Исследование выбросов локомотиворемонтного предприятия

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Характеристика локомотивного депо

2. Расчет выбросов загрязняющих веществ по участкам

2.1 Сборочно-разборочный участок

2.2 Участок механической обработки металлов и пластмасс

2.3 Участок химической и электрохимической обработки металлов (гальванический)

2.4 Участок сварки и резки металлов

2.5 Участок нанесения лакокрасочных покрытий

2.6 Участок сушки песка в печи

2.7 Участок обкатки двигателей после ремонта

2.7 Расчет выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельной

Заключение

Список литературы



ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт играет важную роль в формировании рынка транспортных услуг и позволяет эффективно развивать предпринимательскую деятельность во взаимодействии с другими видами транспорта.

В последние годы все большее внимание уделяется борьбе с загрязнением атмосферы отходами промышленности. В связи с этим весьма важное значение приобрели вопросы выбора и гигиенической оценки производственных выбросов.

Химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы является наиболее масштабным и значительным. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители, которые присутствуют в выбросах разных типов промышленности.

На различных участках локомотиворемонтных предприятий выделяется большое количество паров растворителей и в меньшей степени капель тумана, а также аэрозолей, которые необходимо обезвреживать.

Поэтому целью данного курсового проекта является освоение методики расчета, расчет и оценка количества образующихся веществ на локомотиворемонтном предприятии.



1. Характеристика локомотивного депо

Локомотивные депо подразделяются на основные депо, служащие местом приписки локомотивов, и оборотные, в которых производится подготовка локомотивов к следованию с поездами в направлении основного депо. В основных депо производится ремонт и техническое обслуживание локомотивов, в оборотных депо имеются пункты экипировки и проведения локомотивам технического осмотра второго объёма (ТО2) и дома отдыха локомотивных бригад.

Для обеспечения перевозок железнодорожный транспорт имеет тяговые средства (локомотивы), а также технические устройства, обеспечивающие их работу. Весь этот комплекс называется локомотивным хозяйством.

Локомотивные депо являются основными линейными предприятиями локомотивного хозяйства. Локомотивные депо бывают электровозные, тепловозные, моторвагонные, грузовые, пассажирские и смешанные, а также эксплуатационные, ремонтные и эксплуатационно-ремонтные.

В данной курсовой работе будет рассматриваться локомотиворемонтное депо, которое выполняет внеплановые ремонты по устранению отказов локомотивов, текущий ремонт локомотивов ТР-1, техническое обслуживание ТО-2, ТО-3 и ТО-4 (обточку колесных пар) и экипировку: осмотр, очистку, снабжение топливом, смазочными материалами, песком, обтирочными материалами, охлаждающей водой.

В качестве примера на территории Дальнего Востока действуют такие локомотивные депо: депо Сибирцево (Дальневосточная магистраль), Чернышевск (Забайкальская) и Зима (Восточно-Сибирская), локомотиворемонтный завод в Уссурийске и прочие.



2. Расчет выбросов загрязняющих веществ по участкам

2.1 Сборочно-разборочный участок

В сборочно-разборочных участках производится разборка, очистка, мойка и сборка после ремонта отдельных узлов и деталей. Очистка узлов производится в обдувочных и дробеметных установках с выделением в воздушную среду металлической, металлоабразивной и других видов пылей.

Производственная пыль может оказывать вредное влияние и на верхние дыхательные пути. При очень высоких концентрациях пыли отмечается выраженная атрофия носовых раковин, а также сухость и атрофия слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Действие пыли на глаза вызывает возникновение конъюнктивитов.

Валовые выбросы пыли при очистке узлов в обдувочных и дробеметных камерах определяем по формуле 1:

(1)

где: q - удельное выделение пыли в г/кг обрабатываемых деталей, =1,5 г/кг; ? - эффективность очистной установки, %; А - коэффициент, учитывающий исправную работу очистного оборудования; В - масса обрабатываемых за год деталей, кг/год.

