Литейный цех на выпуск 10000 тн отливок в год из серого чугуна для нужд машиностроения

В таблице 33 приведены данные удельных выделений загрязняющих веществ при плавке чугуна в индукционных печах, поданным отечественных исследований.

Развитие литейного производства требует повышенного внимания специалистов-литейщиков к вопросам экологической безопасности и рационального использования ресурсов применяемых при производстве отливок.

Для плавки чугуна СЧ20 была выбрана индукционная  тигельная печь ИЧТ-10. Процесс получения чугуна СЧ20 в индукционных тигельных печах состоит из  основного периода – плавления – и трех вспомогательных: загрузки, заправки и выгрузки. В период загрузки печи запыленность газов незначительна и определяется качеством и составом используемой шихты. В период плавления с технологическими газами выбрасываются оксиды углерода, углекислый и сернистый газ, азот и его оксиды, водород, аэрозоли, насыщенные оксидами железа и марганца, пары углеводородов и др.

В целом величина выбросов индукционной тигельной печи зависит от мощности печи, применяемого сырья, технологического режима плавки и способа отвода газов из печи. На основании имеющихся данных о выбросах индукционной тигельной печи постоянного тока, была составлена таблица 33. Характеристика выбросов при индукционной плавке представлена в таблице 33.

Таблица 33 – Состав загрязняющих веществ из печи ИЧТ-10 при выплавке чугуна СЧ20                      

              Максимальная приземная концентрация рассчитывается по формуле:                                              

                                                  CM = ,                                                  (67)

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (A = 180 для Уральского региона);

  M – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, определяемая по формуле (67):

                                                     M = q · V1,                                                                        (68)

          где q – содержание вредного вещества в рабочей зоне, г/м3;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (F = 1 – 3);

H – высота трубы, 22 м;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (η =1);

V1 – расход газовоздушной смеси, определяемой по формуле (69):

                                                    V1 = L + 0,1 · L ,                                                                       (69)

где D – диаметр устья источника выброса (2 м);

ω0 = ,                                                  (70)

         где ω0 – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

ω0 = = 20,3 м/с

L – объем воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения, м3/ч.

Тогда V1 = 58,9 + 0,1 · 58,9 = 64,79 м3/с, ω0 = 20,3 м/с . Расход газовоздушной смеси составляет 64,79 м3/с, а средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса составляет 20,3 м/с.

M = 0,036 · 58,9 = 2,12. Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени составляет 2,12 г/с.

ΔT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха (ΔT = Тг – Тв = 250 - – 23,7 = 226,3 0С).

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, υм, υ´м, fe.

Параметр f определяет, является ли выброс нагретым и рассчитывается по формуле (71):

                                                    f = 1000 · ,                                                                        (71)

f = 1000 · 20,32 · 2 / (222 · 226,3) = 7,5.

Параметр f равен 7,5. Таким образом параметр f меньше 100, следовательно, выброс – нагретый.

Вспомогательные коэффициенты υм, υ´м , определяющие максимальную скорость оседания загрязнения для нагретого выброса рассчитывается по формулам (72) и (73):

                                                    υм = 0,65 · ,                                                              (72)

                                                     υ´м = 1,3 ·,                                                              (73)

Тогда υм = 0,65 · = 12,2. Параметр υм равен 12,2.

Тогда υ´м = 1,3 · = 2,3 м/с. Параметр υ´м равен 2,3 м/с.

Рассчитаем коэффициент для корректировки значения параметра f:

                                           fe = ,                                                  (74)

Из формулы (74) получаем, что fe равно 9733.

Так как fe > f, то при расчете m пользуемся f.

При f < 100 для определения параметра m используем формулу (75):

                              m =   ,                                   (75)

Из формулы (75) получаем, что m равно 0,62.

Коэффициент n при параметре f < 100, определяется в зависимости от параметра υм: коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса,  тогда n = 1  при значении параметра υм  >2.

Рассчитаем максимальную приземную концентрацию вредных веществ:

CFеО = = 0,01 мг/м3, для оксида железа максимальная приземная концентрация составляет 0,01 мг/м3.

CNO = = 0,0018 мг/м3, для оксида кремния максимальная приземная концентрация составляет 0,0018 мг/м3.

Таблица 34 – Значения расчетных и нормативных максимальных приземных концентраций вредных веществ

Таким образом, максимальная приземная концентрация для всех вредных веществ не превышает значений ПДК. Следовательно, ограничения этих выбросов не учитываются.

Расстояние хм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения См определяется по формуле:

хм = ,                                                   (76)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формуле:

,                                        (77)

Тогда:

xFеО = м

xNО = м

Значение опасной скорости uм (м/с) на уровне флюгера – скорости при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ См в случае f < 100 определяется по формуле:

                                         uм = ,                                            (78)

uм = м/с

Таким образом при неблагоприятных условиях рассеивания выброса в атмосфере и при скорости ветра равной 16,2 м/с максимальная приземная концентрация для FеО будет достигнута на расстоянии 322,3 м, а для NО – на расстоянии 644,6 м.

5.4 Анализ вредных выбросов при приготовлении стержней из ГТС и заливке форм

Процессы изготовления стержней по горячей оснастке получают в литейном производстве все большее распространение. В связи с этим актуальной становится проблема изучения состава и токсичности газов, выделяющихся при изготовлении стержней, а так же в процессе заливки формы. Используемые в указанных процессах связующие на синтетических смолах, состоят из продуктов конденсации фенола и формальдегида, т.е. являются чисто фенольными смолами. При термодеструкции этих смол образуются газы, которые содержат СО, СО2, формальдегид, фенол и ацетальдегид. Допустимые концентрации при длительном воздействии в 4-5 раз больше, чем при кратковременном для всех компонентов, кроме, фенола и формальдегида, у которых они равны, что свидетельствует о повышенной токсичности последних.

Комбинированное воздействие вредных газов может учитываться суммарно при условии, если нет доказательств их взаимного влияния – ослабляющего или усиливающего общую токсичность. В частности, для двухкомпонентной газовой смеси в производственных условиях общее значение ПДК считается достигнутым, если содержание каждого компонента составляет 50% от соответствующего ему индивидуального значения ПДК.

Таблица 35 – Значение максимальной ПДК в приземной зоне на территории предприятия принятые в России