СОВРЕМЕННОЕ СТЕКЛОТАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛТАРЫ

Охрана окружающей природной среды актуальна в связи с интенсификацией различных отраслей народного хозяйства. Комплекс мероприятий по защите природы от загрязнения выбросами предприятий включает несколько направлений: разработка законодательных и нормативных документов; организация обследования предприятия и выявление источников загрязнения; разработка технологии обезвреживания выбросов и оборудования для ее осуществления; повышение работы очистных сооружений; природоохранное образование и другие.

В последнее время все острее встает проблема защиты природной среды от загрязнения промышленными выбросами, отходами и продуктами жизнедеятельности человека. Особое место среди природоохранных предприятий занимает внедрение безотходных технологий и эффективная эксплуатация очистных сооружений.

Современное производство тарного стекла харак­теризуется значительными выбросами загрязняющих веществ (3В) в атмосферу. Например, стекольный завод, вы­пускающий 200 т стекла в сутки, выбрасывает в атмосферу до 5 тонн загрязняющих веществ в год, из них газообразные соедине­ния составляют 75-80 %. Основные загрязняющие вещества в производстве - неорганическая пыль, оксид алюминия, карбонат натрия, сульфат натрия, а также газообразные соединения, такие как оксиды азота, углерода, серы и др.

Объемы выбросов зависят от производительности стекловаренных печей. Если в прежние годы их производительность составляла 60—90 тонн в сутки, то проектируемые в настоящее время печи имеют производительность 200—300 тонн в сутки и бо­лее. Причем увеличение производительности не всегда сопровождается внедрением новейших технологий и принятием соответствующих экологических мер.

Борьбу с загрязнениями атмосферы осуществляют различными способами. Согласно санитарным нормам проектирования промышленные предприятия, выделяющие вредные выбросы, отделяются от жилых районов санитарно-защитными зонами. Для предприятий, изготавливающих изделия из стекла, наименьшая ширина санитарно-защитной зоны составляет 50 м, эта зона способствует разбавлению выбросов до допустимого уровня.

Работы в области охраны окружающей среды можно подразделить следующим образом: очистка и обезвреживание вредных технологических выбросов и отходов; рациональное использование промышленных отходов; разработка и внедрение рациональных технологических процессов.

Очистка и обезвреживание вредных технологических выбросов и отходов. Составные цехи стекольных заводов являются наиболее запыленными из-за неудовлетворительной конструкции и недостаточной герметичности применяемого оборудования, отсутствия укрытий, неэффективной аспирации. На участках сушки и просева кварцевого песка запыленность колеблется от 10 до 100 мг/м; основная масса частиц имеет размеры менее 5мкм. Аналогичное положение наблюдается на участках дробления и смешивания компонентов, где кроме содержания силикатных частиц пыль характеризуется значительной щелочностью (до 25 %).

Для каждого источника выброса устанавливаются нормативы путем расчета рассеивания и получения приземных концентраций. Такой подход к нормированию предъявляет одинаковые требования к старым и новым производствам. При этом первые вынуж­дены платить большие суммы за выбросы из-за низкого технического со стояния производства.

Принятый Закон Об охране атмосферного воздуха устанавливает нормирование как по ПДК так и путем внедрения технических нормативов (ТНВ) с учетом состояния производства для производства стеклянной тары ТНВ не разработаны. Располагая соответствующей базой данных по выбросам предприятие НИИСтекла предлагает разработку ТНВ для каждого сте­кольного предприятия. Это в свою очередь позволит стекольным заво­дам не только снизить платежи за выбросы, но и осуществить меры по их сокращению.

Для обеспыливания воздуха и отходящих газов используются двухступенчатые установки, состоящие из циклонов с возвратом осажденной пыли в производственный процесс и мокрых пылеуловителей с последующим использованием раствора карбоната и сульфата натрия для увлажнения шихты. Шлам, получаемый при обеспыливании других агрегатов, направляется через шламовую насосную в отстойники. Для мокрого обеспыливания выделений составных цехов используют гидродинамический пылеуловитель, являющийся пенным однополочным аппаратом непрерывного действия с разгрузкой осажденных материалов в виде шлама или раствора.

При стекло варении наиболее важна очистка отходящих газов стекловаренных печей. Для очистки отходящих газов стекловаренных печей используют сырой или мокрый способы. Иногда для обеспыливания отходящих газов применяют специальные электрофильтры. Каждая стекловаренная печь оснащается индивидуальным газоочистным оборудованием (рис.32). Образующийся при работе пылеуловителя шлам направляется в отстойник, а осветленная вода – в расходный резервуар для повторного использования.

Опыт эксплуатации пылеуловителей на заводах показал их высокую эффективность: степень очистки в среднем составляет 97 – 99 %. После очистки концентрация пыли в дымовых газах стекловаренных печей не превышает нормируемых показателей.

