Производство шамотного кирпича

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

производство шамотный кирпич технологический

Введение

1. Характеристика технологического процесса производства шамотного кирпича

1.1 Описание технологического процесса

1.2 Типовые конструкции оборудования

1.3 Номенклатура выбросов вредных (загрязняющих) веществ

2. Требования к производственной площадке предприятия по производству ли шамотного кирпича

2.1 Характеристика источников выбросов

2.2 Расположение производственной площадки и роза ветров

2.3 Класс опасности предприятия

3. Расчет рассеивания вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе при производстве шамотного кирпича

3.1 Методика расчета рассеивания

3.2 Описание программы УПРЗА «Эколог» 4.50

3.3 Расчет приземной концентрации вредного вещества

Заключение

Список использованных источников



Введение

Шамотный кирпич по своим характеристикам и качествам относится к одной из разновидностей огнеупорных кирпичей. Основой для производства этого вида строительного материала является шамот, представляющий собой смесь на основе огнеупорной глины, которая в процессе воздействия высоких температур теряет свойство гибкости и пластичности.

Шамотный кирпич производится в соответствии с утвержденным ГОСТом 390-69. В зависимости от используемых технологий при его изготовлении и заявленных качественных показателей, единица шамотного кирпича может весить от 2,5 кг до 6 кг. Конечно же, такая разница обусловлена разнообразием размеров и плотности, или так называемой пористости того или иного варианта производства.

Развитие строительной индустрии на базе новейших достижений науки и техники относится к основным задачам концепции инновационной и индустриальной политики.

Реализация этой задачи неразрывно связано с внедрением новых технологий и разработок в области строительных материалов, ориентированные на использовании местных сырьевых ресурсов. В широкой номенклатуре различных видов строительных материалов особое место занимает производство строительного керамического кирпича, одновременно выполняющие функции ограждающих, несущих и в качестве лицевого слоя при возведении наружных и внутренних стен зданий и сооружений.

В настоящее время сырьевая база существующих кирпичных цехов ориентирована на использование лессовидных суглинков и лессов, значительные запасы которых имеются почти во всех областях республики и выпуск изделий производится, в основном, по методу пластического формования.

Однако запесоченность и высокое содержание карбонатов лессовидных суглинков в ряде случаев не позволяет использовать их даже для производства обыкновенного глиняного кирпича, отличающегося не только низкими физико-механическими свойствами, но и выцветами растворимых солей, ограничивающими его применения в строительстве объектов различного назначения.

Сырьевой базой для производства огнеупорного кирпича служит месторождения суглинков, которые имеются почти во всех областях. Именно на эти сырьевые ресурсы ориентированы существующие кирпичные заводы.

Огнеупорный кирпич имеет значительные преимущества перед силикатным кирпичом и бетонными изделиями. Во-первых, они имеют лучшие теплопроводные свойства, чем бетон и силикатный кирпич, во-вторых, область применения керамического кирпича несколько шире из-за их водостойкости, а так же стойкости их к различным агрессивным средам. Кроме того, огнеупорный кирпич считается самым экологически чистым продуктом за счет использования чистого глинистого природного сырья.

Целью настоящей работы является изучение расчетов загрязнения атмосферы производством шамотного кирпича.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- описать технологического процесса;

- рассмотреть типовые конструкции оборудования;

- охарактеризовать номенклатуру выбросов вредных (загрязняющих) веществ и источников выбросов;

- рассмотреть расположение производственной площадки и роза ветров;

- класс опасности предприятия

- описать методику расчета рассеивания;

- описать программу УПРЗА «Эколог» 4.50;

- рассчитать приземной концентрации вредного вещества.



1. Характеристика технологического процесса производства шамотного кирпича

Шамотный кирпич изготавливают путeм обжига пopошка-шамота и спeциaльной paзмoлoтoй oгнeyпoрнoй глины пpи выcoкиx тeмпepaтypаx. Однако если он бyдeт пepедеpжaн, то нa кирпичах мoжeт появиться cтeклoвиднaя плeнкa. Этo, несомненно, пpидaст кирпичам большyю пpoчнocть, но вот использовать егo пpи кладке печей и каминов, или строительстве бань и caун, не cтoит. Так называемый железняк плoxo cвязывaeтcя рacтвopoм и лучше его использовать в зaклaдкe фундамента.

Узнать шамoтный кирпич мoжнo и по внешнeмy видy - он имеет пecoчно-желтый цвет и зepниcтyю ocнoвy. Размеры кирпича могyт быть paзличными: 230 - 113 - 65мм или 230 - 123 - 65мм. Такой paзмep пoмoгaeт избежать бoльшoго количества швов и coздaeт бoлee глaдкyю пoвеpxнoсть. Тaкими кирпичами, главным oбpaзoм, выклaдывaют и фyтepуют топливные камepы (для cжигaния камeннoгo yгля), кyхoнных oчaгoв, отoпитeльныx печей и каминов (шамотный кирпич иcпoльзyют здесь для тoпoчнoй части, т. е. в месте прямого coприкocнoвeния с огнем). Так жe он подходит для кладки дымoвыx тpyб. Он cпocoбeн выдepживать тeмпepaтуры до 1600°C.Технология производства описана в пункте 1.1

1.1 Описание технологического процесса

Качественный огнеупорный шамотный кирпич отвечает следующим требованиям: в условиях высоких температур (до 1600є С) и температурных колебаний он не размягчается, не оплавляется, не растрескивается и не деформируется. Шамотные изделия, применяемые для внутренней защитной облицовки (футеровки) топок, печей, емкостей, успешно противостоят разрушающему воздействию агрессивных по химическому составу шлаков и газов, которые образуются в печи в результате производственного процесса. Нормативные характеристики шамотным кирпичам обеспечивает строгое соблюдение технологии изготовления огнеупорных изделий.

На рисунке 1 представлена схема изготовления шамотного кирпича.

