ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАюЩУю

74 /
3 (67), 2012 А. М. Лазаренков, С. А. Хорева, БНТУ
ТУ
Sources of harmful substances discharge from sources of casting houses are given. Distribution of harmful
substances discharge into atmosphere by areas of casting
houses and casting houses with various types of production is given.
УДК 621.74:658.382
литейных цехов мелкосерийного производства
(около 66%), где в качестве плавильных агрегатов
применяются вагранки открытого типа. И совершенно иная картина имеет место в цехах массового производства (около 37%), где плавильные
агрегаты (вагранки, электродуговые печи) снабжены эффективными системами очистки.
Основными источниками пыли в цехах массового производства являются обрубочно-очистные
отделения, которые выбрасывают в атмосферу 1/4
всей пыли при высоком коэффициенте загрузки
очистного оборудования. Аналогичное положение
отмечается и в смесеприготовительных отделениях этих цехов (около 11%), где осуществляется
подготовка формовочных материалов и приготовление смесей. Причем значительная запыленность
воздуха рабочих мест указанных выше участков
по
з
ит
о
ри
й
Оценку выбросов вредных веществ от источников литейных цехов проводили с учетом характера производства и долевого участия различных
участков литейных цехов в выбросах. Исследования проводили по всем выбрасываемым вредным
веществам с учетом применяемых технологических процессов, используемого оборудования и характера производства. В табл. 1 приведено распределение выбросов вредных веществ в окружающую среду по участкам литейных цехов.
Изучение результатов исследований показало,
что основные источники пыли в литейных цехах –
это плавильно-заливочные (в среднем 50,2%), обрубочно-очистные (18,7%), смесеприготовительные (7,8%) и выбивные (9,1%) участки. При этом
значительные количества выбрасываемой пыли
отмечаются в плавильно-заливочных отделениях
БН
ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ОТ ИСТОЧНИКОВ
ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ
Т а б л и ц а 1. Распределение выбросов вредных веществ в атмосферу по участкам литейных цехов
Характер
производства
литейного цеха
плавильнозаливочный
Массовый
Серийный
Мелкосерийный
4,78
4,07
2,78
37,49
46,93
66,21
Массовый
Серийный
Мелкосерийный
3,08
2,62
0,87
58,50
76,01
88,07
Массовый
Серийный
Мелкосерийный
0,66
0,42
0,39
70,23
78,16
84,52
Ре
шихтовый
Массовый
Серийный
Мелкосерийный
3,30
4,37
5,49
Валовые выбросы вредных веществ по участкам литейных цехов,%
смесеприготовительный
стержневой
Пыль
9,38
7,35
8,83
5,09
5,06
3,24
Углерода оксид
1,25
3,24
1,56
2,16
1,91
1,32
Азота диоксид
0,28
8,86
0,21
6,42
0,15
4,07
Фенол+Формальдегид
2,63
91,80
2,17
90,13
1,63
88,72
формовочный
выбивной
термообрубной
6,34
5,68
3,23
12,34
9,42
5,62
22,32
19,98
13,86
0,47
0,94
1,23
4,88
3,89
2,45
28,58
12,82
4,15
1,78
2,91
3,64
3,26
2,83
2,44
14,93
9,05
4,79
0,54
0,41
0,29
1,73
2,92
3,87
3 (67), 2012
БН
ТУ
говых печей наблюдались цианиды и их соединения, а также фтористые соединения. На участках
окраски термообрубных отделений литейных цехов массового производства выбрасывается в атмосферу значительное количество таких веществ,
как этанол, бутанол, толуол, бутилацетат, этилцеллозольв. Источники этих веществ – окрасочные
и сушильные камеры.
Оценка долевого участия литейных цехов в загрязнении атмосферы от источников машиностроительных предприятий показала, что они составляют по пыли около 82%, оксиду углерода – около
63, диоксиду азота – около 71, диоксиду серы – око­
ло 89, фенолу, формальдегиду, фурфуролу и др. –
около 96.