Рис. 32. Технологическая схема очистки отходящих

газов стекловаренной печи

1 – печь; 2 – рекуператор (регенератор); 3 – дымоход; 4–шибер;

5–отстойник; 6 – насос; 7 – резервуар повторного пользования;

8 – вентилятор; 9 – пылеуловитель ПВТ

Самое большое загрязнение атмосферы от стеклова­ренных печей (до 80% и выше) дают оксиды азота (NOх): моноокись азота (NO) и двуокись азота (NO2). Удельные выбросы NОх, по данным справочника ВАТ (наилучших доступных технологий), в производстве стеклотары состаадяют 1,2—3,9 кг на тонну стекломассы, а в про­изводстве сортовой посуды — соответственно 0,9—11 кг. Эти данные согласуются с результатами измерений, по­лученными в лаборатории НИИСтекла. Еще несколько лет назад в литературе сообщалось об удельных выбросах NOх до 4—5 кг/т вырабатываемого стекла, концентрация NOх в отходящих газах составляла 2000—3000 мг/м3. За счет улучшения сжигания газа, совершенствования стекловаренных печей, внедрения более совершенных горелок отмечается определенное снижение выбросов NOх. Внедрение современных технологий утилизации тепла позволяет сократить выбросы пыли примерно на 18—20 % и несколько уменьшить выбросы NOх.

Несмотря на достигнутые результаты по снижению выбросов, приземные концентрации вредных веществ могут быть высокими. Кроме оксидов азота иногда в выбросах обнаруживается оксид углерода (СО), указы­вающий на нарушение технологии сжигания топлива.

Обобщая результаты измерений, проведенных лабораторией НИИСтекла, можно отметить, что наиболее часто регистрируются концентрации NOх в диапазоне значений от 600 до 1 600 мг/м3. Основное содержание в этих выбросах приходится на термический NO и лишь 3—6% — на более токсичный диоксид азота. При использовании в сырьевых материалах селитры происходит увеличение выброса NO2.

В таблице 7 приведены сведения по валовым выбросам 3В в атмосферу при варке стекла в современных стекловаренных печах с подковообразным направлением пламени.

Один из основных путей снижения вредных выбросов в виде не­органической пыли – оснащение источников образования пыли специализированным пылегазоочистным оборудованием с возможным возвратом уловленной пыли в производство. Российское научно-производственное предприятие "Сфера", которое имеет более чем десятилетний опыт изготовления пылеулавливающего оборудования для строительной, стекольной и других отраслей промышленности, специализиру­ется на решении экологических проблем промышленных пред­приятий, поставке современного пылегазоочистного оборудования. Предлагаемое заводам пылеулавливающее оборудование включает рукавные и картриджные фильтры, фильтрующие элементы к ним, установки ЦВЗП-С, скрубберы, промышленные пылесосы и другое. Производительность предлагаемых установок от 2 тыс. до 20 тыс. куб. м/ч. Эффективность улавливания пыли составляет для рукавных фильтров не ниже 99 %, для картриджных - 99,99 %. Рукавные и картриджные установки комплектуются пультом управления системой импульсной регенерации сжатым воздухом фильтрующих элементов без остановки ра­бочего цикла.

Фильтры рукавные предназначены для очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов с температурой до 260 °С и концентрацией пыли на входе до 250 г/куб, м. Фильтр состоит из корпуса, разделенного на секции очищенного и неочищенного газа, отсека предочистки, рукавных фильтров (каркасного типа), устройства импульсной очистки рукавов с системой управления регенерацией, пыленакопительного бункера и шлюзового разгрузочного устройства. Для уменьшения пылевой нагрузки на рукавные фильтры применяется запатентованная система предочистки, позволяющая снизить исходную концентрацию на 50-80 %. Фильтрующие элементы подвергаются обработке специальным водо-маслоотталкивающим составом. НПП "Сфера" выпускает фильтры различных типоразмеров и производительнос­ти от 20 до 300 тыс. куб. м/ч.

Еще одним типом пылеулавливающих установок является установка с циклоном со встречнозак - ручейными потоками (ЦВЗП-С), которая предназначена для сухой очистки технологических газов и аспирируемого воздуха. Отличительная особенность вихревых пылеуловителей - высокая эффективность очистки газа от тонких фракций пыли (менее 5-10 мкм). Еще одно их преимущество состоит в слабой чувствительности эффективности очистки к расходу запыленного газа и величине подсосов. Циклон ЦВЗП-С практически сохраняет эффективность очистки газов от пыли при уменьшении его расхода на 50 % и увеличении - на 15 %. Эффективность очистки остается постоянной при величине подсосов до 20 %. Массовая концентрация пыли в очищаемом газе должна составлять не более 400 г/куб, м. Температура очищаемого газа - не выше 400 °С.