Рисунок 1 схема изготовления шамотного кирпича

В первую очередь, технология производства шамотного (алюмосиликатного) кирпича отличается от процесса изготовления других кирпичных изделий (силикатного, красного и т.д.) Ї используемым сырьем. Огнеупорность всех ингредиентов (веществ), которые входят в исходную сырьевую массу, составляет не менее 1580є С.

В шамотных изделиях основным сырьевым материалом (до 70% от общей массы) является шамот. Он представляет собой, обожженную при высоких температурах, смесь на основе огнеупорной глины. Затем готовый шамот дробят до состояния порошка или мелких фракций. Огнеупорная глина для изготовления кирпича поступает на завод в виде обломков разной формы и размеров. По степени крупности материал подразделяется на 3 группы: а) крупный - 500 мм, б) средний -- 500ч100 мм, в) мелкий - 10 мм. Дробление и помол осуществляется на специальных грохотах с набором сит. Рассеянный на несколько фракций материал, дозаторами (тарельчатыми, барабанно-винтовыми, весовыми порционными, автоматическими) сортируют по объему или массе. Для получения устойчивой однородной смеси все компоненты, включая шамот и минеральные добавки (оксид алюминия), перемешивают. Жидкие добавки дозируются по объему. Технологические добавки в виде растворов и суспензий вводятся в сырьевую массу во время перемешивания.

Заданные форму и размеры будущему изделию (кирпичу) придают либо методом полусухого прессования, либо методом пластического формования. Распределение готовой смеси в формы позволяет сформировать окончательный вид кирпича. Согласно с условиями технологического процесса, формы изнутри обрабатываются специальными растворами или маслами. Это обеспечивает равномерный прогрев всего объема сырьевой массы и не допускает перегрева кирпича на плоскостях, соприкасающихся с формой.

Начальная влажность кирпичной массы определяется способом формирования. После формования прочность сырца минимальная и не превышает 0,05 МПа. В процессе сушки влажность кирпича снижается до 10-12%, а механическая прочность повышается до 0,2-0,5 МПа. Такая прочность придает кирпичам устойчивую форму, что позволяет транспортировать изделия в печь для обжига. Кирпич-сырец сушат как в туннельных печах на печных вагонетках, так и в специальных сушилках на полочных вагонетках. В течение сушки в изделии протекают химические и физические изменения, связанные с процессами нагревания и удаления воды. Конечная влажность шамотного кирпича, поступающего после сушки на обжиг, составляет 2-4%.

Завершающая стадия производства шамотного кирпича - обжиг. Полноценное протекание физико-химических процессов в шамотных заготовках при обжиге зависит от температуры обжига и его продолжительности, скорости подъема температуры и охлаждения, состава газовой среды и условий обжига. При производстве шамотного кирпича в туннельной печи шамотный кирпич-сырец последовательно проходит 3 стадии (зоны) Ї сушки, обжига и охлаждения. Основные физико-химические процессы при обжиге:

Режим от 100 до 200є С. Из сырца испаряется остаточная влага Ї вода затворения, гигроскопическая вода.

Режим 400-600є С. В связующей глине наблюдается распад каолинита, который сопровождается выделением химически связанной воды. Происходит незначительная линейная усадка, до 0,5%.

Режим 600-900є С. При этих температурах разлагаются карбонаты магния и кальция, окисляются сульфиды и углеродные примеси. Наблюдается равномерная линейная усадка 2-2,5%.

При t= 1000-1100є С начинается спекание массы изделий.

Конечная температура обжига шамотного кирпича Ї 1350-1400є С. Время выдержки конечной температуры обжига составляет 5-6 часов.

При нарушении одного из технологических условий обжига, шамотный кирпич теряет свои характеристики. Так, в случае сокращении времени обжига (недожог) кирпич теряет свои огнеупорные качества. В случае увеличения продолжительности обжига (изделие пережгли), прочность кирпича увеличивается, но поверхность кирпича покрывается стеклянным налетом. Это снижает степень сцепления кирпича с раствором и, соответственно, качество будущего футеровочного слоя. Такой кирпич можно использовать только для закладки фундамента.

Процесс охлаждения шамотных кирпичей сопровождается уменьшением их объема. До температур 800-1000є С, чтобы избежать деформацию изделий, снижение температур выполняют со скоростью, 25-45є С/час. Затем, вследствие наличия в печах тепла, аккумулированного кладкой, скорость уменьшения температуры несколько снижается.

Шамотный кирпич упаковывается по маркам и типоразмерам в пакеты без поддонов, в пакеты на поддонах, укладываются в контейнеры или штабеля. Пакеты скрепляются специальной упаковочной лентой или термоусадочной пленкой. Одним из факторов появления брака шамотного кирпича (трещины, отбитости, сколы) является его некорректная транспортировка. Иногда случается, что такой кирпич перевозят «навалом» и разгружают самосвалом. Это может привести к увеличению некондиции до 20% от начального объема. Наиболее рациональный и технологически правильный способ складирования и перевозки шамотного кирпича -- на поддонах. Хранение огнеупорного кирпича следует осуществлять в неотапливаемых складах/ангарах или под навесом, дабы исключить прямое попадание дождя и снега. В этих же условиях допускается хранение шамотного кирпича в штабелях. Высота штабеля не более 3,6 м. При этом следует выдерживать между штабелями ширину прохода - не менее 0,6 м. Хранение «россыпью» -- не допускается.

Шамотный кирпич производиться по Государственным нормативам или ТУ, что определяет все параметры этого материала. А точное выполнение технологии производства обеспечивает огнеупорному шамотному кирпичу высокое качество, эстетический вид и, возрастающий спрос у потребителей.

1.2 Типовые конструкции оборудования

Оборудование для выпуска кирпича из глины пластичным или полусухим методами должно включать в себя следующие обязательные узлы и помещения:

Сырьевой склад, где глина предварительно «вылёживается» до нужной степени влажности. Здесь же возможно добавление бутирующего материала, песка или битого кирпича, в количестве не более 30%. Такие добавки позволяют сырцу легче держать форму и снижают деформацию при температурной обработке.

