CC BY
54. Листы сплава системы Al-Mg-Si-Cu могут поставляться потребителям в состоянии Т (закалка и естественное старение), в котором они сохраняют высокую технологическую пластичность без ограничения длительности естественного старения.
5. Показано, что на листах толщиной 1,5 мм как в состоянии Т, так и в Т1, отсутствует анизотропия механических свойств, что говорит об изотропности материала.
6. Для термической обработки в промышленных условиях листов сплава системы Al-Mg-Si-Cu рекомендован режим термической обработки - закалка в воду с температуры (525±5) °С после выдержки 20 мин. с последующим искусственным старением 170 °С с выдержкой 10-14 ч.
Литература
1. Алюминиевые сплавы. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1974. - 189 с.
2. Фридляндер И.Н., Систер В.Г., Грушко О.Е. и др. Алю-миниевые сплавы - перспективный материал в авто-
мобилестроении // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2002. - № 9. - С. 3-9.
3. Гуреева М.А., Грушко О.Е., Шамрай В.Ф., Овчинников В.В. Повышение штампуемости листов из сплава системы Al-Mg-Si, применяемых для холодной штамповки. // Куз-нечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 2007.- №4.- С.20-27.
4. Новиков И.И., Золоторевский В.С. и др. Металловедение: Учебник в 2-х т. - М.: МИСиС. 2009. Т. II. - 528 с.
5. Колобнев И.Ф. Термическая обработка алюминиевых сплавов. М.: Металлургиздат. 1961. - 413 с.
6. Грушко О.Е., Овчинников В.В, Алексеев В.В., Шамрай В.Ф. Структура, способность к выдавке и свариваемость листов из сплавов системы Al-Mg-Si, легированных кальцием // Заготовительные производства в машиностроении. 2006. №3. С. 9-15.
П1ДВИЩЕННЯ ЯКОСТ1 АТМОСФЕРНОГО ПОВ1ТРЯ НА ОСНОВ1 УПРАВЛ1ННЯ ЕКОЛОГ1ЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ ПРОМИСЛОВОГО ПЩПРИеМСТВА
Пляцук Л.Д.
Сумський державний утверситет, доктор техн1чних наук, професор, зав1дувач кафедри прикладной екологИ, Суми, Украша
Гурець Л.Л.
Сумський державний утверситет, кандидат техтчних наук, доцент, доцент кафедри прикладной екологИ, Суми, Украша
IMPROVING THE QUALITY OF ATMOSPHERIC AIR BASED ON MANAGEMENT OF ECOLOGICAL SAFETY OF INDUSTRIAL ENTERPRISES
Plyatsuk L.D. Sumy State University, Dr. Sci. (Tech.), Professor, head of the Department of Applied Ecology, Sumy, Ukraine Gurets L.L. Sumy State University, Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, associate professor of the Department of Applied Ecology, Sumy, Ukraine
АНОТАЦ1Я
На ochobí аналiзу управлшня яшстю атмосферного повиря в ctctemi населений пункт - промислове тдприемство розроблеш вимоги до вибору газоочисного обладнання. Промислове впровадження розробленого газоочисного апарату з вибраними контактними елементами показало високу ефектившсть очищення.
ABSTRACT
Based on the analysis of quality management of atmospheric air in the sy&em settlement - indu^rial enterprise developed the requirements for the selection of gas cleaning equipment. Indu^rial implementation of the developed gas cleaning apparatus with selected contact elements showed high cleaning efficiency.
Ключовi слова:еколопчна безпека, атмосферне повиря, газоочисне обладнання, ефектившсть
Keywords: ecological safety, atmospheric air, gas-cleaning equipment, efficiency
Постановка проблеми.
Еколопчш проблеми, яш пов'язаш з результатами дiяльностi людини, стають усе бшьш актуальними, поступово займа-ючи провщне мюце серед глобальних питань сучасностг Особливого значення цей напрям набувае у зв'язку з необхвдшстю ршення завдань стшкого розвитку, що можливо лише на основi системного дослвдження економiчних i еколопчних проблем, пов'язаних, в першу чергу, iз захистом довкшля ввд техногенно! до. Яшсть атмосферного повггря е одним з основних факгорiв формування еколопчно! безпеки в цшому. За даними Державно! служби статистики, в 2013 рощ викиди забруд-нюючих речовин в атмосферу ввд стацiонарних джерел складали 4295,1 тис. т забруднюючих речовин, що складае 63,9% ввд загального обсягу забруднюючих речовин. Тому дослщження i вирiшення проблеми забруднення повiтряного басейну викидами промислових тдприемств е одними iз завдань, як! необхвдно вирiшувати у рамках загальних аспектiв охорони довкiлля. Ця задача суттево ускладнюеться тим, що обсяги викид!в промислових пiдприемств складають десятки, а шод! i сотш тисяч ку6!чних метрiв за годину, i це ускладнюе застосування традицiйного газоочисного обладнання. Проблема може бути виршена шляхом впровадження маловщходних, безввдходних, замкнутих технологiй виробництва, однак в наш час
цей напрямок не отримав достатнього розвитку i задача створення досконалого та ефективного обладнання для очищения газових виквдв промислових пвдприемств залишаеться актуальною.
