеры помещения: длина 6 м, ширина 3 м, высота подвеса светильника 2,15 м, коэффициенты отражения стен и потолка соответственно равны 50% и 70%. Принять коэффициент запаса К=1,3, коэффициент неравномерности Z=1,1. Число ламп в светильнике n равно 2.

Дано:

а= 6 м б= 3 м

h_п=2,15 м

_с =50%

_п = 70%

К = 1,3

Z = 1,1

n = 2

Разряд работы — очень высокой точности.

Решение:

Индекс помещения i определяется по выражению:

где a и b — основные размеры (длина и ширина) помещения, м.

Для расчета задаются числом светильников N:

где S — площадь помещения, м²;

L — расстояние между опорами светильников, м (L = 1,75· h_п);

M — расстояние между параллельными рядами светильников, м (M? 0,6· h_п);

h_п — высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м, определяется по формуле.

Основное уравнение метода:

где F — световой поток лампы, лм;

E_Н — минимальная нормируемая освещенность (определяется по СниП 23−05−95(2003) «Естественное и искусственное освещение»);

S — площадь помещения, м²;

К — коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1,2…1,5);

Z — отношение средней освещенности к минимальной (для люминесцентных ламп принимается Z = 1,1);

N — число светильников, шт.;

n — число ламп в светильнике;

— коэффициент использования светового потока (в процентах %), т. е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, равный 32.

лм Выбрали лампу типа ЛД 80, необходимо найти ДF — величину отклонения рассчитанного значения светового потока лампы от ее фактического светового потока:

где F_ф — фактический световой поток лампы, лм

F_р — рассчитанный световой поток лампы, лм.

На практике допускаются отклонения светового потока выбранной лампы от расчетного до -10% и +20%. Величина отклонения попадает в допустимый диапазон, значит для данного помещения необходимо 4 светильника по две лампы типа ЛД 80.

2.3 Производственный шум Задача 1

Определить верхний и нижний граничные частоты для октавы со среднегеометрической частотой f_СГ = 500 Гц.

Октавная полоса — полоса частот, в которой верхняя граничная частота fв равна удвоенной нижней частоте fн, т. е. fв/fн = 2.

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой f_СГ:

fн = 500/

fн=357 Гц

fв=2* fн=357*2=714 Гц Ответ: верхняя граничная частота равна 714 Гц, нижняя граничная частота равна 357 Гц.

2.4 Электромагнитные поля и излучения Задача 1

Считается, что наиболее вредными для человеческого организма являются электромагнитные излучения с длиной волны 20−30 см. Какова частота этих волн? Какие параметры нормируются для этого диапазона?

Решение:

Частота волны определяется по следующей формуле:

где с — скорость света в вакууме ;

— длина волны, Определим частоты волн для крайних точек диапазона длин волн :

Таким образом получаем, что для диапазона длин волн соответствует следующий диапазон частот .

Задача 2

Действующее значение напряженности электрического поля, измеренное на расстоянии 1 м от экрана телевизора, оказалось равным Е В/м. Эффективным способом защиты от электромагнитных излучений является защита расстоянием. Считая, что напряженность Е убывает с расстоянием пропорционально кубу, определить, на каком расстоянии будет измерено принимаемое рядом исследователей за безопасное значение Е_доп.= 0,5 В/м? Чему равно Е на расстоянии х=2 м и на рекомендуемом гигиенистами расстоянии 4 м?

Решение:

Так как напряженность Е убывает с расстоянием пропорционально кубу, определим на каком расстоянии будет измерено принимаемое рядом исследователей за безопасное значение Е_доп.= 0,5 В/м:

Так же определим напряженность Е на различных расстояниях от экрана телевизора:

И в заключении определим напряженность Е на рекомендуемом расстоянии просмотра телевизора :

Таким образом, получим, что напряженность убывает с увеличением расстояния от источника излучения, в данном случае — телевизора. Наиболее рекомендуемое расстояние r = 4 м предпочтительнее, так как является оптимальным вариантом, при котором обеспечивается наиболее комфортный просмотр ТВ, а так же происходит не значительное значение действующего напряжения.

Список используемой литературы

1. Т. А. Хван, П. А. Хван. Основы безопасности жизнедеятельности. Ростов н/Дону: Феникс, 2000. -384 с.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая А. Ф. Козьяков и др.; Под общ. Ред. С. В. Белова. 4-е изд. — М.: Высшая школа, 2006. — 606 с.

3. Безопасность жизнедеятельности. Учебник под ред. Проф Э. А. Арустамова — М.: Издательский дом «Дашков и К°», 2000.

4. Нормативно-методическая документация по охране труда, ГОСТы.

5. Мастрюков Б. С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник

для вузов. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 336 с.