Подбор аппарата очистки выбросов гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»

ФГБОУ ВПО КГТУ Кафедра безопасности жизнедеятельности Расчетно-графическая работа по дисциплине: Промышленная экология тема: Подбор аппарата очистки выбросов гальванического участка цеха № 41 ОАО ПСЗ «Янтарь»

Калининград, 2011

Введение

Коренное решение проблемы защиты окружающей среды от выбросов промышленных предприятий состоит в создании замкнутых технологических циклов (безотходных систем). Однако их разработка и внедрение требуют новых технологических и конструктивных решений, а также больших капиталовложений. В современных условиях часто используют способы защиты окружающей среды от вредных веществ, заключающиеся в их улавливании или обезвреживании в специальных аппаратах. Однако и такие решения возможны не во всех случаях. К сожалению, до настоящего времени одним из распространенных способов снижения концентраций вредных веществ в атмосфере от вентиляционных и технологических выбросов является их рассеивание в атмосфере.

В воздух нашего города с выбросами промышленных предприятий и транспорта за год поступают сотни, а иногда и тысячи тонн различных вредных веществ. В городе с населением 394 тыс. жителей среднее содержание в воздухе бензапирена и сероуглерода превышает норму более чем в 5 раз. Средние за год концентрации пыли, двуокиси азота, аммиака примерно на уровне или чуть выше нормы.

Экологическая безопасность атмосферы, минимизация выбросов загрязняющих веществ может быть обеспечена применением методов обезвреживания загрязнителей или использованием безотходных технологий, а также разработка очистных сооружений.

Проблема охраны окружающей среды носит глобальный характер и поэтому должна решаться не только применительно к конкретному предприятию или производственному циклу. Планируя дальнейшее развитие индустриального производства, необходимо оценивать эффективность его развития не только с позиций интересов данного предприятия, его экономической выгоде, но и с позиций интересов общества, безопасности окружающей среды.

1. Анализ экологической деятельности гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»

Гальванотехника — одно из производств, серьезно влияющих на загрязнение окружающей среды, в частности ионами тяжелых металлов, наиболее опасных для биосферы.

Гальваника — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д. Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности изделия. В качестве электролита используется раствор солей наносимого металла. Само изделие является катодом, анод — металлическая пластина. При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла.

Основные процессы гальванического участка цеха № 41:

— химическое оксидирование;

— травление;

— химическое обезжиривание;

— химическое пассивирование;

— фосфатирование;

— цинкование;

— кадмирование;

— меднение.

По уровню загрязнения окружающей среды районы гальванических производств сопоставимы с такими крупнейшими источниками экологической опасности, как химическая промышленность.

Воздействие гальванического производства на окружающую среду имеет три направления:

— выбросы вредных веществ в атмосферный воздух вытяжной вентиляцией;

— образование сточных вод, содержащих токсичные компоненты;

— образование твердых токсичных отходов.

1.1 Загрязнение атмосферного воздуха

Технологические процессы нанесения электрохимических покрытий включают в себя ряд последовательных операций: электрохимическое или химическое обезжиривание, травление, рыхление, шлифование и полирование, декапирование, нанесение покрытий.

Все эти операции сопровождаются выделением в воздух помещения и в атмосферу различных загрязняющих веществ. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот и др.

Основные выделяющиеся загрязняющиеся вещества: аэрозоли щелочей, кислот, солей металлов, а также пары аммиака, оксида азота, хлористого и фтористого водорода, цианистый водород.

В зависимости от процесса состав загрязняющих веществ может изменяться. Так, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, при проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей.

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления.

По результатам аттестации рабочих мест гальванического участка были выявлены химические вещества, концентрация которых превышает предельно допустимые значения (таблица 1).

Таблица 1 — Фактические и нормативные значения вредных веществ

Оборудование для очистки выбросов от вредных загрязняющих веществ не установлено.

Экологическая безопасность атмосферы, минимизация выбросов загрязняющих веществ может быть обеспечена применением методов обезвреживания загрязнителей или использованием безотходных технологий, а также разработка очистных сооружений.

1.2 Загрязнение гидросферы

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод.