Узел измельчения и перемешивания сырья может включать в себя несколько аппаратов для поэтапного фильтрования, дробления и создания однородной массы. Для пластичного метода добавляют установки обработки глины водяным паром.

Формированием сырцовых изделий занимаются устройства на основе вакуумных или гидравлических прессов. Эти аппараты выдают полосу для нарезки, из которой уже и формируется кирпич-сырец. Компактные гаражные и самодельные варианты могут формировать готовые штучные изделия без необходимости разрезания, но скорость работы таких установок крайне мала.

Печи для сушки сырца и его обжига производят двух типов: камерные и туннельные. Второй вариант требует основательной постройки, зато позволяет потоковое безостановочное производство. Полусухой метод формования сырца позволяет сэкономить время просушки. Стандартная температура обжига керамических блоков составляет 1000 °С.

Склад готовой продукции, куда поступают обожжённые кирпичи для хранения и реализации.

Узлы транспортировки между установками разной степени механизации труда, от ручного до конвейерного типа.

Оснащение для кирпичного завода включает пресс.

Пресс 2Вектор2 - кирпичное оборудование, работающее методом полусухого гиперпрессования. Подходит для обжигового и безобжигового метода. Работает автоматически. Производит: полнотелый, пустотелый и фасонный кирпич.

Пресс может работать с режимами «Предварительное прессование» и «Утряска». Дополнительных наладочных работ не требует.

Пресс «Викинг» - аппарат, что работает методом полусухого гиперпрессования (с обжигом и без). Включает наладочный, ручной и автоматический режим работы.

Дозатор бункерный и пропарочный комплекс

Дозатор бункерный - оборудование для производства кирпича, чтобы взвешивать и отмеривать сыпучие материалы.

Оборудование включает:

- весовой дозатор;

- тензодатчики;

- соединительная коробка;

- контроллер;

- устройство визуализации;

- пневмоцилиндр;

- датчики положения цилиндра;

- пневмораспределитель;

вибратор.

Дополнительно может быть комплектован ленточными и шнековыми конвейерами.

Характеристики:

Габариты: 1 100 х 950 х 1 915 мм.

Объем бункера, куб.м: 0,55

Вес, кг: 390

Наибольший вес материала для взвешивания, кг: 2 700

Дятел или Дятел полуавтомат - станок для производства кирпича, что производит обрубку продукции, чтобы получить декоративную поверхность.

Производительность: 200 - 600 шт./час

Мощность электродвигателя: 2,2 - 5,5 кВт

Пропарочный комплекс - оборудование для тепло-влажной обработки, чтобы придать продукции прочность. Производительность составляет до 12 000 шт. за сутки.

Пропарочный комплекс в себя включает:

- камеру пропаривания;

- электрический генератор;

- поддоны.

Полная линия для производства такая как РК_мини_01 «Русские качели». Это оборудование подходит для мини-производства, изготавливающего кирпичи из глины с цементом.

Процесс происходит благодаря большому давлению и значительно экономит расход ц сырья.

Параметры:

производительность - 500 кирпичей за 1 час;

размер готового продукта - 250 х 120 х 65 мм;

мощность - 3 кВт;

напряжение - 380 В;

габариты оборудования - 1 039 х 770 х 1 301 мм;

масса - 450 кг.

На дынный момент имеется несколько типов печей для обжига кирпича, которые можно использовать при производстве кирпича, в зависимости от многих факторов и условий.

Очень много зависит от масштабов планируемого производства, а также наличия той или иной энергетической основы. Ведь можно производить обжиг кирпичей газом, электричеством, углем или дровами. От этого будет зависеть конструкция печи.

Печь кольцевая для обжига кирпича относится к конструкциям непрерывного действия и, представляют из себя замкнутый канал для обжига. Этот сложный механизм используется не только для отжига кирпича, но также, для термической обработки различных изделий из металла, в технологии производства труб, колес и бандажей железнодорожного транспорта.

Как правило, такие устройства обладают высокой производительностью и экономичностью.



Рисунок 2 Промышленной кольцевой печи для обжига кирпича

Конструкция кольцевой печи заключается в том, что кирпич-сырец стоит на месте, а зона огня постоянно передвигается.

Камера обжига таких печей имеет форму эллипса, по бокам которой расположены окна, предназначенные для загрузки и выгрузки изделия.

Технология обжига сводится к очередности процессов, следующих один за другим, от одного окна к другому.

Каждое окно представляет отдельно сконструированную камеру. Как только огонь перейдет через всю камеру, значит процесс обжига кирпича в этой камере закончен и начинается отжиг кирпича, находящегося в следующей камере.

Процесс обжига в таких печах может занимать от 3-х до 4-х суток, не смотря на экономичность. К сожалению, процесс загрузки и выгрузки камер достаточно трудоемкий.

В таких печах возможно применение различных видов энергоносителей, в том числе и низкосортных, такие как фрезерный торф, антрацитовый штыб, различные топливные отходы, при этом, можно без проблем переходить от одного вида топлива к другому.

В таких печах огонь попадает непосредственно на кирпич, предназначенный для обжига. Печь оборудована центральным дымовым каналом, который проходит по периметру кольцевой печи и подходит непосредственно в зону обжига.

Конструкция печи позволяет подключить в любой момент необходимый канал обжига к центральному дымовому каналу, путем переориентации перекидного металлического короба.

Раскаленные дымовые газы из камеры обжига, прежде чем попасть в центральный дымоотвод, проходят через камеры с кирпичом-сырцом и досушивают его. В центральную дымовую трубу газы поступают охлажденными до 120-150єС. Такая технология позволяет эффективно использовать температуру теплоносителя: кроме обжига кирпича удается досушить кирпич-сырец.