Рассчитаем валовые выбросы пыли при очистке узлов в обдувочных и дробеметных камерах сборочно-разборочного участка:

кг/год

Определим максимально разовые выбросы по формуле 2:



,(2)

где N - количество часов работы оборудования в год.

г/с

В данной курсовой работе по заданию мойка деталей и узлов осуществляется в моечных машинах с применением растворов каустической соды при температуре 70?С. При этом происходит выделение едкого натрия.

Гидроксид натрия - едкое и коррозионноактивное вещество. При работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги.

Определим валовые выбросы загрязняющих веществ при мойке деталей в моечных машинах определяются по формуле:

, (3)

где: - удельное выделение загрязняющего вещества, г/ч·м³; V - объем моечной машины, м³; t - время мойки в день, час/день; n - число рабочих дней в году, день/год. Таким образом, получим:

кг/год

Максимально разовые выбросы загрязняющих веществ при мойке деталей в моечных машинах определяем по формуле:

(4)

г/с

2.2 Участок механической обработки металлов и пластмасс

На предприятиях железнодорожного транспорта для ремонта, изготовления различных деталей и изделий используется в основном следующее оборудование: токарные, фрезерные, заточные, сверлильные, шлифовальные станки. Характерной особенностью процессов механической обработки металлов холодным способом является выделение твердых частиц пыли, металлической стружки, а также аэрозолей охлаждающих эмульсий.

На ремонтных предприятиях механической обработке подвергаются металлы (сталь, чугун, сплавы цветных металлов), а также неметаллические материалы. Металлообработка осуществляется в специально оборудованных цехах или участках ремонтных предприятий. "Чистое" время работы единицы станочного оборудования в день - это время, которое идет на изготовление детали без учета времени на ее установку и снятие. "Чистое" время работы единицы станочного оборудования в день определяется руководителем участка, о чем составляется акт.

Определим валовое выделение каждого загрязняющего вещества:

(5)

где - удельное выделение загрязняющих веществ на единицу оборудования, г/с; - общее время работы однотипных станков за год, ч/год.

При обработке чугуна резанием на фрезерном станке с охлаждением эмульсией:

кг/год;

При шлифовке стали на плоскошлифовальном станке с диаметром шлифовального круга 250мм с охлаждением эмульсией:

кг/год;

При обработке резанием бронзы и других хрупких цветных металлов на расточном станке с охлаждением эмульсией:

кг/год.

При работе на станках с применением охлаждающих жидкостей образуется мелкодисперсный туман, загрязняющий воздух. Количество выделяющегося аэрозоля (тумана) отнесено к мощности электромотора станка. Применение охлаждающей жидкости снижает количество выделяющейся в воздух пыли на 85-90%. При наличии устройств, улавливающих загрязняющие вещества, количество уловленных загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:

(6)

При обработке чугуна резанием на фрезерном станке с охлаждением эмульсией:

кг/год;

При шлифовке стали на плоскошлифовальном станке с диаметром шлифовального круга 250мм с охлаждением эмульсией:

кг/год;

При обработке резанием бронзы и других хрупких цветных металлов на расточном станке с охлаждением эмульсией:

кг/год.

Валовый выброс загрязняющих веществ определяется как разность () для каждого вещества отдельно.

При обработке чугуна резанием на фрезерном станке с охлаждением эмульсией:

кг/год;

При шлифовке стали на плоскошлифовальном станке с диаметром шлифовального круга 250мм с охлаждением эмульсией:

кг/год;

При обработке резанием бронзы и других хрупких цветных металлов на расточном станке с охлаждением эмульсией:

кг/год.

2.3 Участок химической и электрохимической обработки металлов (гальванические участок)

Все производственные операции, связанные с нанесением на поверхность изделия покрытий, можно разделить на три основные группы: механическая подготовка поверхности изделия (очистка, шлифование и полирование), обработка поверхностей изделий в растворе (травление, обезжиривание, промывка) и нанесение гальванических и химических покрытий. Каждой из этих групп соответствуют свои виды и количества поступающих в атмосферный воздух загрязняющих веществ.