Гальванические стоки проходят физико-химическую очистку, с первоначальной обработкой сточных вод растворами химреагентов и последующей флотацией загрязняющих компонентов на установке напорной флотации MINICELL типа MNC-6, а также доочистку осветленной воды на самопромывном фильтре KS, типа KS-3.2 компании «KWI», что обеспечивает полный возврат промывной воды в ванну нанесения покрытий.

Таким образом, сброс в водные объекты (р. Преголя) гальванический участок № 41 не производит.

Хозяйственно-бытовые стоки сбрасываются в городской коллектор через выпускные колодцы.

1.3 Загрязнение литосферы

Все оборудование очистных сооружений сточных вод от гальванического участка располагается внутри корпуса на месте станции нейтрализации. При этом образуются отходы производства (гальванический шлам) от обезвоживания флотошлама в специальных нетканых мешках.

На территории корпуса выделено специальное место для временного хранения отходов перед отправкой их на городской полигон утилизации промышленных отходов.

2. Постановка задачи

Проанализировав экологическую деятельность гальванического участка цеха № 41, считаю актуальным разработать систему очистки выбросов от вредных загрязняющих веществ, так как сточные воды не поступают в водные объекты, твердые отходы вывозятся на городской полигон утилизации промышленных отходов, а оборудование для очистки выбросов от вредных загрязняющих веществ не установлено.

Исходя из вышесказанного и с учетом результатов аттестации рабочих мест гальванического участка цеха № 41, считаю, что необходимо подобрать аппарат очистки выбрасываемого воздуха от туманов и паров щелочей и кислот.

3. Выбор метода и аппарата очистки выбросов гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»

гальванический цех загрязнение очистка Кардинальным решением проблемы охраны окружающей среды является сокращение и полная ликвидация выбросов в атмосферу вредных веществ. Для предотвращения и максимального снижения выбросов в атмосферу вредных веществ должны быть использованы наиболее современные технологические процессы и методы очистки, соответствующие современному научно-техническому прогрессу.

Очистку отсасываемого воздуха от вредных веществ осуществляют различными способами. Часть вредных веществ, выделяющихся в виде аэрозолей, оседает на пути от борта ванны до вытяжного центра. В вытяжном центре улавливают оставшиеся вредные вещества из удаляемого воздуха перед выбросом его в атмосферу.

Очистка воздуха от пыли осуществляется в пылеуловителях различной конструкции.

Для очистки воздуха от аэрозолей, паров и газов вредных веществ применяют разного рода аппараты — конденсаторы, абсорберы, волокнистые фильтры, ионитные фильтры и др.

При выборе метода очистки в первую очередь учитывают агрегатное состояние загрязняющего вещества. По агрегатному состоянию загрязняющие вещества бывают: в твердом состоянии (взвешенные частицы); в газообразном состоянии (оксиды серы, оксиды азота) и в жидком состоянии (пары воды).

Классификация методов и аппаратов очистки в зависимости от агрегатного состояния приведена в таблице 2.

При выборе очистного оборудования учитывают эффективность его очистки, капитальные затраты, эксплуатационные расходы, надежность работы, удобство обслуживания, легкость контроля, доступность ремонта, занимаемую площадь, расходы электроэнергии, воды и реагентов.

На основании выше сказанного и в связи с тем, что при химическом обезжиривании, химическом оксидирование, травлении воздух загрязняется жидкими аэрозолями (туманами), брызгами и парами щелочей и кислот, можно сделать вывод о том, что необходимым для нас методом очистки являются электрические, механические и сорбционные методы, а подходящими аппаратами являются:

— пенные аппараты;

— волокнистые фильтры;

— абсорбционные волокнистые фильтры ФАВ;

— мокрые электрофильтры.

Таблица 2 — Классификация методов и аппаратов очистки промышленных выбросов

3.1 Пенные аппараты

Интенсифицированный пенный аппарат со стабилизатором пенного слоя (рисунок 1) является усовершенствованной конструкцией пенного аппарата. Он представляет собой корпус прямоугольного или круглого сечения 1, в котором устанавливается горизонтальная рабочая решетка 2, имеющая круглые или щелевые отверстия.

