Разработка проекта вентиляционной системы цеха покраски автомобилей ЗАО «Ангар 17»

3. Технологическая часть 

3.1. Состав оборудования, входящего в технологическую  схему.

     Площадь цеха  покраски составляет 20 м2, высота – 2,5 м2. Предлагается установить: потолочный фильтр для очистки от пыли поступающего воздуха, напольную решетку на расстоянии 80 – 100мм от пола, сеть воздуховодов, воздушную заслонку с электрическим приводом, вытяжной вентилятор, приточный вентилятор, устройство для очистки отходящего воздуха (абсорбер Вентури), емкость для загрязненной воды, емкость для очищенной воды, насос для подачи воды в абсорбер. Так же предлагается установка электрофлотатора – фильтра  для очистки сточных вод мойки автомобилей, расположенной на территории автосервиса и сточных вод абсорбера одновременно.

3.2. Описание технологической  схемы 

     В процессе покраски загрязненный воздух отводится из покрасочного цеха вытяжным вентилятором 1 и подается в абсорбер через воздушную заслонку 4, которая находится в открытом положении. Затем выбрасывается в атмосферу. Чистый воздух нагнетается приточным вентилятором 2и через калорифер 3 и потолочный фильтр поступает в цех, где движется по направлению сверху вниз(режим покраски). Таким образом, в цеху поддерживаются допустимые значения концентраций загрязняющих веществ и температура, равная приблизительно 20о С. В процессе сушки воздушная заслонка 4 находится в закрытом положении. Воздух из цеха вытяжным вентилятором 1через калорифер подается обратно в цех (режим сушки). Таким образом, воздух движется по замкнутому кругу в течении времени необходимого для полимеризации используемого для покраски материала. В цехе поддерживается температура от 80 о С до 100о С, в зависимости от вида используемой краски.

ДП – 480202 – 2005 -2011

Изм

Лист

№докум.

подпись

дата

Разраб.

Шиянов А.Г.

Технологическая часть

Лит.

Лист

Листов

Руковод.

Теплова Т.Ю.

Консульт.

Факультет

сервиса

Н. Контр.

Зав. кафед.

 Пелевин Ф.В.

       После высыхания краски воздушная  заслонка 4 переводится в открытое  положение, включается приточный  вентилятор 2 и насос подачи воды  в абсорбер (режим продувки). В  таком режиме схема работает  до тех пор, пока концентрация  загрязняющих веществ в цехе  не снизится до допустимых  значений. Смена режимов работы  схемы производится при помощи  электрического пульта управления 7.

Вода для абсорбера подается насосом из резервуара для чистой воды 6. Использованная вода из абсорбера поступает в усреднитель 5, включенный в технологическую схему очистки сточных вод мойки автомобилей.

3.3. Описание схемы  очистки сточных вод

      При работе  автомойки вода из усреднителя 5 подается на очистку вместе  со сточными водами, поступающими  от мойки автомобилей.

     Схема очистки  работает следующим образом. Исходную  воду I, содержащую органические загрязнения, подают через патрубки 2 в камеру флокуляции 1. Откуда вода переливается через вертикальную перегородку 8 в камеру флотации 13, где обеспечивается нисходящее движение жидкости с отводом очищенной воды из-под электродного блока через отверстия в нижней части перегородки 9 в камеру сорбции 12.

      В результате  электролиза воды в камерах  флокуляции и флотации идёт  выделение на поверхности электродов  газовых пузырьков, которые, поднимаясь  вверх, взаимодействуют с эмульсионными  загрязнениями и выносят их  на поверхность раствора, образуя  пенный слой. Вода, проходя через  угольный фильтр, очищается от  растворимых органических загрязнений. Очищенная вода IV через патрубок 11 вытекает из аппарата. Флотошлам III с поверхности жидкости сдвигается скребковым механизмом в камеру 5, откуда он затем выводится из установки через патрубок 4 (рисунок 2).