Для очистки поверхностей деталей применяют пескоструйную и гидроабразивную обработку. Удаление с поверхностей деталей неровностей, царапин, образование блестящей поверхности достигается шлифованием, полированием, галтовкой, вибрационной обработкой.

Определим максимально разовые выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся при механической обработке поверхностей на барабанах очистных дробеметных по формуле:

(7)



где: - объем аспирируемого воздуха, удаляемого от технологического оборудования, м³/ч; - концентрация загрязняющих веществ, г/м³; - эффективность очистки улавливающего оборудования, %; А - коэффициент, учитывающий исправную работу очистного оборудования.

г/с

Определяем валовые выбросы загрязняющих веществ при механической обработке:

(8)

где - время обработки поверхностей в год, ч/год.

кг/год

При обработке деталей в растворах с их поверхности удаляются жировые загрязнения, смазка и масло, окалина, продукты коррозии, оксидные пленки и др. Обработка состоит из ряда операций: обезжиривания, травления, химического и электрохимического полирования и активирования поверхностей деталей. Для этих целей применяют органические растворители, щелочные, водные, кислотные и эмульсионные моющие растворы.

В данной курсовой работе рассматривается обезжиривание при помощи уайт-спирита. Концентрации паров выше рекомендуемого уровня вызывают раздражение глаз и дыхательных путей, могут повлечь головные боли, головокружение, анестезию или другие негативные эффекты на центральную нервную систему.

Также уайт-спирит может обезжирить и высушить кожу, вызвать слезотечение и поверхностное раздражение. Разъедает стенки желудка за считанные минуты.

Определим валовые выбросы паров органических растворителей, выделяющихся при процессах обезжиривания изделий по формуле:

(9)

где: - удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся с единицы поверхности ванны при номинальной загрузке, г/ч·м; F - площадь зеркала ванны, м; t - время обезжиривания в день, ч/день; n - число рабочих дней в году, день/год; m₂- коэффициент, зависящий от площади испарения.

кг/год

Максимально разовые выбросы загрязняющих веществ:

(10)

г/с

Для нанесения покрытий используют различные химические вещества, как в чистом виде, так и в составе смесей при разных температурах, что обуславливает содержание выделяющихся в окружающую среду компонентов. Валовые выбросы загрязняющих веществ при гальванической обработке определяются так:

(11)

где t - время работы оборудования, ч/день; - коэффициент, зависящий от агрегатного состояния вещества. Для газов и паров =1; для аэрозолей определяется по таблице.

Максимальные разовые выбросы загрязняющих веществ определяются по формуле:

(12)

г/с

2.4 Участок сварки и резки металлов

На ремонтных заводах производятся следующие виды сварочных работ: электродуговая сварка электродами на фиксированных рабочих местах и на общих площадях ремонтных цехов и территории завода; газовая сварка и резка металлов; полуавтоматическая сварка проволокой; контактная сварка; наплавка металлов; плазменная резка и сварка; сварка в защитной среде.

В связи с тем, что время выполнения сварочных работ трудно контролировать, количество загрязняющих веществ, выделяющихся при сварке, удобнее подсчитывать по удельным показателям, отнесенным к расходу сварочных материалов.

При ручной дуговой наплавке сталей происходит выброс загрязняющих веществ: пыли, MnO₂, оксиды железа, HF.

Избыточное накопление марганца приводит к утомляемости, сонливости, ухудшении функций памяти.

Марганец является политропным ядом, поражающим также легкие, сердечно-сосудистую и гепатобиллиарную системы, вызывает аллергический и мутагенный эффект. Фтористый водород сильно разъедает стенки дыхательных путей.

Определим их валовые выбросы по формуле:

(13)

где - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества в г/кг сварочного материала; В - масса расходуемых за год сварочных материалов, кг.