Аналiз попереднiх дослiджень i публiкацiй.
Основнi принципи еколопчно1 безпеки викладенi в роботах М.Ф. Реймерса, С.О. Боголюбова, А.Б. Качинського , В.1. Даншов-Даншьяна, К.Ф. Фролова, С.1. Дарагунцова, М.М. Биченка, А.О. Бикова, Г.1. Рудька, В.М. Шмандiя, Я.О. Адаменка [1 - 8] та шших вчених Украши та зарубiжжя.
В контекстi вивчення проблем стшкого розвитку певна територiя розглядаеться як складний сотально-природно-техно-генний комплекс, що характеризуеться органiчною еднiстю всiх його складових. Урахування загальних взаемозв'язк1в як у середин цих складових, так i мiж ними, дозволяе прослвдкувати змiну параметрiв життедiяльностi людини i навколиш-нього середовища залежно ввд техногенного забруднення. Визначальний вклад у формування еколопчно1 небезпеки, що пов'язана iз техногенним забрудненням навколишнього середовища, в межах iндустрiально розвинених регютв вносять промисловi тдприемства [9]. Еколопчш питання стосуються практично всiх аспекпв дiяльностi виробництва, а еколопч-ний ризик може виникнути на будь-якш стади дiяльностi пiдприемства.
Значна частина промислових тдприемств (понад 80 %) кра1ни розташована в мiстах та селищах мюького типу. Надход-ження забруднюючих речовин у навколишне середовище в певнiй мiрi е основним мотивом для роздшьного проектування об'еклв мiського будiвництва i промислових тдприемств. Однак сьогоднi промислова та житлова забудова iснують поруч, активно впливаючи один на одного, особливо в юторично сформованих промислових районах краши. На обмеженiй тери-торп мют сконцентрованi пвдприемства рiзного масштабу та клаав небезпеки, часто вкрапленi в житловi масиви. Тут же спостертаеться найбiльша концентрацiя викидiв вiд автотранспорту, що приводить до комплексного впливу та збшьшуе концентраци забруднюючих речовин до небезпечних рiвнiв.
Видiлення нерозв'язаних ранiш частин загально! проблеми.
Цшеспрямована оптимiзацiя системи мiсто - промислове пiдприемство вимагае мiнiмiзацil впливу тдприемства на навколишне середовище шляхом скорочення маси, концентраци, температури вiдходiв виробництва, а також за рахунок скорочення площi контакту технологiчних об'ектiв з навколиштм середовищем до повно1 iзоляцil виробничих процесiв ввд активних компоненпв середовища. Це визначае стратегiю й тактику розробки маловiдходних, ресурсозберiгаючих тех-нологiй. Але сучаснi технологи виробництва та захисту довк1лля не дозволяють повнiстю виключити негативний вплив промислових виробництв, зокрема на атмосферне повиря, що вимагае бiльш детального тдходу до розробки технiчних методiв управлшня екологiчною безпекою в областi газоочищення.
Мета статтi.
Розглянути технiчнi методи управлшня еколопчною безпекою атмосферного повиря та розробити вимоги для вибору високоефективного газоочисного обладнання для очищення ввдхщних газiв промислових виробництв.
Викладення основного матерiалу.
Територiю системи мюто - промислове пвдприемство можна роздшити по iнтенсивностi й характеру процесу перенесен-ня забруднюючих речовин на зони безпосереднього (ядро) i непрямого впливу. Ядро або iмпактна зона - це штучно перетворена територiя, на якш розташованi основт промисловi об'екти й споруди тдприемства. Ця зона пiддаеться рiзнобiчному концентрованому впливу речовин, що викидаються в атмосферне повиря в ходi технолопчних процесiв. У ядрi варто видшити три складовi пiдзони: активну, ослаблено1 активностi й периферiйну.