В таких печах эффективно используется температура остывающего кирпича. Это происходит следующим образом: воздух, который поступает в камеру обжига, проходит через камеры с остывающим кирпичом. Таким образом, воздух поступает уже подогретым, а значит экономиться часть энергии, которая непременно затрачивалась бы на подогрев входящего воздуха.

Рисунок 3 Печь туннельная для обжига кирпича

Печь туннельная для обжига кирпича наиболее часто применяется для постоянного выпуска продукции. Она более проста в своей конструкции и поэтому завоевала себе большую популярность.

Здесь название говорит само за себя: туннельная печь состоит из тоннеля длиной от 5 до 150 метров и высотой до 2,7 метров, с проложенным внутри рельсовым полотном.

По рельсам двигается состав с вагонетками, загруженный кирпичом. Механизм перемещения может быть различным: гидравлические и винтовые толкатели, перемещенные посредством систем тросов и т.д. Вагонетки сделаны из толстого металла, и имеют специальную огнеупорную футеровку, на которую укладываются кирпичи, предназначенные для обжига.

Печь для обжига имеет один вход и один выход, размещенный по концам тоннеля. На входе и на выходе установлен специальный механизм, обеспечивающий герметичность печи в моменты закатывания и выкатывания вагонеток. Механизм действует автоматически, что позволяет экономить часть средств, затрачиваемых на энергоносители.

Кроме этого, по всей длине тоннеля расположен песчаный затвор, предотвращающий проникновение продуктов горения в пространство под вагонетками.

Туннельная печь для обжига кирпича имеет условное разделение на зоны:

- зону предварительного прогрева;

- зону обжига;

- зону постепенного охлаждения.

В камере обжига температура газов поднимается до 920-980єС при времени обжига от 24 до 48 часов и производительности до 70 тысяч кирпичей. В данном случае все зависит от вида кирпича и технологических построек.

Кирпич-сырец укладывается на футеровку вагонетки слоем, толщиной около 1 метра, что предотвратит деформацию обжигаемых изделий. При движении, вагонетки с кирпичом медленно проходят через 3 основных зоны туннельной печи: зоны прогрева, зоны обжига, зоны остывания. Скорость движения выбрана таким образом, чтобы обжиг кирпичей происходил согласно технологии.

Технология обжига контролируется с помощью компьютерных технологий, которые позволяют:

- отслеживать режим обжига;

- контролировать температурный режим во всех трех зонах:

- следить за давлением воздуха;

- выбирать режим обжига в зависимости от качества кирпича-сырца;

- возможность контролировать готовую продукцию в автоматическом режиме.

Загружается кирпич-сырец на вагонетки ручным способом, а выгружается из печи готовый кирпич с помощью специального механизма, который и осуществляет контроль качества.

Воздух в печь подается с помощью вентиляторов, а отработанные газы выводятся из печи с помощью дымососов. Те и другие системы имеют свои рециркуляционные каналы, способствующие подогреву воздушной массы, поступающей в зону обжига и их охлаждения, после прохождения зоны обжига и попадания в зону предварительного прогрева. Это позволяет оптимально использовать энергетику туннельной печи.

Все отработанные газы выводятся из зоны работы печи с помощью воздуховодов и дымососов.

Для правильного выбора устанавливаемого оборудования необходимо иметь его полную характеристику. Предпочтение следует отдавать типовому оборудованию, которое серийно выпускается заводами машиностроения. В ряде случаев для осуществления технологических операций выгоднее приспособить и дооборудовать типовой аппарат, чем специально разработать новую конструкцию. Технические характеристики машин и аппаратов находят в каталогах - справочниках на оборудование или специальных изданиях исследовательских и проектных организаций.

Описание устанавливаемого оборудования должно быть кратким и четким. Выбор каждого аппарата производится отдельно и начинается с наименования аппарата и его номера по технологической схеме. Затем описываются исходные данные: вид и количество перерабатываемых сырьевых материалов, продолжительности переработки. По каталогу или техническому паспорту, выбирается аппарат и делается вывод о количестве устанавливаемых аппаратов. Выписывается производительность и технические характеристики. Для типового оборудования достаточно указать номер, тип или марку. Все выбранное оборудование сводится в таблицу 1.