Рисунок 1 — Интенсифицированные пенные аппараты со стабилизаторами:

а — с одним стабилизатором; б — с двумя стабилизаторами; 1 — корпус; 2 — рабочая противоточная решетка; 3 — стабилизатор пены; За — дополнительный стабилизатор; 4 — оросительное устройство; 5 — брызгоуловитель.

На решетку устанавливают стабилизитор пены 3, представляющий собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин. Воздух поступает в аппарат через патрубок в подрешеточное пространство и, пройдя через решетку, при взаимодействии с жидкостью, поступающей из оросительного устройства 4, образует слой подвижной пены. Очищенный воздух проходит через брызгоуловитель 5 и выходит из аппарата через верхний патрубок. Отработанная жидкость протекает через отверстия решетки и отводится по сливному штуцеру. Корпус аппарата имеет расширение в верхней части для снижения брызгоуноса и уменьшения гидравлического сопротивления в каплеуловитеде.

3.2 Волокнистые фильтры

Волокнистые фильтры типа ФВГ-Т предназначены для санитарной очистки аспирационного воздуха ванн оксидирования и травления, содержащего туман и брызги электролита в виде смеси хромовой (концентрацией до 250 г/л СгО3) и серной (концентрацией до 2,5 г/л) кислот (рис. 2).

Рисунок 2 — Волокнистый фильтр типа ФВГ-Т:

а — исполнения I, VI, VII; 1 — камера выхода воздуха; 2 — люк; 3 — корпус; 4 -камера входа воздуха; 5 — кассета; 6 — монтажный люк; 7 — промывное устройство; б — исполнения VIII и IX.

Внутри корпуса фильтра размещена кассета с фильтрующим материалом, наложенным на каркас и прижатым прижимной решеткой из пруткового материала. Кассеты изготовлены в виде вертикально расположенных складок. Установка и смена кассет осуществляются через монтажный люк.

Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости. По достижении перепада давления 500 МПа фильтр подвергается периодической промывке (обычно 1 раз в 15 — 30 суток) с помощью переносной форсунки, вводимой через люк.

3.3 Абсорбционные волокнистые фильтры ФАВ

Фильтры предназначены для очистки и обезвреживания воздуха рабочих помещений от газообразных примесей и растворимых аэрозольных частиц. Температура воздуха — до 60 °C (рис. 3).

Рисунок 3 — Абсорбционный волокнистый фильтр типа ФАВ:

1 — крышка; 2 — корпус; 3 — штуцер для заливки раствора; 4 — шаровая насадка; 5 — опорные лапы; 6 — устройство для слива раствора; 7 — фильтрующий элемент; 8 — штуцер для контроля уровня раствора.

Загрязненный воздух через входной патрубок поступает в нижнюю часть корпуса, проходит через опорно-распределительную решетку и, захватывая поглотительный раствор, образует газожидкостную среду, в которой свободно перемещается шаровая насадка, и затем проходит через фильтрующий элемент. Периодичность промывки фильтра, смены поглотительного раствора и его нейтрализации устанавливается в процессе пусконаладочных работ в зависимости от вида улавливаемого вещества.

3.4 Мокрые электрофильтры

Электростатическая очистка газов служит универсальным средством, пригодным для любых аэрозолей, включая туманы кислот, и при любых размерах частиц. Метод основан на ионизации и зарядке частиц аэрозоля при прохождении газа через электрическое поле высокого напряжения, создаваемое коронирующими электродами. Осаждение частиц происходит на заземленных осадительных электродах. Промышленные электрофильтры (рис. 4) состоят из ряда заземленных пластин или труб, через которые пропускается очищаемый газ. Между осадительными электродами подвешены проволочные коронирующие электроды, к которым подводится напряжение 25−100 кВ.

Рисунок 4 — Схема трубчатого электрофильтра:

1 — направляющие лопатки; 2 — коронирующие электроды; 3 — дроссельный клапан; 4 — изоляторные коробки; 5 — подача воды периодической промывки; 6 — то же, непрерывной промывки; 7 — осадительные электроды; 8 — газораспределительные решетки; 9— гидрозатвор; 10 — сбросные лотки.

4. Разработка технологической схемы очистки выбросов гальванического участка цеха № 41 ОАО ПСЗ «Янтарь»

Исходя из существующих условий, схемы расстановки ванн и свободных площадей гальванического участка цеха № 41, для санитарной очистки аспирационного воздуха ванн оксидирования, обезжиривания и травления, принимаем волокнистые фильтры типа ФВГ-Т исполнения I (рис. 5).