В табл. 2 приведено распределение выбросов
вредных веществ по источникам литейных цехов
с разным характером производства. Анализ полученных результатов показывает, что в литейных
цехах с увеличением уровня механизации и автоматизации доля пыли, азота диоксида, фенола,
формальдегида в выбросах возрастает.
ри
й
приводит к неорганизованному удалению пыли через светоаэрационные фонари (около 12% пыли
участков).
Основным источником выброса оксида углерода в литейных цехах являются вагранки, на которые приходится более 86% выбросов плавильнозаливочных отделений. Причем на долю этих отделений приходится около 74% выбросов оксида
углерода от всех источников литейных цехов. При
этом характер производства литейного цеха практически не оказывает влияния, а объем выбросов
определяется используемыми плавильными агрегатами. Так, применение электроплавильных печей в сталелитейном цехе массового производства
снизило долю выбрасываемого отделением оксида
углерода до 20%. Основная масса выброса оксида
углерода приходится на заливочные конвейеры
и охладительные кожуха (около 47%), а также на
выбросы через светоаэрационные фонари (около
26%).
В цехах массового производства от газовых печей отжига термообрубного отделения выбрасывается около 28% оксида углерода.
Источниками выброса диоксидов азота в литейных цехах являются плавильные агрегаты, заливочные конвейеры и охладительные кожуха. На
долю плавильно-заливочных отделений приходится в среднем около 78% выбрасываемого в атмосферу диоксида азота.
Обращает внимание и высокий процент (около
7%) выброса диоксида азота со стержневых участков цехов массового и серийного производства, где
используются стержневые автоматы с газовым нагревом оснастки.
Выбросы фенола, формальдегида, фурфурола,
фурилового и метилового спирта и других веществ
приходятся в основном на стержневой участок
(около 89%). Основными источниками являются
стержневые автоматы по нагреваемой оснастке.
Небольшие количества этих веществ отмечаются
в выбросах заливочных, выбивных и смесеприготовительных участков, что также необходимо
иметь ввиду при разработке мероприятий по снижению выбросов этих веществ.
Кроме рассмотренных вредных веществ, в выбросах отдельных участков литейных цехов отмечены и другие вещества. Так, в выбросах плавильного отделения сталелитейного цеха от электроду-
Т а б л и ц а 2. Распределение выбросов вредных веществ
в атмосферу по литейным цехам с различным характером
производства
ит
о
по
з
Ре
/ 75
Вредные вещества
Пыль
Углерода оксид
Азота диоксид
Серы диоксид
Фенол, формальдегид,
фурфурол и др.
Толуол, бутанол и др.
Валовые выбросы от источников цехов
с характером производства, %
массовым
серийным
мелкосерийным
12,34
80,24
0,79
0,57
9,16
84,30
0,58
1,63
7,32
88,63
0,43
1,94
0,88
0,72
0,34
5,18
3,61
1,34
Таким образом, на основании экспериментальных данных сделан вывод о том, что источники
выброса вредных веществ литейных цехов оказывают значительное влияние на загрязнение окружающей среды, степень которого в основном определяется выбросами плавильно-заливочных, стержневых, термообрубных и выбивных участков. При
этом масштабы загрязнения зависят в значительной степени от используемого плавильного агрегата, технологического процесса изготовления стержней и термообработки литья, а также от характера
производства.
76 /
3 (67), 2012 ТУ
The results of dispersion of harmful substances discharge in environment from the sources of casting houses
on the enterprise territory, sanitary protection zone and
residential community are given.
А. М. Лазаренков, С. А. Хорева, БНТУ
УДК 621.74:658.382
углерода – до 1,6 раза. Однако на границе санитарно-защитной и селитебной (жилой) зон отмечено
превышение только по пыли до 1,4 раза.
При рассеивании выбросов вредных веществ
литейных цехов массового производства, в которых в качестве плавильных агрегатов используются вагранки, создается несколько иная картина.