Зона непрямого впливу представлена непорушеним ландшафтом, що зазнае впливу забруднюючих речовин при гхнш млраци в рухомих компонентах середовища. Трансформатя та мiграцiя забруднюючих речовин у навколишньому природному середовищi ввдбуваеться по ланцюжку: атмосферне повиря - грунт - водний об'ект - рослиншсть. Межа ще1 зони визначаеться природним геохiмiчним фоном, характерним для тдприемства. В умовах ще1 зони найбшьшою мiрою прояв-ляеться дiя механiзму самоочищення бюсфери за рахунок збереження природних форм ландшафту.
Управлшня яшстю атмосферного повпря (рис.1) включае заходи щодо полшшення стану повiтря в мiстах та при ре-конструкцil або перепрофшзаци iснуючих промислових п1дприемств. Базисом управлшня слугують медико-гiгiенiчне нормування вмiсту забруднюючих речовин, прогнозування розс1ювання цих речовин, розробка природоохоронних рiшень у ввдповщноси до прийняття державних стаидартiв еколопчного управлiния та керування. Орiентацiя промислового виробництва на виконання вимог цих стандарив дозволяе оптимiзувати та стабшзувати роботу основного техиологiчного обладнання, сприяе технiчному переоснащенню промислових тдприемств, з метою до дотримання нормативiв викидiв забруднюючих речовин.
При виборi схем газоочищення та газоочисного обладнання, враховуються наступш фактори: характеристика техноло-гiчного процесу, характеристика викидiв, характеристика газоочисного обладнання. На вибiр будуть також впливати енер-гетичнi та ресурснi можливоси промислового пiдприемства, а також тдприемств виготовлювачiв.
Зв1дси випливають так1 вимоги тдприемств - споживачiв до створення газоочисного обладнання: висока ефективтсть; низька енергоемтсть; надiйнiсть в експлуатацil; багатофункцюнальшсть; простота виготовлення i ремонту з використан-ням власно1 ремонтно - мехашчно1 бази; низька вартiсть.
Вимоги пвдприемств - виготовлювачiв до створення газоочисного обладнання можна сформулювати наступним чином: технологiчнiсть конструкцil; потреба в масовому виробництвi; використання вiтчизняних матерiалiв, деталей i вузлiв; ви-сокий техшчний рiвень обладнання, що дозволяе забезпечити потреби внутршнього ринку i випускати пилогазоочиснi апарати на експорт; патентна захищетсть.
Рисунок 1 - Управлшня як!стю атмосферного повпря в системi населений пункт - промислове пiдприeмство
Виходячи з перерахованих вище вимог тдприемств -споживачiв i пiдприeмств - виготовлювачiв формулюеться наступний блок завдань щодо дослiдження та вибору газоо-чисного обладнання:
- високий техтчний рiвень розробок, що включае високу ефективнiсть, низьку енерго- i матерiаломiсткiсть, надш-нiсть в експлуатаци, технолопчшсть i низьку вартiсть виго-товлення, патентну захищенiсть;
- багатофункцiональнiсть, тобто можливють використан-ня устаткування для комплексного очищения газiв вiд пилу i газових домiшок рiзних за фiзико-хiмiчними властивостя-ми з отриманням розчинiв i шламiв задано! концентрации
- випуск конкурентоспроможного обладнання.
Хiмiчна промисловiсть належить до галузей, яш спожи-
вають велику кiлькiсть сировини та енергi!. Рiзноманiтнiсть виробництв хiмiчно! промисловостi, а також складнi бага-тостадiйнi процеси в результатi яких утворюеться велика шльшсть речовин, яш викидаються в атмосферне повiтря, ускладнюе роботу газоочисного обладнання. Тому на цих тдприемствах часто застосовуеться багатоступенева схема очистки газiв: уловлювання пилу i абсорбцiя. Причому для здшснення одного i того ж процесу застосовуються р!зн! конструкц!! газоочисного обладнання. Так, наприклад, для
абсорбцi! фтористих сполук використовуються мехаиiчнi, п!нн!, насадков!, в!дцентровi та порожнисп скрубери, як! мають низьку ефективнiсть i часто забиваються твердими домiшками, що призводить до часто! зупинки всiе! техно-лог!ЧНО! Л!Н!!.
Одним !з шлях!в вирiшення цiе! проблеми е застосуван-ня газоочисного обладнаиня високо! пропускно! здатностi, яке може здiйснювати комплексне очищення газiв в!д пилу та газоподiбних дом!шок. Ви6!р високоефективних апарапв базуеться на аиалiзi сучасних конструкцш апаратiв з точки зору витрат енергп на проведення процесiв, ефективносп !х роботи, матерiалоемностi, технологiчностi. Анал!з пози-тивних ознак пилогазоочисного обладнання [10] дозволив видшити конструкц!! пилогазоочисного обладнання, яке може ефективно здшснювати комплексне очищення газ!в -це апарати з рухомою насадкою та апарати з провальними тар!лками великих отвор!в.
