Курсовая работа: Разработка мероприятий по защите окружающей среды при нанесении лакокрасочных материалов

Пигменты. Пигменты представляют собой сухие красящие вещества неорганического (минерального) или органического происхождения.

Основными неорганическими пигментами являются соли и окислы металлов (титан, цинк, свинец, хром и др.). Для окраски в белые цвета в основном используют титановые и цинковые пигменты. Во все цветные пигменты в большинстве случаев входит смесь различных свинцовых и хромовых производных. При использовании красок со свинцовыми пигментами содержание свинца в воздухе рабочих помещений, по данным исследований, составляло (таблица 1.4)

В производственных условиях при окраске автомашин, станков, вагонов, сельскохозяйственных машин, приборов и их деталей свинец в воздухе чаще всего был обнаружен в концентрациях 0,025-0,3 мг/м3. Наибольшая концентрация отмечалась при пневматической окраске и грунтовке, особенно в помещении, не оборудованном вентиляционными устройствами.  лакокрасочный экологический очистка выброс

Все попытки снизить содержание свинца в воздухе до уровня допустимых концентраций при пневматическом методе, который в настоящее время составляет до 70% всех окрасочных работ, пока не увенчалась успехом. Свинец обладает рядом ценных технологических свойств, поэтому вывести его из состава применяемых красок пока не удается.

Пленкообразующие вещества. Пленкообразующие вещества являются основой краски, образуя после ее нанесения твердую пленку на поверхности изделий. К ним относятся растительные масла, естественные и искусственные смолы. Последние нашли особенно широкое применение в лакокрасочных материалах (перхлорвиниловые, меламиноформальдегидные, алкидные, глифталевые, полиэфирные, эпоксидные, полиуретановые и др.).

Пленкообразующие вещества при методах окраски распылением (пневматическом, гидравлическом, электростатическом) поступают в воздушную среду производственных помещений в составе красочного аэрозоля.

Установлено, что аэрозоль полимеров оказывает неблагоприятное воздействие на организм и может привести к развитию пневмосклероза или интоксикации. У работающих с эпоксидными смолами могут наблюдаться кожные заболевания, а также катаральные состояния верхних дыхательных путей, конъюктивиты, функциональные расстройства нервной системы.

2. Обоснование определения экономической эффективности затрат на охрану природы

Определение чистой экономической эффективности природоохранных мероприятий производится с целью технико-экономического обоснования выбора наилучших вариантов природоохранных мероприятий, различающихся между собой по воздействию на окружающую среду, а также по воздействию на производственные результаты предприятий, объединений, министерств, осуществляющих эти мероприятия. При этом имеет место обоснование экономически целесообразных масштабов и очередности вложений в природоохранные мероприятия при реконструкции и модернизации действующих предприятий; распределение капитальных вложений между одноцелевыми природоохранными мероприятиями, включая малоотходные технологические процессы; обоснование эффективности новых технологических решений в области борьбы с загрязнением. Производится также экономическая оценка фактически осуществленных природоохранных мероприятий.

Определение чистой экономической эффективности природоохранных мероприятий основывается на сопоставлении затрат на их осуществление с достигаемым благодаря этим мероприятиям экономическим результатом. Понятие «чистая экономическая эффективность» в отличие от «полной экономической эффективности» ориентирована на годовые хозрасчетные результаты деятельности предприятия, реализующего природоохранные мероприятия.

При наличии технической возможности предотвращения образования или утилизации отходов производства и потребления одноцелевые природоохранные мероприятия должны обязательно сравниваться по экономической эффективности с многоцелевыми мероприятиями, предусматривающими утилизацию ценных веществ. При этом для обеспечения полного соблюдения природоохранных требований о составе затрат по многоцелевым мероприятиям необходимо учитывать затраты на поддержание материально-технической базы для подготовки и обработки отходов, на эксплуатацию специализированных участков, цехов, предприятий и других производств по переработке отходов, на сооружения и оборудование мест складирования или захоронение неутилизированных отходов.

Показатели затрат и результатов природоохранных мероприятий определяются применительно к первому году после окончания планируемого (нормативного) срока освоения производственной мощи природоохранных объектов. Затраты, результаты и эффективность определяются в годовом исчислении.

Экономический результат природоохранных мероприятий выражается в величине предотвращаемого благодаря этим мероприятиям годового экономического загрязнения среды (для одноцелевых природоохранных мероприятий) или в сумме величин предотвращаемого годового прироста дохода (дополнительного дохода) от улучшения производственных результатов деятельности предприятия или групп предприятий (для многоцелевых природоохранных мероприятий).