Например, на границе санитарно-защитной зоны
с территорией предприятия отмечены превышения по пыли до 2 раз, по группе суммации – до 3
раз, по оксиду углерода – до 1,2 раз, по фенолу –
до 2,2 раз, а на границе с селитебной зоной имеют
место превышения предельно допустимых концентраций только по группе суммации до 1,6 раза
и по фенолу – до 1,3 раза. Меньшие концентрации
пыли и оксида углерода объясняются рассеиванием этих веществ в атмосфере за счет более высоких источников выброса (вагранки). Возрастание
по группе суммации и фенолу происходит за счет
источников стержневого отделения цеха, где используются смеси на основе фенолформальдегидных смол, а система улавливания и нейтрализации
отходящих газов не предусмотрена или недостаточна эффективна.
Результаты расчета рассеивания вредных веществ от источников литейных цехов серийного
производства в приземном слое санитарно-защитной зоны свидетельствуют том, что имеют место
превышения максимально разовых предельно допустимых концентраций только по группе суммации в 1,1–1,2 раза и по пыли – в 1,2–1,3 раза. В селитебной зоне наблюдаются превышения предельно допустимой концентрации только по группе
суммации в 1,1 раза. При этом следует отметить,
что такое положение определяется применяемыми
плавильными агрегатами (вагранки открытого
Ре
по
з
ит
о
ри
й
Совершенствование технологических процессов, применение высокоэффективных систем газоочистки позволяют в значительной мере уменьшить размеры промышленных выбросов в воздушный бассейн. В то же время полностью уловить пылегазообразные примеси в отходящих
газах практически невозможно и выделение в атмосферу некоторой части вредных веществ пока
еще неизбежно. Для того чтобы концентрация
вредного вещества в приземном слое атмосферы
не превышала предельно допустимую максимальную разовую концентрацию, пылегазовые выбросы подвергаются рассеиванию в атмосфере.
Распространение в атмосфере выбрасываемых
от источников промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс
рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий, характер местности, физические свойства выбросов, параметры источника выброса и др.
Для литейных цехов, выбранных в качестве
объектов исследований, были выполнены (по данным инвентаризации вентиляционных выбросов)
расчеты рассеивания вредных веществ вблизи расположенных жилых районов, а также на территории предприятия (для оценки чистоты воздуха, подаваемого на рабочие места системами приточной
вентиляции). Анализ полученных результатов показал, что источники литейных цехов загрязняют
санитарно-защитную зону вредными веществами
в концентрациях, превышающих максимально разовые предельно допустимые концентрации. Так,
на границе санитарно-защитной зоны и территории предприятия наблюдаются превышения предельно допустимых концентраций по пыли до 3,5
раз, по группе суммации – до 2,2 раза, по оксиду
БН
РАССЕИВАНИЕ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
ОТ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ
В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
3 (67), 2012
БН
ТУ
посредственно у корпусов цехов. Поэтому в приточной части вентиляции следует предусматривать
системы очистки подаваемого воздуха от вредных
веществ.
Оценка эффективности пылегазоулавливающих установок в литейных цехах свидетельствует
о том, что степень очистки для большинства из
них составляет 60–85%. Такая низкая эффективность применяемых устройств объясняется их неудовлетворительным эксплуатационным состоянием, накоплением в воздуховодах пыли из-за низких скоростей движения воздуха в них, негерметричностью воздуховодов.
Таким образом, результаты расчетов рассеивания выбросов вредных веществ в атмосфере подтвердили вывод о влиянии выбрасываемых вредных веществ на здоровье людей, проживающих
в близрасположенных районах. Причем, по данным санитарно-эпидемиологических служб, заболеваемость жителей промышленных районов
выше на 20–30%.
Наибольшее количество выбросов приходится
на оксид углерода и пыль. При этом основная их
масса приходится на источники плавильно-заливочных, термообрубных и выбивных участков.