Апарати з рухомою насадкою поеднують велику гру-пу конструктивних р!зновид!в газоочисного обладнання: з! зваженою, шерцшно-турбулентною, циркулюючою, фонта-нуючою, коливною ! регулярною рухомою насадкою, тех-н!ко-економ!чн! показники яких в!дпов!дають вимогам високо! ефективносл (рис.2).
Рисунок 2 - Види абсорбцшних апарапв iз РН: а - апарати зi зваженою насадкою (ЗН); б - апарати з фонтануючою насадкою (ФН); в - апарати з обертовою i циркулюючою насадкою (ЦН); г - апарати з регулярною рухомою насадкою (РРН); д - комбшоваш апарати з РН (КН).
В апаратах з рухомою насадкою позитивною ознакою е створення вихрово! структури шару за рахунок введения в потiк твердих насадкових тел. Ввдривне обтiкання елеменпв насадки призводить до пульсацiй газорвдинного потоку, зменшения дiаметру крапель i зростанню поверхнi контакту фаз. Рухома насадка дозволяе iнтенсифiкувати процеси пилогазоуловлення i працювати з забрудненими газами при високих швидкостях потоков. Апарати з рухомою насадкою можуть працювати в режимi протитечи, висхвдно! та спадно! прямотечи i мають насадковi тiла рiзноl форми. Удоскона-ленi конструкци апаратiв цього типу - апарати з регулярною рухомою насадкою, при певному просторовому розташу-ванш насадкових елеменпв реалiзують режим одночасного вихороутворения, що характеризуеться збiгом часу утворен-ня вихорiв за насадковими елементами i руху !х ввд одного елемента до iншого. Досягнення режиму одночасного вихороутворения призводить до зростаиня сумарно! потужиостi вихорiв i виконаиню ними бiльшого обсягу роботи з дробления рвдини на дрiбнi краплi. В результат цього зростае поверхия контакту фаз i ввдбуваеться значна iнтенсифiкацiя проведення процесiв пилогазоочищения. За рахунок невеликого питомого об'ему насадки апарати з регулярною рухомою насадкою мають низький пдрамчний опiр.
Газоочисне обладнання з провальними тарiлками великих отворiв мае наступнi переваги: простота й надшнють конструкци, розвита поверхня контакту фаз, високий пдро-динамiчний ККД; велика одинична потужшсть; стiйка робота при наявносп твердих часток, що мають висош адгезiйнi властивостi та здатних утворювати агломераци, тривалий термiн експлуатаци; широкий дiапазон стшко1 роботи при рiзних наваитажениях по газовiй та рвдиннш фазi, висока
Порiвняльна характерист
ефектившсть. В апаратах з провальними таршками великих отворiв досягаються висош швидкостi газу, що дозволяе проводити процес в режимi розвинено1 турбулентносп та використовувати енергiю вихорiв для тдвищения ефектив-ностi пило- та газоочищення. Пiдвищення швидкостi газу призводить до зб№шення одинично1 потужиостi апарапв, знижуе металоемнiсть, сприяе пвдвищенню ефективносп пило-газоочищення. В апаратах даного типу можна прово-дити комплексну очистку газiв, що ввдходять вiд пилу та за-бруднюючих речовин. Ще однiею перевагою е можливють модершзаци iснуючого обладнання шляхом замши тради-цiйних контактних елементiв на провальнi тарiлки великих отворiв.
Нами був запропонований метод очищения газiв, якi ввдходять на стади грануляци i сушiння виробництва суперфосфату на ВАТ «Сумих1мпром» вiд фтористих сполук i пилу в пилогазоочисному апаратi, який поеднуе регулярну рухому насадку та провальш тарiлки великих отворiв [11]. Апарат встаиовлюеться замiсть двоступенево1 системи очищения вщхвдних газiв, яка складаеться з циклона i абсорбера тнного типу. Застосувания даиого апарата дозволило пiдвищити ступiнь очищения газiв при зниженнi металоем-ностi устаткувания й енергетичних витрат на проведения процесу. В якостi абсорбенту використовувалася водна су-спензiя фосфориту.
Порiвняльний аиалiз розробленого нами апарата й юную-чо! системи пилогазоочищення (табл. 1) показав, що застосувания апарата запропоноваиох конструкци приводить до тдвищения ефективностi очищения газiв, яш ввдходять, ввд пилу i фтористих сполук.