3. Анализ экологической нагрузки на окрасочном участке

На рассматриваемом окрасочном участке отсутствует система очистки от толуола, что способствует загрязнению рабочей зоны, а также окружающей среды в целом. Как было выше описано, это вещество негативно влияет на здоровье населения.

Рассмотрим и рассчитаем основные числовые характеристики, соответствующие данному процессу.

Массовая концентрация Столуол = 22800 г/ч.

Зная массовую концентрацию, можем определить массовый выброс:

Мтолуол = 22800 г/ч / 3600 = 6,33 г/с=199,7 т/г.

ПДКтолуола =1 г/с=31,53 т/г.

Определим степень требуемой очистки по формуле:

η = (М – ПДВ) / М.

η= (М-ПДВ)/М=(6,33-1)/6,33=0,84

Имея вышеприведенные данные, можно рассчитать производимую предприятием плату за загрязнение атмосферного воздуха толуолом.

Так как система очистки полностью отсутствует, то платежи рассчитываются по сверхлимитному показателю:

Пс/л i возд.= 5å Кинд * Сл i возд.(Мiвозд. – Мл i возд.),

при условии, что .Мiвозд. > Мл i возд., что в данном случае является верным неравенством.

Сл = Нбаз. л iвозд. * Кэ.с. =18,5 * 1,8 = 33,3,

где Нбаз. л iвозд – базовый норматив для лимита, Кэ.с. – коэффициент экологической ситуации (табличное значение), Кинд. – коэффициент индексации (табличное значение).

Пс/л i возд.= 5å1,1 * 33,3 * (199,7 – 31,53) = 6160 (руб./год)

4. Выбор методов и средств очистки выбросов

Как было показано выше, в процессе окраски выделяются различные газообразные вещества, из которых наиболее опасным является толуол.

Выбор средств очистки от толуола.

Обезвреживание толуола возможно путем применения нескольких методов. Рассмотрим каждый из них и остановимся на более приемлемом.

Первый вариант.

Для очистки воздуха от толуола используем термическое сжигание. Этот способ позволяет окислять растворители, содержащиеся в газах, отходящих из сушильных камер.                                                                                                                 

Он имеет ряд недостатков:

Во-первых, при термическом сжигании растворителей происходит тепловое загрязнение окружающей среды.

Во-вторых, присутствуют высокие энергозатраты, связанные с тем, что при термическом методе очистки отходящих от сушильных камер газов температура сжигания поддерживается 700-800°С.

В-третьих, этот способ не обеспечивает полное сгорание паров органических растворителей.

Второй вариант.

Для очистки воздуха от толуола используем каталитическое дожигание.

Недостатки способа: повышенная пожароопасность и взрывоопасность при каталитическом дожигании в случае попадания туда красочного аэрозоля, трудность подбора катализатора и тепловое загрязнение окружающей среды, высокая стоимость.

Третий вариант.

Для очистки воздуха от толуола используем адсорбер.

Адсорбция – это процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовой или жидкой смеси твердыми телами.

Адсорберы нашли наибольшее распространение среди методов очистки вентиляционных выбросов из сушильных установок вследствие простоты обслуживания.

Адсорбционный метод очистки решает сразу две задачи: очистка паровоздушной смеси от паров растворителей и дальнейшее их использование в технологическом процессе по прямому назначению (как растворитель) или как дополнительный источник тепловой энергии (при сжигании).

Адсорберы характеризуются высокой степенью очистки, она наиболее эффективна при удалении паров растворителей, органических смол, паров эфира, ацетона.

Таким образом, исходя из описанных выше достоинств и недостатков можно сделать вывод, что наибольшую эффективность очистки от толуола обеспечит адсорбционный метод.

5. Расчет стоимости основных фондов и их амортизации

При внедрении газоочистного оборудования следует учесть, что на реализацию данного проекта необходимы определенные капитальные вложения, общая сумма которых включает в себя нижеприведенные стоимостные характеристики.

Стоимость вспомогательного оборудования составляет 9 – 13% от стоимости технологического оборудования.

Стоимость энергетического оборудования принимаем по данным базового предприятия на 1 кВт мощности. Выбранное оборудование потребляет 2кВт энергии в час. Стоимость 1кВт/ч принимается равная 95 коп. Соответственно, в час за использование сооружения предприятие платит: 95 * 2 = 190(коп./ч), а в год:

190 * 24 * 365 = 1664400(коп.) или 1664,4 руб./год.