Таблица 1

Спецификация оборудования для производства шамотного кирпича

№	Аппарат	Ко- ед.	Характеристика аппарата
1	Глинорыхлитель СМ-1031 А	2	Производительность - 25 м3/ч; угловая скорость вала с ножами -7,85 об/мин; мощность электродвигателей - 10 кВт; габаритные размеры - 4600*1800*1200 мм; масса - 3,5 т.
2	Ящичный питатель СМ - 1090	2	Производительность - 25 м3/ч; количество камер - 2; емкость камеры - 2,9 м3; мощность - 3 кВт; скорость движения ленты транспортера- 1,5 - 2 м/мин;
			габаритные размеры - 6510*2485*1610 мм; масса - 4,1 т.
3	Камневыдели - тельные вальцы ИАПД И21	2	Производительность - 35 м3/ч; диаметр валков гладкого 800 мм, ребристого - 500 мм; длина валков - 600 мм; мощность - 41 кВт; габаритные размеры - 2850*2550*1300 мм; масса - 5 т.
4	Лопастной двухзальный смеситель СМК-125А	2	Производительность - 32 м3/ч; диаметр окружности описываемой лопастями - 600 мм; расстояние между осями лопастных валов - 420 мм; частота вращения валов -0,7 с-1; мощность привода - не более 20 кВт; частота вращения - не более 1000 об/мин; габаритные размеры - 5250*1670*1330 мм; масса - 3,2 т.
5	Вальцы тонкого помола СМК516	1	Производительность - 50 м3/ч; диаметр валков - 1000 мм; длина валков - 800 мм; размер кусков - 15 мм; мощность - 86 кВт; габаритные размеры 4000х3300х1280мм; масса - 9,29 т.
6	Ленточный шнековый безвакуумный пресс СМ-294	2	Производительность - 25 м3/ч; диаметр валков - 1000 мм; длина валков - 800 мм; размер кусков - 15 мм; мощность электродвигателя - 55 кВт; габаритные размеры 5100х1600х1100мм; масса -3,7 т.
7	Автомат резки СМ-295	2	Производительность -36 м3/ч; скорость движения бруса - 0,48 м/мин; мощность электродвигателя - 1 кВт; габаритные размеры 1960х1100х1450мм; масса -0,79 т.
8	Автомат-укладчик СМ-678	2	Производительность- 20,7 м3/ч; мощность электродвигателей - 11, 8 квт; габаритные размеры - 6500Ч9000Ч3200 мм; масса-6,1 т; емкость вагонетки - 200 шт. сырца; колея - 750 мм; шаг полок - 240 мм; масса вагонетки- 189 кг.
9	Автомат-садчик МА-48А	2	Производительность - 10 м3/ч; мощность - 2500кВт; габаритные размеры - 11520*4970*5410мм; масса - 1,94 т.
10	Туннельное сушило	2	Годовая производительность - 124.200 м3/ч; емкость одной вагонетки - 250-280 шт; количество вагонеток - 20-22 шт; количество туннелей - 15-20 шт; габаритные размеры туннеля - 2500Ч1200Ч1700 мм; продолжительность цикла - 28 ч; удельный расход теплоты - 4600-5500 кДж/кг.
11	Туннельная печь ТП 499-21-45	2	Годовая производительность - 128.340 м3/ч; продолжительность цикла - 36ч; размеры обжигательного канала, м: длина(с форкамерой) - 127,3 ширина - 1,87 высота - 1,87 размеры печной вагонетки, м: Длина 3 ширина 3,68 вместимость вагонетки - 1700 шт; температура обжига 1100 - 1150 єС.

1.3 Номенклатура выбросов вредных (загрязняющих) веществ

Известны два типа печей для обжига глины на шамот -- вращающиеся и шахтные. Во вращающихся печах топливом служит мазут марок 30--100 с содержанием серы 3--3,5% или природный газ. Состав продуктов сгорания в каждом конкретном случае следует определять по расчету горения топлива, расход которого (в пересчете на условное) составляет 110--140 кг/т готового шамота. Из топлива в продукты сгорания переходит органическая и колчеданная сера; сульфатная сера удаляется с пылью и остается в обожженном продукте

Величина выбросов пыли из вращающихся печей зависит в основном от технологии подготовки сырья и его влажности перед подачей в печь, месторождение глин существенного влияния не оказывает.

Усредненные данные о выходе и составе продуктов сгорания из печи, а также величины вредных выбросов приведены в табл. 2, из которой видно, что в продуктах сгорания содержится до 0,4 г/м³ окиси азота, количество которой мало зависит от вида применяемого топлива и обжигаемого сырья. Содержание окиси серы в дымовых газах полностью зависит от ее содержания в топливе и сырье. Количество пыли в продуктах сгорания составляет 15--85 г/м³(более низкое значение наблюдается при влажном сырье, особенно в зимнее время).



Таблица 2

Усредненные данные о выходе и составе продуктов сгорания и величинах вредных выбросов из вращающихся печей при обжиге глины на шамот

Вид применяемого топлива	Выход продуктов сгорания из печи, м3/т шамота	Состав продуктов сгорания % (по массе)
		о2	N2	со2	со
Мазут...... Природный газ ...	1900--2100 2000--2500	3,0 2,5	83 88	14 9,5	0 0
Вид применяемого топлива	Величина вредных выбросов
	NO2	so2	пыль
	г/м3	кг/т	г/м3	кг/т	г/м3	кг/т
Мазут .... Природный газ	0,4 0,3	0,8 0,72	10,0 0,4-3,5	21,0 0,9--7,5	- 15--85	- 35-200

Подсосы воздуха увеличивают объем продуктов сгорания в дымовом тракте в 2--2,3 раза. 2. В дымовых газах, уходящих из печи, работающей с повышенной производительностью, содержится до 3% окиси углерода, которая полностью сгорает в пылевой камере за печью.

С ростом производительности печи выбросы пыли увеличиваются. Например, при увеличении производительности на 30% содержание пыли в дымовых газах увеличивается почти в два раза. Выбросы пыли значительно увеличиваются при повторном использовании уловленной пыли в виде брикетов, которые, как правило, не обладают достаточной прочностью.

Пыль в основном состоит из частиц диаметром более 10 Мкм. Удельное электрическое сопротивление шамотной пыли зависит от ее температуры и влагосодержания. Влагосодержание в свою очередь зависит от количества водяных паров в продуктах сгорания и может быть охарактеризовано температурой точки росы.



Таблица 3

Величина удельного электрического сопротивления шамотной пыли в зависимости от температуры и влагосодержания

Температура пыли °С	Удельное электрическое сопротивление, Ом	см, при температуре точки росы, °С
	18	34	46	66
100	2-Ю13	2-Ю11	1,8-1010	-
120	4-Ю13	5-1011	8 -1010	-
140	4,3- 1013	1.1-1012	2,4-1011	6-109
160	3-Ю13	1,5-1012	3,5-1011	1,6-1010
180	2-Ю13	1,2-1012	3,7-1011	2,7-1010
200	1.3 -1012	8-1011	3-1011	4-1010
220	7-Ю12	5-1011	2,3-1011	4,8-1010
240	3,5-1012	3.3-1011	1,6-1011	4,9-1010
260	1,7-1012	2-1011	1,1-1010	4,2-1010
280	8,5-1011	1,4-1011	7-1010	8-1010
300	4-Ю11	8-1010	4,0-1010	2,1-1010

Плотность шамотной пыли составляет 12,5 г/ом³; насыпная масса 0,7--1,1 г/см³ и угол естественного откоса 32--44°. Эти показатели необходимы для расчета пылеочистных устройств.

