ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(ГОСКОМЭКОЛОГИИ РОССИИ)

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
(НИИ АТМОСФЕРА)

ФИРМА «ИНТЕГРАЛ»

МЕТОДИКА
РАСЧЕТА ВЫДЕЛЕНИЙ (ВЫБРОСОВ)
ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
В АТМОСФЕРУ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ
(ПО ВЕЛИЧИНАМ УДЕЛЬНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ)

Санкт-Петербург

2002

Разработан: НИИ Атмосфера

Утвержден: приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды от 14 апреля 1997 г. № 158.

Введен: в действие с 14 апреля 1997 г. сроком на пять лет для практического применения при учете и оценке выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятиях различных отраслей промышленности и сельского хозяйства Российской Федерации.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение. 1

2. Ссылки на нормативные документы.. 2

3. Термины и определения. 2

4. Общие положения. 2

5. Механическая обработка металлов. 3

5.1. Обработка металлов без охлаждения. 3

5.2. Обработка металлов с применением СОЖ. 3

5.3. Расчет выделений (выбросов) загрязняющих веществ при механической обработке металлов. 4

Литература. 10

Приложение А. Удельные выделения загрязняющих веществ от электроэрозиционных станков. 10

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Настоящий документ:

· разработан с целью создания единой методологической основы по определению выбросов загрязняющих веществ при механической обработке металлов;

· устанавливает порядок определения выбросов загрязняющих веществ при механической обработке металлов расчетным методом на основе удельных показателей выделений;

· распространяется на источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от оборудования механической обработки металлов основного и вспомогательного производств предприятий различных отраслей промышленности и сельского хозяйства;

· применяется предприятиями и территориальными комитетами по охране природы, специализированными организациями, проводящими работы по нормированию выбросов и контролю за соблюдением установленных нормативов ПДВ;

1.2. Полученные по настоящему документу результаты используются при учете и нормировании выбросов загрязняющих веществ от источников предприятий, технологические процессы которых связаны с механической обработкой металлов, а также в экспертных оценках для определения экологических характеристик оборудования и процессов.

2. ССЫЛКИ НА НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Методика разработана в соответствии со следующими нормативными документами:

2.1. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. М., Издательство стандартов, 1978.

2.2. ГОСТ 17.2.4.02-81. Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ. М., Издательство стандартов, 1982.

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины

Определения

Загрязнение атмосферы

Изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примеси

Примесь в атмосфере, оказывающая неблагоприятное действие на окружающую среду и здоровье населения

Организованный промышленный выброс /организованный выброс/

Промышленный выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы

Промышленная пыль

Пыль, входящая в состав промышленного выброса

4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1. Разработка настоящего документа проведена исходя из определения термина «унификация» - приведение имеющихся путей расчета выбросов от однотипных производств и видов оборудования механической обработки металлов в пределах массива действующих методик к наибольшему возможному единообразию.

4.2. В документе приведены значения удельных технологических нормативов выделений для наиболее распространенных типов оборудования механической обработки металлов. Только когда на конкретном производстве применяются оборудование и материалы, сведения по которым в настоящей методике отсутствуют, рекомендуется руководствоваться отраслевыми методиками, включенными в Перечень [2].

4.3. При определении выбросов от оборудования механической обработки металлов используются расчетные методы с применением удельных показателей выделения загрязняющих веществ.

4.4. В связи с особенностями процессов механической обработки металлов удельные показатели выделения устанавливают как массу промышленной пыли или другого загрязняющего вещества, выделяемую в единицу времени на единицу оборудования.

4.5. Валовые выделения загрязняющих веществ при механической обработке металлов рассчитываются исходя из нормо-часов работы станочного парка, а их поступление в атмосферу - с учетом эффективности газопылеулавливающего оборудования.

4.6. К механической обработке металлов относятся процессы резания и абразивной обработки, которые в свою очередь включают процессы точения фрезерования, сверления, шлифования, полирования и др.

4.7. Характерной особенностью процессов механической обработки является образование отходов в виде твердых частиц (промышленной пыли), а в случае применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) - аэрозолей масла и эмульсола.

4.8. Источниками образования и выделения загрязняющих атмосферу веществ являются различные металлорежущие и абразивные станки. Интенсивность образования загрязнителей зависит, в частности, от следующих факторов:

· вида обрабатываемого материала

· режима обработки

· производительности и мощности оборудования

· геометрических параметров инструмента и обрабатываемых изделий

· от расхода СОЖ.