Стоимость вспомогательных материалов, которые используются для обеспечения нормального технологического процесса, устанавливаются по нормам расхода. В нашем случае дополнительные затраты связаны с приобретением угля для использования адсорбера.

Следует отметить тот факт, что затраты на покупку необходимого оборудования и дополнительных материалов в ближайшие месяцы полностью себя окупят.

Плата за выбрасываемый воздух, частично загрязненный толуолом, т. е. прошедший очистку в разработанном оборудовании значительно ниже рассчитанной выше для сверхлимитных платежей:

П = å Кинд * (Сн i возд.*Мн возд.), при Мiвозд. £ Мн i возд.),

где Сн = 3,7 * 1,8 = 6,66; П = å 1,1 * 6,66 = 7,3 (руб./год).

6. Расчет экономического эффекта природоохранных мероприятий

Расчет основывается на сопоставлении затрат на их осуществление с народнохозяйственным экономическим результатом, достигнутым благодаря этим мероприятиям (установке газоочистного оборудования). Этот результат выражается величиной ликвидированного экономического ущерба.

Превышение народнохозяйственного экономического результата над затратами на его достижение свидетельствует об экономической эффективности природоохранного мероприятия.

Сначала рассчитаем коэффициент очистки выбросов:

КОВ = ( Мтолуола – ПДКтолуола) / Мтолуола = (199,7– 31,53) / 199,7 = 0,84.

Экономичность рассчитывается как снижение вредных веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, на единицу текущих расходов:

Э = ( Мтолуола – ПДКтолуола) / Т.р. * V,

где Т.р. – текущие расходы при очистке атмосферного воздуха, 100руб./тыс. м3; V – годовой объем очищаемого воздуха, м3.

Э = (199,7 – 31,53) / 18000 * 3800 = 2,4 * 10-6 (усл.т/руб.)

Определим экономический ущерб, предотвращаемый разработанной системой очистки:

У =(s * j * f*)*å(mi * ai), где åÎ (t; N),

где s - коэффициент, учитывающий региональные особенности территории; j – стоимостная оценка ущерба от единицы выброса вредного вещества; f – коэффициент, учитывающий рассеивание вредных веществ в атмосфере; (mi * ai) – приведенная масса выбросов из источников выбросов, t = 10.

У = (1,1*15,7*3)*å(199,7 – 31,53)*(1 + 0,2)-t =1405 (руб.)

Так как в процессе очистки загрязненного воздуха от толуола образуются отходы, которые можно использовать в качестве удобрений, а следовательно их можно реализовать за определенную сумму, то можно посчитать экономический эффект, получаемый от сокращения ущерба DУ и увеличения прибыли предприятия DП, может быть определен по формуле:

Э = DУ + DП – (С + ЕнК).

Зная цену реализации 1кг полученного концентрата удобрений (6 руб./кг), можем найти прибыль за год:

1405 * 6 = 8430 (руб.).

Социальный эффект характеризуется следующими показателями:

-  эффектом от предотвращения потерь чистой продукции вследствие заболеваемости из-за загрязнения среды

ЭЧ.П. = Бб * ПЧ *(Р2 – Р1),

-  эффектом от сокращения выплат из фонда социального страхования в результате тех же причин

ЭС = БЗ * ВП * (Р2 –Р1),

-  эффектом от сокращения затрат общества на лечение трудящихся в результате тех же причин

ЭЗ = БаДаЗа + БсДсЗс,

-  экономическими эффектами от улучшения использования трудовых ресурсов, материалов и оборудования.

С учетом всех перечисленных факторов рентабельность природоохранного мероприятия с точки зрения предприятия-загрязнителя может быть рассчитана по формуле:

R = (П(DУ) + Потх + Пкред) / (Z – Zсуб),

где П(DУ) – снижение платы за загрязнение окружающей среды; Потх – дополнительная прибыль от реализации отходов; Пкред – снижение платы за полученный кредит; Zсуб – величина субсидии. Эффективность природоохранной деятельности оценивается, прежде всего, величиной экономической оценки снижения ущерба, причиняемого окружающей среде.

7. Разработка технологической схемы очистки газов окрасочного производства

Выбранное оборудование компонуется в технологическую схему.