В печах шахтного типа для обжига глины применяют в основном твердое топливо, расход которого меньше, чем во вращающихся печах, и составляет в пересчете на условное 90 кг/т. Выход продуктов сгорания составляет 1200 м³/т; запыленность газового потока при выходе из лечи 65 г/м³. Достоверных данных о выбросах окислов азота из этих печей нет. Выбросы сернистого газа рекомендуется определять так же, как и для вращающихся печей, хотя проверенных опытных данных также нет. При серосодержащем топливе концентрацию SO₂ в дыме определяют по составу топлива при помощи расчета его горения.



2. Требования к производственной площадке предприятия по производству шамотного кирпича

2.1 Характеристика источников выбросов

Выбросы в атмосферу происходят в процессе обжига кирпича в специальных печах. Выбросы происходят по причине сгорания топлива для получения тепла, необходимого для обжига, и от влияния высоких температур на саму глину. Выбросы пыли также возникают в результате открытой карьерной добычи глины. Возможны следующие выбросы в атмосферу:

- оксид азота возникает при использовании в обжиге углеводного топлива. Это вызывает загрязнение воздуха вокруг объекта и является причиной возникновения фотохимического смога и кислотных дождей;

- двуокись серы получается от воздействия высоких температур на глину. Количество произведенной двуокиси серы зависит от содержания серы в глине. Глина с низким содержанием серы обычно содержит менее 0.1% серы в своем составе. Двуокись серы вызывает местное загрязнение воздуха и является причиной возникновения кислотных дождей. Возможен дополнительный выброс двуокиси серы в случае использования мазута в печах для обжига;

- выбросы хлоридов и фторидов происходят при обжиге по причине присутствия данных материалов в самой глине;

- монооксид углерода и двуокись углерода возникают при обжиге углеводородного топлива. Монооксид углерода вызывает местное загрязнение воздуха, а углекислый газ является причиной глобального потепления;

- возможен выброс дополнительных органических компонентов, включая токсины, такие, как диоксины, если используются отходы производства при обжиге кирпича в специальных печах;

- пыль и различные частицы могут поступать в атмосферу из печей, появляясь в процессе обжига кирпича и от использования при обжиге мазута, угля или регенерированного масла;

- пыль, возникающая от передвижения грузовиков по грязным или грунтовым дорогам, или по причине ветра может распространяться за пределы участка добычи глины и быть причиной неудобства или наносимого ущерба собственности пли близлежащей растительности.

Возможное загрязнение стока дождевой воды частицам глины или кирпичной пыли, что может привести к обесцвечиванию или появлению осадка, если дождевая вода попадет в основной водный поток, в котором также может содержаться масло или топливо от автотранспорта.

Если соль от глазурования или топливо хранятся на объекте, возникает риск загрязнения почвы по причине утечки вредных веществ.

При добыче глина так же идет немалое воздействие.

Основными видами воздействия на среду:

- изъятие природных ресурсов (земельных, водных);

- загрязнение воздушного бассейна выбросами газообразных и взвешенных веществ;

- шумовое воздействие;

- изменение рельефа территории.

Негативное воздействия на состояние экосистемы заключаются в максимальной нагрузки технологического процесса на каждый из компонентов окружающей среды. Воздействие на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, а также рекреационные территории.

А также оказывает негативное влияние на атмосферный воздух в результате пыле- и газообразования.

При работе автомобильного транспорта и спецтехники загрязнение атмосферы в зоне влияния происходит при работе двигателей дорожно-строительной техники и автотранспорта, выделяющих азота диоксид, азота оксид, бензин, оксид углерода, оксид серы и сажу.

Основными источниками внешнего шума являются двигатели дорожно-строительной техники.

При производстве керамического кирпича в туннельной сушилке и туннельной печи для обжига в качестве топлива используется природный газ.

Продукты горения топлива содержания вредных веществ СО и NO2, которые удаляются с дымовыми газами и оказывают вредное воздействие на атмосферу и окружающую природную среду. СО оказывает вредное воздействие на организм человека (угарный газ). При вдыхании оксид углерода блокирует поступление кислорода кровь и вследствие этого вызывает головные боли, тошноту, а в более высоких концентрациях - даже смерть. ПДК СО при кратковременном контакте составляет 30 мг/м3, при длительном контакте - 10 мг/м3. Если концентрация оксида углерода во вдыхаемом воздухе превысит 14 мг/м3, то возрастает смертность от инфаркта миокарда. Уменьшение выбросов оксида углерода достигается путем дожигания отходящих газов.

Окись углерода (СО) -- бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. В среднем по выбросам Кирпичного завода зафиксировано 25,3758 т/год.

Рисунок 4 Динамика выброса окиси углерода (СО)

Оксиды азота (оксид и диоксид азота) -- газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO2 объединяются одной общей формулой NOх. При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 7.2918 т/год.

Рисунок 5 Динамика выброса оксида азота Кирпичным заводом

Человеческая деятельность приводит к тому, что загрязнения поступают в атмосферу в основном в двух видах -- в виде аэрозолей (взвешенных частиц) и газообразных веществ.

Общее количество аэрозолей, поступающих в атмосферу в течение года составляет 0,214 т.

Серный ангидрид образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты Кислотные дожди вызывают тяжелые последствия. Уже при рН менее 5,5 пресноводные рыбы чувствуют себя угнетенно, медленнее растут и размножаются, а при рН ниже 4,5 вообще не размножаются. Дальнейшее уменьшение рН приводит к гибели рыб, затем земноводных, а в конце концов -- насекомых и растений: организмы не приспособлены к жизни в кислотах. К счастью, всеобщая гибель предотвращается почвой, которая не только фильтрует через себя дождевую воду, но и химически очищает ее, обменивая катионы Н+ на катионы натрия и калия. Кислотные дожди воздействуют и на почву, вызывая закисление ее, поскольку ионообменная способность почвы не беспредельна. Закисление отрицательно влияет на структуру, агрегатное состояние почвы, угнетает почвенную микрофлору и растения, вызывает их гибель. Это вредит лесам, сельскохозяйственным культурам.