5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

5.1. Обработка металлов без охлаждения

Наибольшим пылевыделением сопровождаются процессы абразивной обработки металлов: зачистка, полирование, шлифование и др. Образующаяся при этом пыль на 30 - 40 % по массе представляет материал абразивного круга и на 60 - 70 % - материал обрабатываемого изделия. Интенсивность пылевыделения при этих видах обработки связана, в первую очередь, с величиной абразивного инструмента и некоторых технологических параметров резания. При обработке войлочными и матерчатыми кругами образуется войлочная (шерстяная) или текстильная (хлопковая) пыль с примесью полирующих материалов, например, пасты ГОИ.

Удельные показатели выделения пыли основным технологическим оборудованием при механической обработке металлов без охлаждения приведены в табл. 5.1.1 - 5.1.4. При составлении таблиц использовались материалы [2 - 6].

В табл. 5.1.1 даны показатели удельного выделения абразивной, металлической, войлочной и др. пыли по разным видам оборудования. Определяющей характеристикой оборудования является диаметр шлифовального круга. Таблица содержит также сведения по пылеобразованию при обработке деталей из стали, сплавов феррадо, алюминия.

В отдельную табл. 5.1.2 выделены удельные показатели выделения пыли при шлифовке и полировании изделий в гальваническом производстве.

Табл. 5.1.3 содержит показатели удельных выделений пыли при абразивной заточке режущего инструмента по конкретным маркам, моделям или типоразмерам станка.

Удельные выделения пыли при механической обработке чугуна и цветных металлов представлены в табл. 5.1.4.

5.2. Обработка металлов с применением СОЖ.

В ряде процессов механической обработки металлов и их сплавов применяют СОЖ, которые в зависимости от физико-химических свойств основной фазы подразделяются на водные, масляные и специальные.

Применение СОЖ сопровождается образованием тонкодисперсного масляного аэрозоля и продуктов его термического разложения.

Количество выделяющегося аэрозоля зависит от многих факторов: формы и размеров изделия, режимов резания, расхода и способов подачи СОЖ. Экспериментально установлена зависимость количества выделений масляного аэрозоля от энергетических затрат на резание металла. Удельные показатели выделений в этом случае определяются как масса загрязняющего вещества, выделяемая на единицу мощности оборудования (на 1 кВт мощности привода станка).

Применение СОЖ снижает выделение пыли до минимальных значений, однако, в процессах шлифования изделий количество выделяющейся совместно с аэрозолями СОЖ металло-абразивной пыли остается значительным.

Удельные выделения аэрозолей масла и эмульсола при механической обработке металлов с охлаждением представлены в табл. 5.2.1.

Данные о выделении некоторых загрязняющих веществ при электрофизической обработке металлов приведены в Приложении А.

5.3. Расчет выделений (выбросов) загрязняющих веществ при механической обработке металлов.

Количество загрязняющих веществ, выделяющихся при механической обработке металлов без применения СОЖ за год, определяется по формуле:

Мвыд =3,6 · К · Т · 10-3, т/год                                     (5.1)

где: К - удельные выделения пыли технологическим оборудованием (табл. 5.1.1 - 5.1.4), г/с;

Т - фактический годовой фонд времени работы оборудования, ч.

Количество, пыли поступающей в атмосферу за год, при отсутствии газоочистки определяется по формуле (5.1).

Валовый выброс пыли при наличии газоочистки вычисляется по формуле:

Мвыб = 3,6 · К · Т (1 - j) · 10-3, т/год                            (5.2)

где: j - степень очистки воздуха пылеулавливающем оборудованием (в долях единицы).

Валовый выброс загрязняющих веществ при обработке металлов в случае применения СОЖ и газоочистки рассчитывается по формуле:

М = 3,6 · К · N · Т (1 - j) · 10-3, т/год                              (5.3)

где: Кх - удельные показатели выделения масла и эмульсола (табл. 5.2.1), г/с;

кВт - мощности оборудования;

N - мощность установленного оборудования, кВт.

Таблица 5.1.1

Удельное выделение пыли (г/с) основным технологическим оборудованием при механической обработке металлов без охлаждения

Наименование технологического процесса, вид оборудования

Определяющая характеристика оборудования

Выделяющиеся в атмосферу вредные вещества (г/с)

