Воздух, удаленный вентиляционными отсосами от пестов окраски (окрасочных камер, напольных вытяжных решеток и др.) или из окрасочно-сушильных установок, всегда загрязнен парами растворителей, а при окраске распылением, кроме того, — Красочным аэрозолем.
Количество паров растворителей, содержащихся в удаляемом воздухе, может быть определено по среднечасовому их расходу. При этом если на изделия наносятся быстросохнущие покрытия, не требующие искусственной сушки, можно принимать, что воздухом, удаляемым с мест окраски, захватывается весь растворитель. При покрытиях, требующих искусственной сушки, следует считать, что на месте окраски улетучивается около 20°/о растворителя. Ранее указывается, что воздух, проходящий очистку в гидрофильтрах, которыми оборудуются, как упоминалось выше, все посты окраски распылением, практически полностью освобождается от красочного аэрозоля и на 35% °т паров растворителей.
Приближенные расчеты, проведенные применительно к пневматическому нанесению нитрокрасок, показывают, что концентрации, например, толуола в воздухе, удаляемом от окрасочной камеры, лежат в пределах 80—400 мг/м3.
Действительные концентрации толуола или ксилола в выбросах от постов окраски для нескольких заводов, полученные в процессе исследований ВЦНИИОТ, приведены в табл. 34.
Таблица 34. Концентрации паров растворителей в выбросах от постов окраски распылением
| Предприятие | Лакокрасоч- ный материал | Тип отсоса | Объем отсасываемо- го воздуха, м’/ч | Концентрация, мг/м* ксилола | Концентрация, мг/м* толуола |
|---|---|---|---|---|---|
| Горьковский завод | Эмаль МЛ-12-03 | Камера с боковым отсосом | 5000 | 400 | — |
| Прожекторный завод (г. Москва) | Эмаль МЛ-25 | То же | 1700 | 170 | — |
| Рязанский станкостроительный завод | Грунт ФЛ-ОЗк | Напольная решетка | 27000 | — | 390 |
| Московский завод «Станко-агрегат» | Нитроэмаль № 924 | То же | 33000 | — | 70 |
Приведенные данные подтверждают правильность расчета.
Анализ приведенных данных показывает, что концентрации в выбрасываемом воздухе не очень велики по сравнению с предельно допустимыми в приземном слое атмосферы заводских площадок, которые, как известно, принимаются равными 30% от ПДК рабочей зоны. Однако эти концентрации черезвычайно сильно превосходят предельно допустимые в атмосферном воздухе населенных пунктов, которые для растворителей лежат в пределах 0,1—0,6 мг/м3. Поэтому если выбросы располагаются вблизи жилых кварталов, то достижение ПДК в атмосферном воздухе может быть обеспечено только значительным сокращением количества выбрасываемых растворителей за счет технологических мероприятий или применения очистки.
До последнего времени как у нас, так и за рубежом практически осуществимых способов очистки выбрасываемого воздуха от паров растворителей не существовало. В то же время технический прогресс и сопутствующий ему рост промышленности сопровождаются увеличением загрязнения атмосферы промышленными выбросами. Поэтому в последние годы защите атмосферы от загрязнения и контролю за соблюдением требуемой чистоты атмосферного воздуха уделяется особое внимание.
В «Основных направлениях развития народного хозяйства», отмечена необходимость разработать новые методы и средства борьбы с выбросами вредных веществ в атмосферу. В последние годы в промышленности начали разрабатываться и применяться установки каталитического дожигания растворителей. Такие установки описаны в работах Э. В. Сенкевича. Этот метод применим при небольших расходах воздуха и высоких концентрациях растворителей, что характерно для сушильных камер.
В 1977 г. разработан опытный образец установки, предназначенный для каталитического дожигания вентиляционных выбросов с повышенной концентрацией вредных органических (толуол, фенол, формальдегид) и хлорорганических (эпихлоргидрин) веществ. В результате обезвреживания таких выбросов снижается загазованность на промышленных площадках до величин, установленных санитарными нормами СН 245—71.
Установка представляет собой вертикально-цилиндрический аппарат с совмещенной топкой, камерой смешения и слоем катализатора марки ШПК-2.
Вентиляционные выбросы поступают в установку по воздухопроводу, проходят по внутренней рубашке в топку и камеру смешения, где разогреваются до рабочей температуры (топливом служит природный газ, сжигаемый в четырех беспламенных факельных горелках). Далее в слое катализатора происходит окисление органических и хлорорганических примесей. Обезвреженные выбросы проходят в атмосферу через дымовую трубу.
