Разработка наиболее рациональной технологической схемы очистки отходящих газов окрасочного производства при пневматическом распылении

Насыщенность атмосферы тоннеля парами растворителя замедляет процесс его испарения из пленки на поверхности изделия и тем самым создает благоприятные условия для стекания излишков ЛКМ под действием силы тяжести, адсорбции паров растворителей на поверхности пленки, снижающей поверхностное натяжение, благодаря чему ЛКМ «не схватывается», а равномерно, без потеков распределяется на поверхности изделия.

К недостаткам способа окрашивания струйным обливом относят невозможность многоцветного окрашивания одного изделия, необходимость больших производственных площадей, повышенный расход растворителей, затруднительность защиты от выбивания паров растворителей из открытых проемов установки.

Окрашивание электроосаждением. Процесс образования покрытия при электроосаждении заключается в осаждении частиц ЛКМ из водного раствора под воздействием электрического тока. В промышленности, как правило, применяется анодное электроосаждение. При этом окрашиваемый предмет, являющийся анодом, погружается в ванну, корпус которой представляет собой катод. При пропускании через ванну постоянного тока краска равномерно осаждается на поверхности изделия. Участки поверхности, находящиеся в зоне максимальной плотности тока, окрашиваются благодаря возрастанию изолирующего действия уже образовавшегося покрытия. При этом равномерное покрытие образуется даже на изделиях сложной конфигурации. Для удаления частиц ЛКМ, которые прилипают за счет сопутствующего окунания, окрашенную поверхность смывают дистиллированной водой и сушат горячим воздухом. Анодный метод применяют в основном для нанесения грунтовочных покрытий или выявительных покрытий, позволяющих выявить дефекты поверхностей.

Преимуществами способа окрашивания изделий электроосаждением являются равномерность толщины покрытия, прокрашиваемость труднодоступных мест, отсутствие пор в покрытии, возможность полной автоматизации процесса; малые потери ЛКМ; почти полное отсутствие вредных выделений; значительно меньшая, чем при других способах окраски, опасность пожара и взрыва.

Недостатками способа являются получение лишь тонких однослойных покрытий на токопроводящей поверхности, необходимость в больших производственных площадях; более высокие, чем при использовании других методов капитальные затраты на оборудование.

Окрашивание нанесением порошковых полимерных материалов. Этот способ аналогичен способу электростатического распыления, только в данном случае вместо вязкой жидкости на изделие напыляется порошковый материал, получивший электрический заряд. Тонкодисперсные заряженные частицы порошка под воздействием сил электростатического поля активно перемещаются к противоположно заряженному изделию и осаждаются на его поверхности ровным слоем.

Процесс нанесения порошковых материалов обычно автоматизирован и осуществляется в камерах с помощью подвижных сопл, напыляющих порошок на перемещающиеся по конвейеру изделия. Не осевший на изделия порошок направляется в рекуператор и возвращается в систему напыления. Установка для нанесения порошковых материалов состоит из камеры напыления, системы рекуперации, питающего устройства, источника высокого напряжения.

При применении этого способа расходы порошка на 1 м2 уменьшаются приблизительно в 2 раза по сравнению с традиционными способами окрашивания, хотя толщина слоя покрытия несколько увеличивается, сокращается цикл окрасочных операций. При этом минимально загрязняется окружающая среда, отсутствует необходимость удаления шлама. Положительным свойством порошковых материалов является также возможность полной автоматизации процесса их нанесения и обслуживания менее квалифицированным персоналом.

Кроме пыли от порошкового полимерного материала, которой загрязняется воздух в рабочем помещении, в воздух могут выделяться продукты разложения полимеров при отверждении покрытий в печах и пары сопутствующих им веществ (эпихлоргидрина, спиртов и др.).

Окрашивание с помощью роботов. Во всех способах окрашивания, где применяются краскораспылители, вместо человека могут быть использованы роботы. Роботы позволяют автоматизировать процесс нанесения ЛКМ на однотипные изделия простой конфигурации, окрашиваемые на конвейере. Применение роботов не обеспечивает высокого класса покрытий, поэтому целесообразность их использования ограничена случаями окрашивания, при которых создаются особо неблагоприятные условия труда для человека и в то же время нет необходимости сооружать сложные, дорогостоящие автоматизированные установки. Например, при грунтовании днищ легковых автомобилей, при окрашивании платформ и бортов грузовых автомобилей [2].

1.2 Гигиенические свойства лакокрасочных материалов

Окраска, связанная с выполнением трудоемких производственных операций в условиях длительного контакта с материалами, содержащими вредные вещества четырех классов опасности, относится к разряду вредных работ. Опасность вредного воздействия ЛКМ зависит от токсилогической характеристики и количества веществ, входящих в краску, условий их применения, времени воздействия на работающих.

Гигиеническая оценка ЛКМ выполняется путем рассмотрения рецептуры готового материала и определения вредности отдельных составляющих компонентов.

В пищеварительный тракт вредные вещества могут попадать при заглатывании паров, пыли, через грязные руки при приеме пищи, курении.

Вещества, растворимые в жирах и липоидах, могут проникать в организм и через кожу. Кожный путь  поступления веществ, так же как и дыхательный, является непосредственным путем поступления веществ в большой круг кровообращения, при котором минуется обезвреживающее действие печени.

Растворители  объединяют разнообразные группы жидких, органических летучих соединений, которые обладают способностью переводить нелетучие и труднолетучие пленкообразующие вещества в растворы, не подвергая их химическим изменениям. Если растворители не растворяют непосредственно пленкообразующий материал, а разбавляют раствор до нужной рабочей консистенции, они называются разбавителями. Разбавители состоят из тех же химических веществ, что и растворители. Растворители в ЛКМ применяются в виде смесей и содержатся в количестве 20 – 65%. Разбавляются ЛКМ чаще до 15%, но некоторые (нитроцеллюлозные) до 80%. Лучшими растворителями являются ароматические (толуол, ксилол, сольвент) и хлорированные углеводороды (хлорбензол, дихлорэтан), которые применяются в смеси со спиртами, ацетатами, уайт-спиритом.

Растворители могут вызывать острую и хроническую форму отравления. Острое отравление обычно наступает при одновременном попадании в организм значительного количества яда. Острое отравление может возникнуть при окраске внутренних поверхностей резервуаров, вагонов, отсеков, емкостей без достаточного воздухообмена или в случаях аварийного разлива красок или растворителей. Хроническое отравление развивается при длительном систематическом воздействии растворителей в небольших концентрациях. Почти все растворители оказывают на центральную нервную систему неспецифическое действие, проявляющееся при воздействии невысоких концентраций признаками возбуждения, а при действии высоких концентраций – признаками наркоза. При этом отмечаются головные боли, головокружение, сонливость, повышенная раздражительность, явления тошноты или рвоты, иногда потеря сознания. Помимо действия на центральную нервную систему некоторые растворители в частности ароматические углеводороды, вызывают дегенеративные изменения в крови; спирты, бензины, ацетон раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, а так же могут вызывать кожные заболевания воспалительного и аллергического характера.

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

Основными неорганическими пигментами являются соли и окислы металлов (титан, цинк, свинец, хром и многие другие). Для окраски в белые цветы в основном используются титановые и цинковые пигменты. Во все цветные пигменты в большинстве случаев входит смесь различных свинцовых и хромовых производств.

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.

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, алкидные, полиэфирные, эпоксидные и другие).

Пленкообразующие вещества при методе окраски распылением (пневматическом, гидравлическом, электростатическом) поступают в воздушную среду производственных помещений в состав 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, коньюктивиты, функциональные расстройства нервной системы [3].

 

Проблемы экологии сегодня как никогда актуальны в силу множества факторов, связанных с повсеместным применением вредных веществ. Лакокрасочные материалы сопровождают человека во всех сферах жизни – и на работе, и в собственном доме, поэтому их влияние на здоровье человека и на окружающее среду имеет первостепенное значение, поэтому необходимо очищать выбросы данного производства.

 

 

 

 

 

 

2 РАЗРАБОТКА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОКРАСОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Использование лакокрасочных материалов,  а  также  их  компонентов (пигментов,  наполнителей, пленкообразующих,  растворителей,  пластификаторов,  отвердителей  и  т.д.) сопровождается  образованием  значительного  количества  загрязненных сточных  вод,  газовых  выбросов,  твердых  и  жидких  отходов. Выбросы данного производства традиционно очищают, используя различные типы гидрофильтров, адсорберов и абсорберов.

В данном курсовом проекте был проведен расчет эффективности очистки воздуха на основании, которого были выбраны следующие аппараты очистки: вентилятор ВР-77-04 → форсуночный  гидрофильтр → →вертикальный адсорбер.

Для определения эффективности очистки воздуха в форсуночном гидрофильтре от красочной пыли (%) при скорости 2 - 6 м/с используют формулу:

                                      

  (1)

Для определения эффективности очистки воздуха в вертикальном адсорбере используют формулу:

                              

 (2)

 Проведенные расчеты аппаратов, которые предназначены для очистки воздуха от пыли красителей, дают максимально оптимальную эффективность очистки атмосферы, что очень важно при окрашивании изделий.

Выбранное оборудование компонуется в технологическую схему (рисунок 1).

 

1– вентилятор, 2– гидрофильтр, 3 – резервуар сбора воды,

4– водоотстойная камера, 5–  адсорбер

Рисунок 1 – Технологическая схема очистки газов при нанесении лакокрасочных материалов

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 в один из периодически работающих адсорберов и после поглощения паров растворителя адсорбентом выбрасывается в атмосферу.

Следовательно, обеспечивается допустимый уровень содержания красочной аэрозоли и толуола в воздухе рабочей зоны [4].

Чертеж данной технологической схемы представлен на листе формата А1.

 

Важнейшей частью технологического проектирования всего предприятия, основных и вспомогательных производственных цехов и установок является создание технологической схемы, отражающей взаимосвязь и характер отдельных технологических процессов и оборудования. Разработанная технологическая схема по эффективности очистки воздуха отвечает всем требования.

 

 

 

 

 

 

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1  Выбор вентилятора

Исходными данными для выбора вентилятора являются заданные значения производительности Q и полного pv или статического psv давления, а также условия его эксплуатации: параметры перемещаемой газовоздушной среды, класс взрывоопасности и др. Выбрать оптимальный вентилятор — значит определить его тип, размер и частоту вращения, при которых выполнялись бы все требования технического задания, включая минимальные значения массы, потребляемой мощности и создаваемого шума.