Особенность кислотных дождей -- их отдаленность от места выброса оксидов серы и азота и привязка к определенным географическим зонам, что связано с тем, что превращение оксидов серы и азота протекает сравнительно медленно, а выбросы заводских труб относятся ветрами. Так, максимальная концентрация серной кислоты достигается на расстоянии 250-300 км от места выброса SO3.

Рисунок 6 Рост выбросов сернистого ангидрида

2.2 Расположение производственной площадки и роза ветров

Генеральный план предприятия представляет собой комплексное и рациональное решение вопросов размещения зданий, сооружений, транспортных и инженерно-технических коммуникаций, а также благоустройство и озеленение территории.

Решение генерального плана предприятия, т.е. расположение зданий, сооружений и транспортных путей, определяется технологическим процессом, чтобы обеспечить его экономичность на минимальной площади территории с применением прогрессивных видов транспорта и максимально возможного блокирования зданий. Предусматривается зонирование территории для предохранения производственных и административно - бытовых зданий от газов и пыли, а также максимальное использование аэрации и естественного освещения. Площадка предприятия, как правило, разделяется на следующие зоны: предзаводскую, производственную, подсобную, складскую.

2.3 Класс опасности предприятия

Любое предприятие в процессе своей деятельности образует вещества, которые в определенной степени негативно влияют на природу -- химические соединения, отходный материал, сточные воды и т.д.

Степень опасности предприятия - один из важнейших критериев для определения места расположения производства, соблюдения всех экологических требований, расчета размера эковыплат в государственный бюджет.

Идентифицировать уровень опасности производственного процесса по отношению к природной среде позволяют следующие критерии: список используемых на предприятии опасных и вредных химических соединений; степень превышения установленных предельных нормативов влияния на природную среду; тип производственного процесса; связь деятельности предприятия с использованием атомной энергии. Основой для отнесения предприятия к той или иной группе опасности становятся действующие экологические стандарты и нормативно-правовые акты в области охраны окружающей среды, в которых отражены параметры распределения, разъяснения по каждому виду деятельности, описание ответственности за несоблюдение экологических нормативов и др. Опасные вещества и производственные процессы, которые влияют на природу, условно делят на материальные и энергетические. К энергетической группе факторов негативного воздействия на природу относят производственный шум, вибрацию, ультразвуковое и ионизирующее излучение, электромагнитные поля и др. К материальным веществам относят химические соединения, которые классифицируются по их агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные. Классификационный процесс осуществляется также с учетом влияния на конкретную часть природы: земельные и минеральные ресурсы, водоемы и подземные воды, воздушное пространство, лесные массивы, солнечная энергия и т.п.

Производство листового стекла относится к IV классу опасности.



3. Расчет рассеивания вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе при производстве шамотного кирпича

3.1 Методика расчета рассеивания

Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе

Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе (далее - Методы) предназначены для расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных (загрязняющих) веществ (далее - ЗВ) (за исключением радиоактивных веществ), в том числе, включенных в Перечень ЗВ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды, утвержденный распоряжением Правительства Российской Федерации от 08.07.2015 N 1316-р (Собрание законодательства Российской Федерации, 2015, N 29, ст. 4524).

Методы позволяют рассчитать поля:

- максимальных разовых концентраций ЗВ c_м, соответствующих сочетанию неблагоприятных метеорологических условий, в том числе, опасной скорости ветра, и неблагоприятных условий выброса ЗВ в атмосферный воздух, то есть такого сочетания мощностей и других параметров выброса ЗВ в атмосферный воздух (высота, диаметр устья, расход ГВС, температура ГВС, скорость выхода ГВС из устья, мощность выброса), при котором в условиях соблюдения промышленным предприятием установленного режима работы достигаются максимальные значения максимальных приземных концентраций (далее - неблагоприятные условия выброса ЗВ в атмосферный воздух);

- безразмерных концентраций q_к ЗВ в атмосферном воздухе групп веществ комбинированного вредного действия (полной суммации, неполной суммации, потенцирования);

- средних концентраций ЗВ в атмосферном воздухе, соответствующих длительному (сезон, год) времени осреднения, в частности, среднегодовых, концентраций C ЗВ в атмосферном воздухе (далее - долгопериодные средние концентрации ЗВ в атмосферном воздухе).

При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких (n) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q или значения концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводятся условно к значению концентрации с одного из них.

"Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест" (зарегистрировано в Минюсте России 13.09.2016, регистрационный N 43648) (далее - ГН 2.1.6.1338-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест").

, (1)

где n_з.в - число ЗВ, входящих в группу комбинированного вредного действия;

c_i - рассчитанная в соответствии с требованиями настоящих Методов (относящаяся ко времени осреднения 20 - 30 мин) концентрация i-того ЗВ, входящего в рассматриваемую группу ЗВ комбинированного вредного действия, мг/м³.

Приведенная концентрация с рассчитывается по формуле



(2)

где с₁ - концентрация вещества, к которому осуществляется приведение; ПДК₁ - его ПДК; с₂... c_n и ПДК₂..... ПДКn - концентрации и ПДК других веществ, входящих в рассматриваемую группу суммации.

Расчет концентрации вредных веществ, претерпевающих полностью или частично химические превращения (трансформацию) в более вредные вещества, проводится по каждому исходному и образующемуся веществу отдельно. При этом мощность источников для каждого вещества устанавливается с учетом максимально возможной трансформации исходных веществ в более токсичные.

Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-30-мннутному интервалу осреднения.

3.3 Описание программы УПРЗА «Эколог» 4.50

Унифицированная программа расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА) «Эколог» версия 4.50 выполняет расчеты концентраций загрязняющих веществ в атмосфере по «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86)» Госкомгидромета. В зависимости от характера стоящих перед Вами задач Вы можете подобрать оптимальную модификацию программы «УПРЗА Эколог».