Техническая характеристика установки
- Производительность по вентиляционным выбросам, м3/ч — 12 500
- Расход топливного газа, м3/ч — 65
- Рабочая температура, °С — 400
- Эффективность очистки, % — 98—100
- Масса, т — 20
Установка удобна в эксплуатации, экономична, отвечает требованиям технической эстетики. Ориентировочный годовой экономический эффект 70 тыс. р. Разработчики: Всесоюзный центральный ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт охраны труда (Москва); Государственный институт по проектированию газоочистньга сооружений (Москва). Изготовитель: Семибратовский экспериментальный завод по производству газоочистной аппаратуры (п/о Макарово, Ярославской обл.).
Мероприятиями по снижению загрязнения атмосферы вентиляционными выбросами окрасочных цехов являются:
1) уменьшение валовых выбросов вредных выделений за счет технологических средств: полная или частичная замена органических растворителей водой; замена более вредных растворителей на менее вредные (применение сухих порошковых красок или высоковязких составов с небольшим процентным содержанием органических растворителей — до 10%); применение прогрессивных методов нанесения, сопровождающихся малой потерей растворителя в воздушную среду (электростатическая окраска);
2) очистка выбрасываемого воздуха в установках каталитического дожигания;
3) увеличение высоты выбросов загрязненного воздуха как за счет увеличения высоты выхлопных шахт (без колпаков), так и за счет повышения скорости выброса (факельный выброс);
4) рациональное размещение окрасочного цеха на генеральном плане или окрасочного участка в корпусе с учетом обеспечения наилучшего естественного проветривания межкорпусного пространства в соответствии с требованиями Руководства.
Рассмотрим пример определения степени загрязнения парами растворителей приземного слоя атмосферы заводской площадки от трех самостоятельных выбросов установок бескамерной окраски на напольных решетках малярного отделения одного из станкозаводов. На каждой решетке работает один маляр, нанося на изделия методом пневматического распыления нитрокраску № 924, разведенную растворителем № 646.
Максимальный часовой расход краски на один краскораспылитель определен исходя из того, что на 1 м2 поверхности расходуется за 0,7 мин 240 г краски рабочей вязкости, т. е
(240*60)/0,7= 20600 г/ч.
Общее количество растворителя в нитрокрасках составляет 80%, из них половина толуола. Расчет проведем для доминирующего растворителя — толуола. Общее его секундное количество в одном выбросе, принимая во внимание, что отсасываемый воздух проходит очистку в гидрофильтрах, где задерживается 35% растворителя, составит:
План расположения малярного отделения в корпусе и выбросов в нем показан на рис. 29.
Рис. 29. План расположения окрасочного участка в корпусе и выбросов от постов окраски
Высота здания Язд=14 м. Высота выбросов Нв = 16 м. Для расчета принимаем наиболее неблагоприятное направление ветра со стороны стены, противоположной выбросам. Концентрацию толуола определим в зоне расположения воздухоприемного отверстия приточной системы (точка А на рис. 29) на высоте около 2 м от уровня земли. Так как концентрации существенно зависят от того, в какую зону происходит выброс воздуха — выше или ниже циркуляционной зоны, образующейся за зданием (считая по направлению ветра), расчет начинаем с определения граничной высоты выброса Нгр. Эта высота в соответствии с «Руководством по расчету загрязнения воздуха на промышленных площадках» определяется для зданий протяженностью (вдоль потока) менее 2,5 высоты зданий по формуле:
где b3 — расстояние источника от заветренной стороны здания, в нашем случае равное 0.
Значит
Нгр = 0 + 2,5-14 = 35 м.
Так как высота выброса (16 м) ниже Нгр, то выбросы считаются низкими. Они попадают в единую циркуляционную зону за узким зданием. Максимальное загрязнение атмосферы рассчитываем для трех одновременно работающих выбросов, расположенных в ряд на расстоянии 8 м друг от друга. Чтобы определить, следует ли рассматривать наши источники как линейные или как отдельные точечные, проверяем, выполняется ли неравенство
где b’3 и b»3 — расстояние источников до заветренной кромки здания, равное 0. Следовательно,
В нашем случае у=6 м, что меньше расчетной величины, поэтому рассматриваемую группу из трех источников принимаем за линейный источник и для определения концентраций используем формулу
где: М — количество толуола, содержащегося в трех выбросах, мг/с; К — коэффициент, учитывающий влияние высоты выброса на загрязнение циркуляционной зоны Для узких зданий, принимаемый равным 1; v — расчетная скорость ветра, принимаемая равной 1 м/с; l — длина здания, за которым образуется рассматриваемая циркуляционная зона, равная l = 60 м. Таким образом для толуола
Следовательно, концентрация толуола в зоне заборного отверстия будет ниже 30% ПДК : 50X0,3= 15 мг/м3. Однако, так как растворитель «646» многокомпанентный и состоит из веществ однонаправленного действия (см- Приложение 1), необходимо рассчитать аналогичным путем концентрации всех составляющих растворителя и определить будет ли выполнено условие, приведенное в:
На основании проведенных вычислений получим:
т. е. требования к чистоте воздуха в зоне заборного отверстия будут удовлетворяться.