Рисунок 5 — Волокнистый фильтр типа ФВГ-Т исполнения I:

1 — камера выхода воздуха; 2 — люк; 3 — корпус; 4 -камера входа воздуха; 5 — кассета; 6 — монтажный люк; 7 — промывное устройство.

Основные характеристики и габаритные размеры приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Характеристика и габаритные размеры волокнистых фильтров типа ФВГ-Т исполнения I

Исходя из того, что пропускная способность вентилятора вытяжной вентиляции L=4300 м3/ч, принимаем волокнистый фильтр ФВГ-Т-0,37-I.

Условное обозначение типоразмера фильтра: Ф — фильтр; В — волокнистый; Г — для гальванических ванн; Т — титан (материал корпуса); цифры — площадь фильтрующей поверхности (м2); римская цифра — вариант исполнения.

Внутри корпуса фильтра размещена кассета с фильтрующим материалом, наложенным на каркас и прижатым прижимной решеткой из пруткового материала. Кассеты изготовлены в виде вертикально расположенных складок. Установка и смена кассет осуществляются через монтажный люк.

Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости. По достижении перепада давления 500 МПа фильтр подвергается периодической промывке (обычно 1 раз в 15 — 30 суток) с помощью переносной форсунки, вводимой через люк.

Фильтрующий материал — иглопробивной войлок, состоящий из волокон диаметром 70 мкм; толщина слоя 4−5 мм.

Техническая характеристика: температура очищаемого воздуха 5−90°С; разрежение в аппарате не более 700 Па; гидравлическое сопротивление 150−500 Па; степень очистки воздуха не ниже 96−99%; оптимальная скорость фильтрации 3−3,5 м/с; расход воды на разовую промывку 1 м² поверхности 200−300 л; давление промывной воды 100−200 кПа; время промывки 10−15 мин.

Присоединительные размеры волокнистого фильтра ФВГ-Т-0,37-I приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Присоединительные размеры волокнистого фильтра ФВГ-Т-0,37-I

Основные преимущества фильтров: простота обслуживания (легкая замена фильтрующего материала); небольшие габариты; наличие встроенного гидрозатвора; возможность очищать воздух от аэрозольных частиц кислот, щелочей, солей и их паров.

Фильтр устанавливается в воздуховоде от бортовых отсосов ванн химического оксидирования и обезжиривания, травления до вентилятора внутри помещения для облегчения доступа к фильтру, очистки и смены фильтрующей кассеты.

Заключение

Проанализировав экологическую деятельность гальванического участка цеха № 41 ОАО ПСЗ «Янтарь», было выявлено, что особое внимание необходимо уделить очистке выбрасываемого в атмосферу воздуха. Сооружения для очистки выбросов не установлены, так как предприятие находится в промышленной зоне, и концентрация вредных веществ для жилой застройки, за счет рассеивания, не превышает предельно допустимых значений.

Но наличие выбросов вредных веществ, которые сами по себе вредны для здоровья человека и окружающей среды, и возможность суммарного их накопления в атмосферном воздухе за счет суммарных выбросов от других предприятий, приводит к мысли о том, что необходима установка газопылеочистного оборудования.

По результатам аттестации рабочих мест установили, что прежде всего необходимо очищать выбросы паров щелочей и кислот, так как их фактическая концентрация в выделяемом воздухе превышает предельно допустимую концентрацию для атмосферного воздуха.

Подобранный в ходе работы волокнистый фильтр ФВГ-Т-0,37-I обеспечивает очистку выбросов на 96−99%. Таким образом, после установки фильтра концентрация вредных веществ в выбрасываемом воздухе не будет превышать предельно допустимых значений, что будет способствовать улучшению состояния экологической обстановки, как внутри самого предприятия, так и за его пределами.

Список использованных источников

1. Промышленная экология Н. В. Погожева: Учебное пособие. — Калининград: КГТУ, 2003 — 93с

2. Справочник по пыле и золоулавливанию А. А. Русанов — М, 1983

3. http://www.eco-technologes.ru 4 http://www.woodtechnology.ru