Пыль абразивная

Пыль металлическая

Другие виды пыли

1

2

3

4

5

Обдирочно-шлифовальные станки

Диаметр шлифовального круга, мм

а) рабочая скорость 30 м/с

100

0,62

0,96

125

1,06

1,59

б) рабочая скорость 50 м/с

100

1,46

2,19

125

1,92

2,88

Круглошлифовальные станки

100

0,010

0,018

150

0,013

0,020

300

0,017

0,026

350

0,018

0,029

400

0,020

0,030

600

0,026

0,039

750

0,030

0,045

900

0,034

0,052

Плоскошлифовальные станки

175

0,014

0,022

250

0,016

0,026

350

0,020

0,030

400

0,022

0,033

450

0,023

0,036

500

0,025

0,038

Бесцентрошлифовальные станки

30, 100

0,005

0,008

395, 500

0,006

0,013

480, 600

0,009

0,016

Зубошлифовальные и резьбошлифовальные станки

Диаметр шлифовального круга, мм

75 - 200

0,005

0,008

200 - 400

0,007

0,011

Внутришлифовальные станки

5 - 20

0,003

0,005

20 - 50

0,005

0,008

50 - 80

0,006

0,010

80 - 150

0,010

0,014

150 - 200

0,012

0,018

Диаметр войлочного круга, мм

Пыль войлока и металлов < 2 %

Полировальные станки с войлочным кругом

100

0,013

200

0,019

300

0,027

400

0,039

500

0,050

600

0,063

Диаметр шлифовального круга, мм

Заточные станки

100

0,004

0,006

150

0,006

0,008

200

0,008

0,012

250

0,011

0,016

300

0,013

0,021

350

0,016

0,024

400

0,019

0,029

450

0,022

0,032

500

0,024

0,036

550

0,027

0,040

Диаметр алмазного круга, мм

Пыль неорганическая с содержанием оксида кремния выше 70 %

Заточные станки с алмазным кругом

100

0,005

0,002

150

0,007

0,003

200

0,011

0,005

250

0,014

0,006

300

350

0,017

0,021

0,007

0,009

400

0,025

0,011

450

0,028

0,012

500

0,032

0,014

550

0,035

0,015

Обработка деталей из стали:

Отрезные станки

0,203

Крацевальные станки

0,097

1

Обработка деталей из феррадо:

Сверлильные станки

0,007

Обработка деталей из алюминия:

Диаметр матерчатого круга, мм

Пыль: алюминия, текстильная, полировальной пасты

Станки полировальные с матерчатыми кругами с применением пасты ГОИ (мод. ВИЗ 9905-1415 и др.)

450

0,313

Примечание: Состав пыли абразивной аналогичен составу материала применяемого шлифовального круга. Состав пыли металлической аналогичен составу обрабатываемых материалов.

Таблица 5.1.2

Удельные выделения пыли при механической обработке металлов в гальваническом производстве

Вид производства, наименование технологической операции

Наименование станочного оборудования

Диметр круга, мм

Выделяющиеся загрязняющие вещества

вид пыли

количество г/с на единицу оборудования

1

2

3

4

5

Грубое шлифование перед нанесением покрытий

Станки шлифовальные

металлическая

0,126

абразивная

0,055

Полировка поверхности изделий перед нанесением покрытий

Станки полировальные с войлочным крутом

150

войлочная

0,108

200

0,144

250

0,181

300

0,217

350

0,253

400

0,289

450

0,325

Финишное полирование с применением хромсодержащих паст (паста ГОИ)

Станки полировальные с войлочным кругом

150

войлочная и полировальной пасты

0,017

200

0,022

250

0,028

300

0,033

350

0,039

400

0,044

450

0,050

Полирование поверхности изделий перед нанесением покрытия

Станки полировальные с матерчатыми (текстильными кругами)

150

текстильная

0,208

200

0,278

250

0,347

300

0,417

350

0,486

400

0,556

450

0,625

Финишное полирование с применением хромсодержащих паст (паста ГОИ)

Станки полировальные с матерчатыми (текстильными кругами)

150

текстильная и полировальной пасты

0,042

200

0,056

250

0,069

300

0,083

350

0,097

400

0,111

450

0,125

Таблица 5.1.3

Удельные выделения пыли при абразивной заточке режущего инструмента

Наименование станочного оборудования

Марка, модель, типоразмер станка

Наименование технологической операции

Диаметр абразивного круга, мм

Количество выделяющейся пыли на один станок, 10-3, г/с

1

2

3

5

Универсальные и кругло-шлифовальные станки:

точильно-шлифовальные

ЗБ634 (ЗК634)

Черновая заточка сверл, резцов и др. инструмента абразивным кругом

400

75,0*

29,2**

ЗМ634

41,5*

17,9**

ЗБ34

То же

8,2*

3,6**

Чистовая заточка сверл среднего и малого диаметра

4,8*

2,1**

универсально-заточные

ЗБ642

Черновая заточка сверл и резцов

200

14,5*

6,3**

ЗА64 ЗБ64

125

24,5*

10,5**

Специальные станки для заточки сверл:

станки для заточки сверл малого диаметра

КПМ 3.105.014 АУБ-120.000

Заточка сверл малого диаметра

-

0,24*

0,10**

станки для зачистки сверл

КПМ 3.105.014

Зачистка сверл малого диаметра

-

13,90**

плоскошлифовальный заточной

ЗГ71М

Шлифование штампов (матриц) абразивным кругом

250

227,5*

98,1**

Специальные станки для заточки сверл

Профилирование абразивного круга алмазным карандашом

44,70**

Снятие фасок и заусенец

42,20**, *

алмазно-заточные для заточки резцов

3622

Заточка резцов, сверл и др. инструмента алмазным резцом

150

17,0*

5,8**

Чистовая заточка резцов

10,7*

4,6**

алмазно-затыловочные

16811

Затылование червячных фрез

32,7*

14,0**

Специальные заточные станки

полуавтомат для заточки торцевых фрез

ЗБ667

Заточка торцевых фрез

150

23,9*

10,3**

полуавтомат для заточки червячных фрез

ЗА667

Заточка червячных фрез диаметром 100 - 150 мм

250 - 300

46,4*

20,0**

360М

Заточка круглых шлицевых протяжек абразивным кругом

150-250

36,2*

15,5*

То же протяжек из быстрорежущей стали

14,4*

6,2**

оптико-шлифовальный

395М

Доводка инструмента

13,6*

5,8**

Станки для заточки зубьев дисковых пил отрезных станков

АЗ

Черновая заточка дисковых пил диаметром менее 500 мм

180

32,1*

13,7**

ЗД692

То же диаметром от 500 до 1000 мм

200

73,9*

31,7**

Чистовая заточка зубьев пил

15,3*

6,6**

Станки для заточки режущего инструмента деревообрабатывающих станков

Эн-634

Заточка ленточных пил

11,1**,*

ТчФА-2

Заточка фрез

5,6**,*

ТчПН-3

Заточка дисковых пил

16,7**,*

ТчПН-6 ТчПА

То же

34,7**,*

* - пыль металлическая

** - пыль абразивная

Таблица 5.1.4

Удельные выделения пыли при механической обработке чугуна и цветных металлов

Наименование технологической операции, вид обрабатываемого материала

Наименование станочного оборудования

Выделяющиеся вредные вещества

Мощность ставного двигателя кВт

Количество выделяющейся пыли 10-3 г/с

1

2

3

4

5

Обработка резанием чугунных деталей без применения СОЖ

Токарные станки, в том числе:

токарные станки и автоматы малых и средних размеров

пыль металлическая чугунная

0,65 - 5,50

6,30

токарные одношпиндельные автоматы продольного точения

0,65 - 5,50

1,81

токарные многошпиндельные полуавтоматы

14,00 - 28,00

9,70

токарные многорезцовые полуавтоматы

1,00 - 20,00

9,70

токарно-винторезные станки

5,60

фрезерные станки, в том числе

2,80 - 14,00

13,90

продольно-фрезерные

2,90

вертикально-фрезерные

4,20

карусельно-фрезерные

4,20

горизонтально-фрезерные

16,700

фрезерные специальные

5,700

зубофрезерные

2,00 - 20,00

1,100

Обработка резанием чугунных деталей без применения СОЖ

барабанно-фрезерные

пыль металлическая чугунная

30,000

сверлильные станки, в том числе

1,00 - 10,00

1,100

вертикально-сверлильные

1,00 - 10,00

2,200

специально-сверлильные (глубокого сверления)

8,300

расточные станки, в том числе

2,100

вертикально-расточные и наклонно-расточные

2,900

специально-расточные

5,400

зубодолбежные станки

0,65 - 7,00

0,300

Комплексная обработка чугунных корпусных деталей

станки типа «обрабатывающий центр» с ЧПУ, мод. 2204ВМФ11 и др.

пыль металлическая чугунная

13,100

Обработка резанием бронзы и других цветных металлов

токарные

Пыль цветных металлов

2,500

фрезерные

1,900

сверлильные

0,400

расточные

0,700

отрезные

14,00

крацевальные

8,00

фрезерные специальные

пыль металлическая чугунная

5,700

зубофрезерные

2,00 - 20,00

1,100

Обработка резанием чугунных деталей без применения СОЖ

барабанно-фрезерные

пыль металлическая чугунная

30,000

сверлильные станки, в том числе

1,00 - 10,00

1,100

вертикально-сверлильные

1,00 - 10,00

2,200

специально-сверлильные (глубокого сверления)

8,300

Расточные станки, в том числе

2,100

вертикально-расточные и наклонно-расточные

2,900

специально-расточные

5,400

зубодолбежные станки

0,65 - 7,00

0,300

Комплексная обработка чугунных корпусных деталей

станки типа «обрабатывающий центр» с ЧПУ, мод. 2204ВМФ11 и др.

пыль металлическая чугунная

13,100

Обработка резанием бронзы и других цветных металлов

токарные

Пыль цветных металлов

2,500

фрезерные

1,900

сверлильные

0,400

расточные

0,700

отрезные

14,00

крацевальные

8,00

Обработка резанием бериллиевой бронзы

токарные

Бериллий

0,100

фрезерные

0,014

сверлильные

1,000

расточные

0,030

Обработка резанием свинцовых бронз

токарные

Свинец

0,800

фрезерные

0,600

сверлильные

1,200

расточные

0,200

Обработка резанием алюминиевых бронз

токарные

Свинец

0,050

фрезерные

0,022

сверлильные

0,047

расточные

0,008

Таблица 5.2.1

Удельные выделения (г/с) аэрозолей масла и эмульсола при механической обработке металлов с охлаждением

Наименование технологического процесса, вид оборудования

Количество выделяющегося в атмосферу масла (эмульсола), 10-5 (г/с) на 1 кВт мощности станка

Обработка металлов на токарных, сверлильных, фрезерных, строгальных, протяжных, резьбонакатных, расточных станках:

с охлаждением маслом

5,600

с охлаждением эмульсией с содержанием эмульсола менее 3 %

0,05

с охлаждением эмульсией с содержанием эмульсола менее 3 - 10 %

0,045

Обработка металлов на шлифовальных станках:

с охлаждением маслом

8,000

с охлаждением эмульсией с содержанием эмульсола менее 3 %

0,104

с охлаждением эмульсией с содержанием эмульсола менее 3 - 10 %

1,035

Примечание: При обработке металлов на шлифовальных станках выделяется пыль в количестве 10 % от количества пыли при сухой обработке (см. табл. 5.1.1 - 5.1.4). При использовании СОЖ, в состав которых входит триэтаноламин, выделяется 3 · 10-6 г/ч триэтаноламина на 1 кВт мощности станка.

Литература

1. Перечень методических документов по расчету выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу. Санкт-Петербург, 1997.

2. Методика определения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу основным технологическим оборудованием предприятий Минавтосельхозмаша. М., Гипроавтопром, 1991.

3. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. Л. Гидрометеоиздат, 1986.

4. Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для ремонто-обслуживающих предприятий и машиностроительных заводов агропромышленного комплекса. М. Проектпромвентиляция, 1990.

5. Временные методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух предприятиями деревообрабатывающей промышленности. Петрозаводск, Эко-прогноз, 1992.

6. Методика определения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу основным оборудованием предприятий химического и нефтяного машиностроения. М. НИИОГаз, 1987.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Удельные выделения загрязняющих веществ от электроэрозиционных станков

Марка, модель, типоразмер станка, режим обработки

Размеры ванны, мм

Площадь ванны, м2

Рабочая жидкость

Выделяющиеся загрязняющие вещества

наименование

количество

10-3 г/с

10-3 г/с с м2 зеркала ванны

1

2

3

4

5

6

7

Станок электроэрозионный

мод. 45723

I режим - черновой

640×500

0,32

Трансформаторное масло + керосин (30 %)

твердые частицы

0,27

0,83

масляный аэрозоль

0,36

1,11

углерода оксид

0,56

1,75

То же

II режим - основная обработка

640×500

0,32

То же

твердые частицы

0,09

0,28

масляный аэрозоль

0,32

1,00

углерода оксид

0,56

1,75

III режим - чистовой

640×500

0,32

твердые частицы

0,23

0,72

масляный аэрозоль

0,22

0,69

Станок электроэрозионный

мод. 4Е724

I режим - черновой

1118×750

0,84

Трансформаторное масло + керосин (20 %)

твердые частицы

2,05

2,44

железа оксид

0,07

0,09

масляный аэрозоль

0,79

0,94

акролеин

0,17

0,21

углерода оксид

6,41

7,63

То же

II режим -чистовой

1118×750

0,84

То же

твердые частицы

1,74

2,07

железа оксид

0,74

0,88

масляный аэрозоль

0,03

0,08

акролеин

0,03

0,08

углерода оксид

2,57

3,06

Станок электроимпульсный черновой режим

500×600

0,30

Трансформаторное масло (100 %)

твердые частицы

2,93

9,76

железа оксид

1,87

6,24

масляный аэрозоль

2,36

7,85

акролеин

9,98

33,26

углерода оксид

399,17

1133,06