Таблиця 1
ш систем мокрого очищения
Найменуваиия показнишв 1снуючий тнний абсорбер. Розроблений апарат
Продуктивнiсть, м3/год 100 тис. 100 тис.
Запилешсть, г/м3
на входi 12-20 12-20
на виходi 0,25-0,3 0,1-0,2
Ефективнiсть пилоочищения, % 98 - 98,5 99 - 99,3
Ефективнiсть очищения ввд фтори- 84 - 85 97-98
стих сполук, %
Абсорбент Освгглена вода Водна суспензiя фосфориту
Для оцшки зниження техногенного впливу на атмосферу симальш значення приземних концентрац!й забруднюючих при застосуванн! розробленого апарату був виконаний роз- речовин вщповвдно ОНД-86 для двох вар!ант!в систем очи-рахунок пол!в концентрацш забруднюючих речовин. Мак- щення, представлен! в табл. 2.
Таблиця 2
Р!вш приземних концентрац!й
Гiдравлiчний onip, Па
2500
1500
Забруднення ГДК, мг/м3 1снуюча система очищен- ня Розроблений апарат
мг/м3, х104 мг/м3, х104
Фторовмюш гази 0,005 3,1-4,487 0,6 -0,82
Пил 0,5 460 - 1100 230 - 550
Висновки та пропозицп.
На ocHOBi аналiзу взаемозв'язшв в системi упpавлiння яшстю атмосферного повпря в CTcreMi населений пункт -промислове пiдпpиeмcтвo poзpoбленi вимоги до вибору газоочисного обладнання. Проведений аналiз конструкцш газоочисного обладнання дозволив вибрати для комплексного очищення ввдхвдних газiв апарати з регулярною рухомою насадкою та з провальними таршками великих oтвopiв. Промислове впровадження апарату, який мicтить вибран кoнтактнi елементи, показало пiдвищення ефективносп пи-логазоочищення при низькiй матеpiалoeмнocтi та енергоем-нocтi.
Лiтеpатуpа
1. Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник. - М.: Просвещение, 1992.320 с.
2. Биченок М.М., Тpoфiмчук О.М. Проблеми природ-но-техногенно! безпеки в Укpаïнi.- К.: YIHCiP, 2002.- 179 с.
3. Экология, охрана природы и экологическая безопасность / Под ред. В.И. Данилова - Данильяна. - М.: Изд. МНЭПУ 1997. - 744 с.
4. Качинський А.Б., Хмшь Т.А. Еколопчна безпека Украь ни: аналiз, oцiнка та державна полггика. - К.: Н1СД, 1997. - 127 с.
5. Шмандий В.М. Стратегия управления экологической безопасностью: общие теоретические положения и региональный аспект // Вюник КДПУ- Кременчук: КДПУ-2003.- Вип. 2 (19).- С.160-163.
6. Экологическая безопасность, устойчивое развитие и природоохранные проблемы / Под ред. К.Ф. Фролова.- М.: МГФ «Знание», 1999.- 704с.
7. Bykov A. Safety criteria of man and environment: their role and importance in risk management // Proc. ESI VIII: sy^ems.- Stockholm.- 1992.- P.111-132 (Europ. Jorn Operational Research; Special issue).
8. Стратегия еколопчно! безпеки (репональний контекст) / Рудько Г.1., Долiшнiй М.1., Кравцiв В.С., Стадни-цький Ю.1.- Львiв: 1нститут стратиграфiчних дослвджень НАН Украни, 1999. -243 с.
9. Сравнительный анализ воздействия промышленных предприятий региона на окружающую среду / В.В. Шило, А.М. Быков, В.М. Шмандий, Н.Г. Гальчук. - М.: Ги-дрометиздат, 1988. - 7с.
10. Пляцук Л.Д. Методология исследования и выбора пылегазоочистного оборудования/ Л.Д. Пляцук, Л.Л. Гу-рец // Региональная архитектура и строительство. -2014. -№1(18). - С. 144-148.
11. Декларацшний пат. 57669 А Украша, МКИ В 01 D 47/02. Апарат для мокрого очищення газiв: Декларацшний пат. 57669 А Украша, МКИ В 01 D 47/02/ Пляцук Л.Д., Лазненко Д.О., Гурець Л.Л.(Украша), Осама Мостафа Махмуд Кетанех (JO); Сумський державний ушверситет. - № 2002108337; Заявл. 22.10.2002; Опубл. 16.06.2003; Бюл. № 6. - 3 с.ил.