Газовый поток местными отсосами улавливается с места пневматической окраски и поступает на очистку, которая состоит из двух стадий. Первая стадия обеспечивает очистку от красочного аэрозоля с помощью гидрофильтра. Сущность очистки отсасываемого от окрасочных камер воздуха, загрязненного лакокрасочными материалами, в гидрофильтре, состоит в том, что поток воздуха направляется на водяную завесу в виде мельчайших капель воды, либо на сплошную постоянно падающую пленку воды. Сплошная пленка воды создает водяную завесу на пути движения красочной пыли, вызывая коагуляцию уносимого лакокрасочного материала. Выходящий из патрубка газ, очищенный от красочной аэрозоли, содержит толуол. Он, в свою очередь, проходит вторую ступень очистки. Газовые выбросы направляются через рекуперативный теплообменник 2 при помощи вентилятора 8 в один из периодически работающих адсорберов 4 и после поглощения паров растворителя адсорбентом выбрасывается в атмосферу. Воздух, используемый в качестве окислителя при сжигании топлива, через заборное устройство1 и рекуперативный теплообменник 2 вентилятором 7 направляется во второй адсорбер 3 для десорбции паров растворителя. Далее воздух, загрязненный парами растворителя подается в радиационную панель 6, где растворители сгорают совместно с природным газом.

Следовательно, можно сказать, что обеспечивается допустимый уровень содержания красочной аэрозоли и толуола в воздухе рабочей зоны.

8. Калькуляция затрат на природоохранные мероприятия

В ходе сравнительного анализа для определения эффективности природоохранных мероприятий можно привести следующую таблицу в виде сравнительной характеристики.

Заключение

Защита воздушного бассейна от выбросов промышленных предприятий является одной из важнейших проблем современного производства. Помимо охраны окружающей среды, очистка промышленных газов от содержащихся в них твердых и жидких взвешенных частиц необходима в целом в ряде технологических процессов: для извлечения из газов ценных продуктов; примесей, затрудняющих проведение технологического процесса, уменьшения износа оборудования; улучшения условий труда.

Именно это послужило основанием для создания оборудования и соответствующего оснащения для устранения пылевых и обезвреживания вредных газообразных веществ, удовлетворяющих нормативным параметрам ПДВ и возможностям, связанными с материальными затратами.

В выполненном курсовом проекте разработана система очистки газовых выбросов от окрасочного участка.

Были рассчитаны параметры пылегазового потока и требуемая степень очистки, а также было разработано оборудование по обезвреживанию газообразных веществ при окраске.

Предложена технологическая схема для комплексного очищения воздуха, загрязненного толуолом, образующегося при работе окрасочного оборудования.

В ходе экономического анализа природоохранного мероприятия было выяснено: насколько внедренное оборудование прогрессивно в технико-экономическом отношении; насколько велик социальный эффект; была рассчитана величина экономического эффекта от его внедрения, которая составила 1405 рублей в год. Следует заметить, что предприятие после установления разработанной системы очистки стало более рентабельным. 1.Отходы, за складирование и утилизацию которых раньше предприятие платило немалые деньги, теперь после очистки можно выгодно реализовать в качестве удобрений. 2.Заболеваемость рабочего персонала и людей, проживающих в близлежащих районах сократилась. Соответственно затраты рабочих на лечение проф. Заболеваний уменьшились. 3.Значительно сократились платежи за выбросы толуола в атмосферу.

Необходимо подчеркнуть, что средства, потраченные на приобретение оборудования, вспомогательных средств, а также на электроэнергию, в течение нескольких месяцев полностью себя окупят. А средства, полученные в основном за счет реализации отходов в качестве удобрений, станут приносить предприятию ощутимый доход.

Список литературы

1.  Вредные вещества в промышленности. Т.2. Под ред. Лазорева Н.В. – Л.: Химия, 1971 – 624с.

2.  Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Под ред. Калверта С., Инглунда Г.М. – М.: Металлургия, 1988 – 712с.

3.  Очистка газов в химической промышленности. Процессы и аппараты. Под ред. Балабекова О.С., Балтабаева Л.Ш. – М.: Химия, 1991 – 256с.

4.  Дроздова Г.Г. Методика определения эффективности затрат на охрану природы. – К.: КГТУ, 2004 – 12с.

5.  Шабельский В.А и др. Защита окружающей среды при производстве лакокрасочных покрытий. – Л.: Химия, 1985. – 120 с.

6.  Иванникова Т.Ф., Фиалковская Т.А. Безопасность труда при нанесении лакокрасочных покрытий в машиностроении. – М.: Машиностроение, 2011. – 112 с.