Дополнительные блоки к УПРЗА «Эколог» 4.50:

ГИС-Стандарт. Программа предоставляет следующие дополнительные возможности:

- возможность рисования топоосновы по растровой подложке;

- расширенные возможности графического блока, позволяющие заносить и передавать для последующего расчета выбросов информацию о дорожно-транспортной сети;

- совместимость (импорт) топоосновы со следующими графическими форматами: AUTOCAD dxf, mid/mif, shp; передача данных об источниках и полях расчетных концентраций в программы ArcInfo, AUTOCAD, MapInfo и других в виде слоя векторного формата.

Газ. Программа предоставляет все возможности варианта «Стандарт», а также позволяет производить расчет концентраций от источников со скоростью выхода газовоздушной смеси от 150 до 500 м/с (магистральные газопроводы, газокомпрессорные станции).Реализована и «Отраслевая методика расчета приземной концентрации загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах компрессорных станций магистральных газопроводов».

Застройка и высота.

Реализует Приложение II к "Методике ОНД-86".Позволяет учитывать влияние застройки на рассеивание загрязняющих веществ, а также производить расчет концентраций загрязняющих веществ на различных высотах.

НОРМА 4.0

Подбор оптимальных предложений по снижению выбросов. Определение % снижения выбросов в заданнных источниках для гарантированного достижения нужного уровня концентраций в заданных точках.

СРЕДНИЕ 4.50

в т.ч. один метеофайл. Расчет осредненных за длительный период концентраций выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Реализованы "Методические указания по расчету осредненных за длительный период концентраций выбрасываемых в атмосферу вредных веществ", ГГО им. Воейкова,2005

РИСКИ 4.50

Позволяет оценить риск для здоровья населения, т.е. вероятность развития у населения неблагоприятных для здоровья эффектов в результате реального или потенциального загрязнения окружающей среды. Реализовано Р 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду»

МЕГА

Наиболее полная комплектация УПРЗА Эколог без ограничений на количество источников для одного предприятия. Поставляется обязательно с блоками ГАЗ, ЗАСТРОЙКА и ВЫСОТА, ГИС СТАНДАРТ.

Основные функциональные возможности программы

Рассчитываются приземные концентрации как отдельных веществ, так и групп веществ с суммирующимся вредным действием. Суммарное количество веществ и групп суммации в одном расчете не ограничено. Программа позволяет по данным об источниках выброса веществ и условиях местности рассчитывать разовые (осредненные за 20 - 30 минутный интервал) концентрации веществ в приземном слое при неблагоприятных метеорологических условиях.

В расчетах могут быть учтены нагретые и холодные выбросы точечных, линейных и площадных источников. Площадные источники могут быть четырех типов:

- с выбросом со сплошной поверхности, для которых нельзя указать полного набора характеристик газовоздушной струи: скорости и объема выходящих газов, диаметра устья источника (например, пруды-испарители, пылящие поверхности и т.п.);

- с выбросом со сплошной поверхности, для которых выброс по каждому веществу может иметь несколько (до пяти) значений в зависимости от наблюдаемой скорости ветра;

- описывающие выбросы из многих мелких точечных источников (например, печных труб в поселке);

- описывающие выбросы от автомагистралей

Общее число источников выбросов практически не ограничено.

Каждый источник выбросов может иметь несколько вариантов исходных параметров.

Учитывается влияние рельефа на рассеивание веществ (с помощью введения поправок на рельеф для источников в соответствии с ОНД-86).

Учитывается фоновая концентрация веществ, дифференцированная по скоростям и направлениям ветра и по расположению постов наблюдений за фоном. При этом программа позволяет оценить фоновое загрязнение воздуха без учета вклада отдельных источников, что упрощает расчет загрязнения воздуха для реконструируемых предприятий.

Имеется возможность автоматического построения нормативных санитарно-защитных зон (СЗЗ) предприятия, а также задания охранных и производственных зон.

Встроенный редактор позволяет занести и редактировать карту-схему предприятия и местности, на которую будут нанесены результаты расчета рассеивания.

Расчет по предприятию может иметь несколько вариантов, существует возможность проведения расчета с минимальным заданием исходных данных.

Расчеты ведутся на задаваемом пользователем множестве точек на местности, которое может включать в себя:

- узлы прямоугольных сеток в нескольких прямоугольных областях;

- отдельно заданные точки и точки, описывающие СЗЗ предприятия, границы зданий и особых зон.

Общее количество расчетных областей практически не ограничено.

В результатах расчетов выдаются значения приземных концентраций в расчетных точках в мг/м3 или в долях ПДК. Эти значения сведены в специальные таблицы.

Выдаются карты изолиний приземных концентраций вредных веществ на местности в любом задаваемом пользователем масштабе. Масштаб вывода карт также может выбираться автоматически с учетом удобства пользования картой.

Программа автоматически определяет точки с максимальной концентрацией загрязняющих веществ.

Программа находит источники, дающие наибольшие вклады в Программы расчета загрязнения атмосферы как в целом по предприятию, так и из задаваемого пользователем множества.

Печать отчетов производится как на принтер, так и в файл. Объем и состав отчета регулируется пользователем.

УПРЗА "Эколог" совместима с другими программами серии "Эколог". Существует возможность приема данных, подготовленных в более ранних версиях программы (начиная с версии 2.0 и выше).

Построенная в УПРЗА "Эколог" карта может быть передана в Эколог-Шум для оценки шумового воздействия и построения комплексной санитарно-защитной зоны.

Расчет приземной концентрации вредного вещества



Заключение

Проблема защиты окружающей среды - одна из важнейших задач современности. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и транспорта в атмосферу, водную среду и почву в современном мире достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных городах, уровни загрязнений существенно превышают допустимые санитарные нормы.

...