Установлено, что основными источниками выделения пыли являются плавильные агрегаты, выбивное, смесеприготовительное и очистное оборудование; оксида углерода, диоксидов азота и серы
– плавильные агрегаты, сушильные и термические
печи; фенола, формальдегида, фурфурола и др. –
оборудование стержневого участка, залитые формы. Оценка долевого участия литейных цехов в загрязнении окружающей среды машиностроительными предприятиями показала, что по пыли они
составляют около 82%, оксиду углерода – около
63, диоксиду азота – около 78, диоксиду серы –
около 91, фенолу, формальдегиду и др. – около 96%.
Результаты расчетов по рассеиванию выбросов
вредных веществ в атмосфере от источников литейных цехов показали, что отмечаются превышения допустимых концентраций в санитарно-защитной зоне по пыли от 2 до 4 раз, по веществам
группы суммации – до 2,2 раз, по оксиду углерода –
до 1,3 раз, по фенолу – до 1,2 раза, а также на территории предприятий по пыли – до 5 раз, по группе суммации – до 2,8 раз, по оксиду углерода и фенолу – до 1,6 раз, в результате чего в приточном
воздухе, забираемом непосредственно у корпусов
литейных цехов и подаваемом на рабочие места,
содержание всех вредных веществ значительно
превышает нормативные значения.
Изучение масштабов загрязнения окружающей
среды выбросами вредных веществ свидетельству-
Ре
по
з
ит
о
ри
й
типа в цехе мелкого литья) и стержневыми смесями на основе фенольных связующих (цех мелкого
литья).
Аналогичное положение с загрязнением окружающей среды отмечается и при расчете рассеивания вредных веществ от источников литейного
цеха мелкосерийного производства. Замечено, что
от источников литейных цехов серийного и мелкосерийного производств небольшой производительности (до 15–20 тыс. т/год) превышения предельно
допустимых концентраций наблюдаются только
в санитарно-защитной зоне. И если при расположении жилых массивов вокруг этих предприятий
соблюдаются размеры санитарно-защитных зон,
то в селитебной зоне не отмечается концентраций
вредных веществ, превышающих максимально разовые предельно допустимые концентрации.
Однако на крупных предприятиях имеется, как
правило, несколько литейных цехов. Поэтому интерес представляло рассмотреть суммарное влияние этих цехов на загрязнение окружающей среды.
Анализ полученных результатов рассеивания по
группе суммации (углерода оксид + азота диоксид
+ ангидрид сернистый + фенол) показывает, что
в санитарно-защитной зоне наблюдаются превышения максимально разовых предельно допустимых концентраций по всем выбрасываемым веществам, а в селитебной зоне – только по пыли (до 2
раз), по группе суммации (до 1,5 раз), по фенолу
(до 1,2 раза).
Расчеты рассеивания вредных веществ от источников литейных цехов на территории площадки предприятия проводились, исходя из положения, что содержание вредных веществ в подаваемом в помещения цехов свежем воздухе не должно
превышать 0,3 предельно допустимые концентрации для рабочих мест.
Результаты проведенных расчетов для литейных цехов с массовым характером производства
следующие: концентрации выбрасываемых вредных веществ у корпусов литейных цехов превышают 0,3 предельно допустимые концентрации по
пыли до 4,3 раза, по группе суммации – до 2,1
раза, по оксиду углерода – до 1,4 раза, по фенолу –
до 1,3 раз. Существенное отличие отмечается
в концентрациях пыли, что объясняется различием
в высоте источников выброса вредных веществ
(в основном плавильные агрегаты). При рассмотрении рассеивания вредных веществ по площадке предприятия от группы литейных цехов картина
еще более усугубляется, так как выбросы каждого
цеха суммируются. Это необходимо учитывать
при организации системы приточной вентиляции,
так как свежий воздух забирается, как правило, не-
/ 77
78 /
3 (67), 2012 для плавки металла, приготовления исходных
формовочных материалов и смесей, выбивки отливок из форм, очистки литья, а также характером
производства.
Ре
по
з
ит
о
ри
й
БН
ТУ
ет о значительном влиянии их на окружающую
среду и людей, находящихся в ней, а степень воздействия определяется в основном применяемыми
технологическими процессами и оборудованием