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

    В камере флотации происходит очистка воды от взвешенных примесей (частиц слипшейся краски). Кроме того, под действием электрического тока происходит ионизация растворенных в воде веществ и образование агломератов, а так же деструкция токсичных органических соединений. А в отделении адсорбции происходит дальнейшая очистка воды от растворенных в ней органических загрязнений. После очистки вода вновь подается на автомойку, а часть её, необходимая для работы абсорбера, задерживается в резервуаре для чистой воды.

Рис. 2. Схема электрофлотатора-фильтра: 1 – камера флокуляции; 2 – патрубки для подачи исходной воды; 3 – патрубки для подачи растворов реагентов; 4 – патрубки для отвода флотошлама; 5 – камера для сбора пены; 6 – пеносборное устройство; 7, 8, 9 – перегородки; 10 – мотор-редуктор; 11 – патрубки для отвода очищенной воды; 12 – камера сорбции; 13 – камера флотации; 14 – электроды; 15 – токоподводы; I – исходная вода; II – раствор реагента; III – флотошлам; IV – очищенная вода

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Гла 4. Расчетная часть

4.1.  Определение  выделений загрязняющих веществ  при нанесении лакокрасочных  материалов

В качестве исходных данных для расчета выделения загрязняющих веществ при                                                                                      различных способах нанесения лакокрасочного покрытия принимают фактический или плановый расход окрасочного материала, долю содержания в нем растворителя, долю компонентов лакокрасочного материала, выделяющихся из него в процессах окраски и сушки. Порядок расчёта общей массы выделившихся веществ следующий.

          Сначала определяют массу веществ, выделившихся при нанесении лакокрасочного  материала на поверхность[6].

      Количество  аэрозоля краски, выделяющегося  при нанесении ЛКМ на поверхность  изделия (детали), определяется по  формуле:

• Паок = mк · δа / 102                                                       

где mк - масса краски, используемой для покрытия (кг),

δа - доля краски, потерянной в виде аэрозоля (%), (табл. 2).

     Количество летучей части каждого компонента по формуле:

• Ппарок = mк · fр · δ’р / 104                                                 

где fр - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, (табл. 1),

δ’р - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при нанесении покрытия

ДП – ГЗ.09.005/-05-010-2005-2011

Изм

Лист

№докум.

подпись

дата

Разраб.

Шиянов А.Г.

Расчетная часть

Лит.

Лист

Листов

Руковод.

Теплова Т.Ю.

Консульт.

Факультет

сервиса

Н. Контр.

Зав. кафед.

 Пелевин Ф.В.

• Данные для расчета

        Максимальный  расход краски (включая растворитель)  (кг/ч) – 10

        Содержание  растворителя в используемой  краске (%) – 20

Таблица 3.

      Данные  об относительном количестве  образующихся аэрозолей краски  и паров растворителя в процессе  нанесения и сушки лакокрасочного  покрытия различными методами[12]

• Данные о составе растворителя.

Таблица 4

     Количество  аэрозоля краски, выделившегося  при нанесении покрытия (кг/ч)

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

    Количество летучей части нитроэмали (кг/ч) :

Пн = 80 * 3 /102 = 2,4

     Количество  летучей части компонентов растворителей (кг/ч)

Ацетона:

Пац = 2 * 7 * 25 /104 = 0,035

Бутилацетата

Пба = 2 * 30 * 25 / 104 = 0,15

Этилового спирта

Пэс = 2 * 10 * 25 / 104 = 0,05

Толуола:

Птол = 2 * 50 * 25 / 104 = 0,25

Этилацетата:

Пэа = 2 * 21,2 * 25 / 104 = 0,1

Бутанола:

Пбут = 2 * 10 * 25 / 104 = 0,05

Этилцеллозольва:

Пэц = 2 * 8 * 25 / 104 = 0,04

     Тогда в  помещении объемом V = 50 м3 изменение концентрации загрязняющих веществ за 1 час составит:

Ацетона – 0,035 * 106 / 50 = 700 мг/м3

Бутилацетата – 0,15 * 106 / 5 = 3000 мг/м3

Этанола – 0,05 * 106 / 50 = 1000 мг/м3

Толуола – 0,25 * 106 / 50 = 500 мг/м3

Этилацетата – 0,1 * 106 / 50 = 2000 мг/м3

Бутанола – 0,05 * 106 / 50 = 1000 мг/м3

Этилцеллозольва – 0,04 * 106 / 50 = 800 мг/м3

       Сравнивая  полученные значения с предельно  допустимыми  концентрациями получим, что концентрация  толуола превысит  ПДК в 5000/50 = 100 раз. Концентрация других  веществ превысит ПДК в меньшей  степени. Следовательно, для того  что бы качество воздуха в  цеху соответствовало нормативам, необходима кратность воздухообмена  в час – 100.

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

       Тогда расход воздуха L (м3/ч) составит:

L = 50 * 100 = 5000

4.2. Определение  гидравлического сопротивления  вентиляционной системы

    Данные для  расчета:

Плотность воздуха ρ (кг/м3) – 1,22

Динамическая вязкость μ (Па/с) – 1,85*10-5 

    Воздуховод имеет  длину 6 м, два двухшовных поворота  с углом 90о и одну задвижку.

    Зная расход воздуха L и допустимые скорости движения воздуха v по воздуховодам, определяем их сечение F (в м2):

F = L / 3600v

где v=6-12 м/с - для магистральных воздуховодов и не более 8 м/с - для ответвлений.

F = 5000 / (3600 * 8) = 0,174

      Выберем  стандартный воздуховод квадратного  сечения со стороной, равной 400 мм. и толщиной стенки 0,7 мм. Площадь  сечения такого воздуховода – (400-0,7*2)2 /106  = 0,16 м2,

Фактическая скорость:

ω = 5000 / (3600 * 0,16) = 8,68 м/с

     Для канала  прямоугольного сечения со сторонами  a и b эквивалентный диаметр равен:

dэкв = 2ab /a + b

Тогда:

dэ = 2 * (400-0,7*2)2 / 2 * (400-0,7*2) = 398,6 мм

     Движение воздуха по воздуховодам сопряжено с преодолением сопротивления трения воздуха о стенки воздуховодов и местных сопротивлений (отводы, тройники, переходники, решетки). Потери давления Р на преодоление этих сопротивлений:

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

 ΔP =( λ + Σζм.с.) *

Где: l – длина воздуховода; d – эквивалентный диаметр; Σζм.с – сумма местных сопротивлений; ρ – плотность газа; ω – скорость; ג- коэффициент сопротивления трению, равный:

λ = 0,316 * Re-0,25

Re = ω d ρ / μ = 8,68 * 0,398 * 1,22 / 1,85 * 10-5 = 227820

λ = 0,316 * 227820-0,25 = 71990

Значения коэффициентов местных сопротивлений указаны в таблице (таблица 5)

Σζм.с = 0,6 * 2 + 0,5 = 1,7

ΔP = (71990 * 5 / 0,398 +1,7) * 1,22 * 8,682 = 82143 Па

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Таблица 5

4.3. Расчет абсорбера

     Данные для  расчета:

Расход газа  Q (м3/с) = 5000/3600 = 1,39

Удельный расход жидкости на орошение - 0,8-2,0

Начальная концентрация х1,(кг/м3) - 0,25 / 5000 = 5 * 10-5 

     Исходя из  данных о расходе газа, подбираем  по таблице & трубу-распылитель  ГВПВ-0,014-01с диаметром горловины 135мм, длиной  3140мм

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

    Тогда площадь сечения будет  равна

S = πd2/4 = 3,14 * 0,1352/4 = 0,014м2

      А скорость  газа в горловине составит

w = Q / S = 1,39 / 0,014 = 99,3 м/с

      Гидравлическое  сопротивление абсорберов вентури  является суммой гидравлических  сопротивлений трубы-распылителя  и каплеуловителя[5].