Таблица 7

Валовый выброс загрязняющих веществ от

стекловаренных печей (усредненные данные) в т/год

Дополнительным источником выброса загрязняющих веществ в атмосферу являются аэрационные фонари цехов выработки стекла. Согласно гигиеническим требованиям (санитарные правила, действующие в России), аэрационные фонари выполняют функцию удаления избытков тепла и не должны быть источником выброса загрязняющих веществ, то есть, все оборудование цеха, выделяющее загрязняющие вещества, должно быть оснащено системами удаления и очистки выбросов (засыпка шихты, выработка стекла на стеклоформующих автоматах).

Через аэрационные фонари выбрасываются взве­шенные вещества (пыль), концентрация которых составляет 1,5—2 мг/м3 (в год до 1,5 т). От питателей и стеклоформующих машин в воздух рабочей зоны выделяются и выбрасываются через аэрационные фонари следующие вещества: оксид углерода, пропеналь (акролеин), углерод черный (сажа), минеральное масло нефтяное. Концентрации 3В в выбросах в атмосферу определяются путем измерений.

При определении максимального разового выбро­са газо-воздушной смеси наибольшие трудности для предприятий представляет расчет аэродинамических характеристик фонарей. Одновременно с измерениями концентраций 3В замеряется скорость газо-воздушной смеси (ГВС) в фонарях.

При расчете выбросов от стекловаренных печей необходимо пользоваться достоверными результатами измерений, результатами расчета балансовыми методами с учетом точных объемов отходящих газов. Можно также использовать удельные показатели. Методики расчета выбросов от котельных и других устройств сжигания газа не должны использоваться для расчета выбросов от стекловаренных печей, так как дают результаты, заниженные в десятки раз, и не подтверждаются на практике.

Учитывая, что в атмосфере (по выходе из дымовой трубы) оксид азота превращается в диоксид по одной из реакций:

2NO + О2 ® 2NО2 + 188 кДж/моль;

NO + О3 ® NO2 + O2.

В больших городах, где на постах контроля выбро­сы NOX и так выше нормы, возможность размещения стекольного завода должна быть согласована на стадии разработки “декларации о намерениях” с экологической службой региона (Ростехнадзор) и Санэпидназдором.

Для очистки воздуха в ограниченных помещениях и локальных участках образования вредных выбросов (обработка металлов, полимеров, природного камня, нанесение порошковых красителей, сварка, пайка, шлифовка древесины и др.) предлагаются фильтры картриджные с ручной и автоматической регенерацией фильтрующих элементов без остановки рабочего цикла. Эффективность очистки в таких фильтрах составляет не менее 99,9 %. Производительность установок от 1 до 20 тыс. куб. м/час.

Для снижения выбросов (ЗВ) в атмосферу от про­изводства стеклотары необходимо внедрение перспек­тивных технологий, в частности, новых устройств для сжигания топлива. Сокращение выбросов только за счет газопылеулавливания является неэкономичным и не достигает цели. В литературе широко освещаются вопросы зави­симости выброса NOX от температуры варки стекла.

Рациональное использование промышленных отходов. В производстве стекла используют стекольный бой, образующийся на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания. Известно, что ввод в расплав стекла до 60 % боя позволяет получать изделия высокого качества (в данном проекте стекольный бой вводят в количестве 30 %). В связи с этим целесообразны централизованный сбор, обработка и сортировка стекольного боя с последующей доставкой его на стекольные заводы.

Разработка и внедрение рациональных технологических процессов. Это наиболее перспективное развитие производства, обеспечивающее эффективную охрану окружающей среды. На данном предприятии применяется стекловарение с использованием электроэнергии. Электрическая варка в производстве стеклотары практически ликвидирует поступление в атмосферу вредных летучих компонентов, а также способствует значительному улучшению условий труда (в отличие от пламенных печей, условия работы на электропечи лучше, так как здесь чисто и не жарко).

К экологической характеристике производства относится также шумовой фактор. Расчет санитарно-защитнои зоны предприятия проводится как с учетом выброса загрязняющих веществ так и распространения шума В производстве стеклянной тары источ­никами шума являются основное и вспомогательное оборудование. Основным требованием является соблюдение величин 45-55 дБА в жилой зоне.

Важными проблемами требующими постоянного внимания и рацио­нального решения являются также охрана водных ресурсов размещение и утилизация отходов производства. В проектах развития производства стеклотары должны предусматриваться локальные очистные сооружения от загрязняющих веществ, таких как нефтепродукты взвешенные поверхностно-активные вещества и др., а также оборотные системы водоснабжения.