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

Максимально разовый выброс определяется по формуле:

(14)

где: - максимальный расход сварочного материала за 20-минутный интервал времени проведения сварочных работ в кг.

г/с

г/с

г/с

г/с

выброс вредный загрязняющий



2.5 Участки нанесения лакокрасочных покрытий

На ремонтных предприятиях производится окраска деталей методом: пневматического и безвоздушного распыления; окраска в электростатическом поле; окунания; кистью и валиком. Окраска и сушка осуществляются как в специальных камерах, так и на открытых площадях производственных цехов.

В процессе выполнения работ в воздушную среду выделяются загрязняющие вещества в виде паров растворителей и аэрозоля краски. Количество выделяемых загрязняющих веществ зависит от применяемых окрасочных материалов, метода окраски и эффективности работы очистных устройств.

Расчет выделения загрязняющих веществ производится отдельно при окраске и при сушке.

Валовое выделение аэрозоля краски при проведении окрасочных работ кистью, валиком и методом пневматического распыления определяется по формуле:

(15)

где - количество краски, израсходованной за год, кг; - доля краски, потерянной в виде аэрозоля (%); - количество неиспаряющейся части краски (cyxoй остаток), %.

В курсовом проекте производится расчет для краски P-6 (растворитель - ацетон) и лака НЦ-25 (растворитель - ацетон):

кг/год

Валовые выделения компонентов растворителя, входящего в состав краски при проведении окрасочных работ, определяются по формуле:



(16)

где: - количество загрязняющих веществ, содержащихся в ЛКМ (лакокрасочном материале), %; - доля растворителя, выделившегося при нанесении покрытия, %; 0,8 - коэффициент выхода летучих ЛКМ.

Бутилацетат и этилцеллозольв, входящие в состав лака НЦ-25, раздражает дыхательные пути и глаза. Ацетон обладает возбуждающим и наркотическим действием, поражает центральную нервную систему, способен накапливаться в организме, раздражает органы дыхания и вызывает жжение в глазах.

Из-за высокой летучести, значительная часть ацетона испаряется в атмосферу, где период полураспада под действием ультрафиолета составляет 22 дня. Ацетон может вызывать значительное понижение уровня кислорода в воде из-за потребления его микроорганизмами. Токсичность бутанола относительно невелика, но наивысшая среди младших спиртов. При употреблении внутрь возникает эффект, сходный с эффектом от употребления этанола.

Пары толуола могут проникать через неповрежденную кожу и органы дыхания, вызывать поражение нервной системы, в том числе необратимое. Толуол, как и другие гомологи бензола, очень токсичен, его длительное воздействие может привести к необратимым поражениям ЦНС, кроветворных органов и создать предпосылки для возникновения энцефалопатии. Толуол обладает также канцерогенным действием.

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

Затем определяем валовое выделение загрязняющих веществ, выделяющихся при сушке окрашенных поверхностей, по формуле:

(17)

где: - доля растворителя, выделяющегося из лакокрасочного материала при сушке, %.

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

Для разбавления красок (эмалей) применяем растворитель - ацетон. В связи с этим при сушке выделяются пары ацетона. Расчет валовых выделений компонентов растворителя определяется по формуле 60:

(18)

где: - количество израсходованного растворителя за год, кг; - количество загрязняющих веществ, содержащихся в растворителе, %.

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

Максимально разовое выделение загрязняющих веществ определяется из расчета максимального расхода лакокрасочного материала за 20-минутный интервал времени, в период проведения технологического процесса.

Для аэрозоля краски:

(19)

где - максимальный расход лакокрасочного материала за 20-минутный интервал времени проведения окрасочных работ, кг.

г/с

Для компонентов растворителей при проведении окрасочных работ:

(20)

г/с

г/с

г/с

г/с

г/с

г/с

При сушке:

(21)

г/с

г/с

г/с

г/с

г/с

г/с

Валовый выброс аэрозоля краски определяется по формуле

(22)

где: - коэффициент оседания аэрозоля краски в воздуховодах.

кг/год

2.6 участок Сушки песка в печи

Выбросы загрязняющих веществ, связанных со сжиганием топлива, определяются в соответствии с данными, приведенными в разделе 1. В случае, когда данные по количеству сжигаемого топлива отсутствуют, количество расходуемого топлива можно определить по формуле 104:

(23)

где: - годовая производительность печи по сухому песку в т/год; - удельный расход условного топлива на 1 тонну песка =12…15 кг/т сухого песка.

кг/год

Выбросы пыли, связанные с сушкой и транспортировкой песка, определяются по формуле:

(24)

где: - удельное выделение пыли на тонну сухого песка в кг/т сухого песка.

кг/год

Максимально разовый выброс пыли, связанный с сушкой и транспортировкой песка, определяется:

(25)

где: П - максимальная часовая производительность технологического узла в кг сухого песка.

г/с



2.7 Участок обкатки двигателей после ремонта

На тепловозоремонтных заводах имеются производственные участки, где проводятся испытания и обкатка дизельных двигателей после их ремонта как на специальных стендах, так и во время приемки в ремонт и сдачи отремонтированных тепловозов. При работе двигателя выделяются загрязняющие вещества: окись углерода, окислы азота, углеводороды, сернистый ангидрид, сажа.

Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть.

Оксид азота N₂O обладает наркозным эффектом. Оксид азота NO - сильный яд, оказывающий влияние на ЦНС, а также вызывающий поражение крови за счёт связывания гемоглобина.

Оксид азота NO₂ раздражает дыхательные пути и угнетает аэробное окисление в легочной ткани, что приводит к развитию токсического отёка легких.

При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации - удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких. Сажа входит в категорию частиц, опасных для лёгких. Дым от дизельных двигателей, которые как раз и применяются в тепловозах, считается особенно опасным из-за канцерогенных частиц.

Обкатка двигателей проводится как без нагрузки (холостой ход), так и с нагрузкой. При этом расчет выбросов загрязняющих веществ различен. Максимально разовые выбросы загрязняющих веществ на один испытываемый двигатель определяем по формуле:

В режиме холостого хода:

(26)



где: - удельный выброс -го загрязняющего вещества, г/литр рабочего объема двигателя в сек; - рабочий объем двигателя, литр.

г/с

г/с

г/с

г/с

г/с

При работе с нагрузкой:

(27)

где: - удельный выброс-го загрязняющего вещества, г/кВт в сек; - максимальная мощность, развиваемая при испытании и обкатке двигателя, кВт.

г/с

г/с

г/с

г/с

г/с

Валовые выбросы загрязняющих веществ определяются по формуле 101:

(28)



где: - удельное выделение загрязняющих веществ (на холостом ходу), г/кг топлива; - удельное выделение загрязняющих веществ при работе двигателя с нагрузкой, г/кг топлива; В - годовой расход дизельного топлива, расходуемого при обкатке двигателей, кг/год; б - доля работы двигателя на холостом ходу.

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

кг/год

2.8 Расчет выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельной

Котлоагрегаты котельных работают на различных видах топлива (твердом, жидком и газообразном). Выбросы загрязняющих веществ зависят как от количества и вида топлива, так и от типа котлоагрегата. Учитываемыми загрязняющими веществами, выделяющимися при сгорании топлива, являются: твердые частицы, оксид углерода, оксиды азота, сернистый ангидрид (серы диоксид), оксид ванадия (V).

При остром воздействии токсических доз ванадия у рабочих отмечаются местные воспалительные реакции кожи и слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей, скопление слизи в бронхах и альвеолах. Возникают и системные аллергические реакции типа астмы и экземы; а также лейкопения и анемия, которые сопровождаются нарушениями основных биохимических параметров организма.

Валовый выброс твердых частиц в дымовых газах котельных М_Т (т/год) определяется по формуле:

(29)

где - зольность топлива, в %; - количество израсходованного топлива за год, т; - безразмерный коэффициент; - эффективность золоуловителей, %.

т/год

Максимально разовый выброс G_Т (г/с) определяем так:

(30)

где - расход топлива за самый холодный месяц года, т; n - количество дней в самом холодном месяце этого года.

г/с

Валовый выброс оксида углерода рассчитываем по формуле:

(31)



где: q₁ - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания, % ; - количество израсходованного топлива, т/год, тыс. м³/год; - выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т, кг/тыс. м.

(32)

где - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %; - низшая теплота сгорания натурального топлива (определяется по таблице 1); - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива. Для мазута принимается равным 0,65:

кг/т

кг/год

Максимально разовый выброс оксида углерода G_СО (г/с) определяем по формуле:

(33)

где - расход топлива за самый холодный месяц, т.

г/с

Валовый выброс оксидов азота М_аз определяется по формуле:

(34)



где - параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на один ГДж тепла, кг/ГДж, для различных видов топлива в зависимости от производительности котлоагрегата (Д); в - коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов окислов азота в результате применения технических решений. Для котлов производительностью до 30 т/ч в=0.

В данной курсовой работе производительность котлоагрегата равна 20т/ч. Следовательно, принимаем в=0.

кг/год

Максимально разовый выброс диоксида азота (г|c) определяется так:

(34)

г/с

Валовый выброс оксидов серы (т/год) определяется таким образом:

(35)

где: - содержание серы в топливе, %; - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для мазута принимаем равным 0,2. - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе. Для сухого золоуловителя принимаем равным 0.

Максимально разовый выброс (г/с) определяем так:



(36)

г/с

Расчет выбросов оксида ванадия (V), поступающей в атмосферу с дымовыми газами при сжигании жидкого топлива:

(37)

где: - количество израсходованного мазута за год, т;

- содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе, г/т;

- коэффициент оседания оксида ванадия (V) на поверхностях нагрева котлов;

- доля твердых частиц в продуктах сгорания жидкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов.

Содержание оксида ванадия (V) в мазуте (г/т):

(38)

Для сернистого мазута =1,9.

г/т

кг/год

Расчет максимально разового выброса оксида ванадия (V):



(39)

где: - количество мазута, израсходованного в самый холодный месяц года, т.

г/с



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте были исследованы выбросы от участков локомотиворемонтного предприятия: сборочно-разборочного, механической обработки металлов и пластмасс, химической и электрохимической обработки металлов, сварки и резки металлов, нанесения лакокрасочных покрытий, заправки локомотивов сухим песком, обкатки двигателей после ремонта, а также для вспомогательного участка - котельной.

Помимо исследований на данных участках были произведены расчеты валовых и максимально разовых выбросов для каждого загрязняющего вещества. Также рассмотрено влияние вредных выбросов на организм человека и окружающую среду.

Выбросы, производимые на данном предприятии, превышают предельно-допустимые концентрации их в атмосферном воздухе, поэтому необходимо устанавливать оборудование, обеспечивающее требуемую степень очистки.



Список литературы

1. Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине “Источники загрязнения среды обитания”. - Хабаровск.: 2012. - 68с.

2. Учебно-методический комплекс / М.: МИИТ, сост. Майоров В.Г., 2011. - 56 с.

3. Рыбкина Т.И. Биологическое и токсическое действие химических элементов и их неорганических соединений на организм человека. - Учебное пособие. - Новомосковск: НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1999. - 96 с

4. Шишков А.Д., Дмитриев В.А. Организация, планирование и управление производством по ремонту подвижного состава. - Учебник для вузов. - 1997.

5. Вальдберг А.Ю., Исянов Л.М., Тарат Э.Я. Технология пылеулавливания. - Л.: Машиностроение, 1985. - 192 с.

Размещено на Allbest.ru

...