Гидравлическое сопротивление трубы-распылителя равно:

ΔР = ζс ωг2 ρ / 2 + ζ ωж2 ρж m / 2

ζс = 0,165 + 0,034 lг /dэ (0,06 + 0,028 lг /dэ) ωг /ωзв

ζж = А ζс m1+B

где   ζс коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы-распылителя; ζж – коэффициент гидравлического сопротивления при вводе жидкости; ωг – скорость газа в горловине, м/с; ρг ρж – плотность газа и жидкости, кг/м3; lг – длина горловины, м; dэ – эквивалентный диаметр горловины, м; ωзв – скорость звука, м/с; ωг / ωзв = М – число маха; А и В – коэффициенты, определяемые по справочникам. m – константа равновесия или распределения компонента,

ζс = 0,165 + 0,034 * 3,14 / 0,135 (0,06 + 0,028 * 3,14 / 0,135) * 99,3 / 343 = 0,727

ζж = 0,09 * 0,727 * 1,971 = 0,13

ΔР = 0,727 * 99,32 * 1,22 / 2 +0,13 * 99,32 * 1 * 103 * 0,07 / 2 =  8858 Па

      Подбираем по каталогу на основании объемного расхода очищаемых газов Q циклон- каплеуловитель KЦT-600, с диаметром, D =600мм

     Рассчитываем его гидравлическое сопротивление, Па, из выражения:

Δpu = 0,5ζw2 ρ

где ζ - коэффициент гидравлического сопротивления циклона-каплеуловителя; w - скорость газов в свободном сечении циклона, характеризуемом его диаметром, приводимом в каталоге

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

w = 1,39/π*0,32 = 4,92 м/с

ζ = 18

Δpu = 0,5 * 18 * 4,922 * 1,22 = 265,8 Па

      Общее гидравлическое сопротивление абсорбера Вентури

Δpo = Δp + Δpu = 8858 + 266 = 9124 Па

Таблица 6

     Основные типоразмеры газопромывателя Вентури

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

4.4. Расчет мощности  вытяжного вентилятора

     Данные для  расчета:

Расход воздуха Q, (м3/с) – 1,39;

Гидравлическое сопротивление Δр, (Па)

82143 + 9124 = 91267

    Мощность электродвигателя  рассчитывается по формуле:

P= k3 х 10-3

Где: Q- производительность вентилятора (м3/с); Н – давление на выходе (Па);

Ηв –КПД вентилятора, равный 0,6-0,8; ηп – КПД передачи, равный 0,9-0,95; k3 – коэффициент запаса, равный 1,1 при мощности менее 5кВт

Р = 1,1 * 1,39 * 91267 / (0,9*0,7)  * 10-3 = 221503

4.5. Выводы

В расчетной части дипломного проекта была произведена количественная оценка выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, был выполнен расчет необходимой производительности оборудования предлагаемой технологической схемы, на основании чего произведен подбор воздуховода, вентиляторов и очистного устройства. был подобран газопромыватель типа ГВПВ-0,014-01с диаметром горловины 135мм, длиной  3140мм и степенью очистки 0,9,  циклон- каплеуловитель KЦT-600, с диаметром, равным 600мм, и вентилятор канальный, мощностью 250 Вт и производительностью 1,9м3/с. А так же

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

5. Безопасность жизнедеятельности 

5.1. Вредные и  опасные факторы цеха покраски  автомобилей

     Вредный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего, в определённых условиях, приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

      Опасный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего, в определённых условиях, приводит к травме или другому внезапному ухудшению здоровья.

      Вредные  факторы при выполнении работ  на посту покраски автомобилей:

- токсичные вещества;

- шум;

- пыль от абразивов  при резке (зачистке) металла, шлифовке  деталей;

     Опасные факторы  при выполнении работ на посту  покраски автомобилей:

- пожароопасные вещества;

- электрический ток –  в случае неисправности электрооборудования  возможно поражение электрическим  током;

- движущиеся  механизмы  и инструменты (электродрель, подъемник, стапель и др.);

ДП – ГЗ.09.005/05-010-2005-2011

Изм

Лист

№докум.

подпись

дата

Разраб.

Шиянов А.Г.

Безопасность жизнедеятельности

Лит.

Лист

Листов

Руковод.

Теплова Т.Ю.

    13

Консульт.

Гусев В.Н.

Факультет

сервиса

Н. Контр.

Зав. кафед.

 Пелевин Ф.В.

5.1.1. Токсические и взрывопожароопасные  характеристики используемых веществ  и материалов

     Характеристика  веществ с точки зрения их  токсического действия на организм  человека, а также их взрывопожароопасные  характеристики в зависимости  от агрегатного состояния и  условий применения представлены  в таблице:

Таблица 7

Токсические и взрывопожароопасные характеристики используемых веществ и материалов

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

    Средствами индивидуальной защиты  при выполнении покрасочных работ  являются, прежде всего: респиратор, защитный комбинезон, очки, перчатки.

     Пост лакокрасочных  работ оборудован вентиляционной  системой.

5.1.2. Классификация  помещения автосервиса

    Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, предприятие автосервиса  по санитарной классификации  относится к IV классу. Ширина санитарной зоны должна составлять не менее 100 м.

    По взрывопожарной  и пожарной опасности помещение  поста лакокрасочных покрытий  автомобилей относится к категории  А. К категории А относятся  помещения, в которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся  жидкости с температурой вспышки  не более 28оС в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа (согласно Федеральному закону от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ).

     Помещение  рассматриваемого поста имеет  взрывоопасные зоны класса 2 –  зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме  работы оборудования взрывоопасные  смеси горючих газов или паров  легковоспламеняющихся жидкостей  с воздухом не образуются, а  возможны только в результате  аварии или повреждения технологического  оборудования

     По опасности  поражения электрическим током  помещение относится к особоопасным, т.к. имеются следующие факторы, создающие  особую опасность:

• токопроводящие полы (железобетонные);

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

• возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здания, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

     Производственное  здание, где находится пост лакокрасочных  покрытий должно иметь молниезащиту  II категории (ИСО 154.21.122-2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.)

5.1.3. Прогноз возможных  последствий воздействия опасных  и вредных производственных факторов  на работников [3,8]

- При взрыве газовоздушных смесей может произойти поражение внутренних органов и кожного покрова с его возможным  последующим воспламенением, что может привести либо к смерти, либо к сильным ожогам (3-4 степени).

- Вдыхание вредных веществ, либо попадание в организм  через желудочно-кишечный тракт, кожу может привести к интоксикации  организма и вызывать острые  и хронические отравления, заболевания  всевозможных органов: экзема, аллергия, астма, пиелонифрит и т.д.

- Покрасочные аэрозоли  при поступлении в организм  вызывают головные боли, действуют  на слизистую оболочку, оказывают  общее токсическое действие.

- При прикосновении незащищенной  рукой к неостывшей после обработки  части кузова может возникнуть  ожог.

- При поражении электрическим  током может произойти электрический  удар, который может привести  к нарушению внутренних биологических  процессов, к судорогам, остановке  дыхания и сердечной деятельности, так же возможны ожоги, результат: временная нетрудоспособность, инвалидность, смерть.

- Ультрафиолетовое и инфракрасное  излучения оказывают вредное  воздействие на сетчатую и  роговую оболочки глаз. При длительном воздействии вызывают серьезное заболевание глаз – электроофтальмию.

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата