Помощь студентам в учебе
Исследования пожароопасности СОЖ в промышленных стоках
|
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ С ТОЧНЫХ ВОД СОЖ.... 10
2 ОЦЕНКА ПОЖАРООПАСНОСТИ СВОБОДНОГО И
ЭМУЛЬГИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СОЖ И ПЛЕНОК ЛКМ 33
2.1 Анализ документов для оценки пожарной опасности свободного и
эмульгированного состояния 33
2.2 Подготовка к проведению экспериментов 38
2.2.1 Подготовка эмульсий 39
2.2.2 Подбор материалов исследования 41
2.2.3 Выбор оборудования для определения температур вспышки и
воспламенения экспериментальным путем 43
2.3 Проведение экспериментов по определению температур вспышки и
воспламенения нефтепродуктов 47
2.4 Обработка полученных результатов 49
2.4.1 Монослойная система и эмульсии 49
2.4.2 Сложная система 50
3 АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ
ОПАСНОСТИ ИССЛЕДУЕМЫХ СИСТЕМ 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ С ТОЧНЫХ ВОД СОЖ.... 10
2 ОЦЕНКА ПОЖАРООПАСНОСТИ СВОБОДНОГО И
ЭМУЛЬГИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СОЖ И ПЛЕНОК ЛКМ 33
2.1 Анализ документов для оценки пожарной опасности свободного и
эмульгированного состояния 33
2.2 Подготовка к проведению экспериментов 38
2.2.1 Подготовка эмульсий 39
2.2.2 Подбор материалов исследования 41
2.2.3 Выбор оборудования для определения температур вспышки и
воспламенения экспериментальным путем 43
2.3 Проведение экспериментов по определению температур вспышки и
воспламенения нефтепродуктов 47
2.4 Обработка полученных результатов 49
2.4.1 Монослойная система и эмульсии 49
2.4.2 Сложная система 50
3 АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ
ОПАСНОСТИ ИССЛЕДУЕМЫХ СИСТЕМ 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
Актуальность темы: наиболее стойкими популярными загрязняющими веществами окружающей среды являются нефть, нефтепродукты и вещества нефтяного происхождения (смазочно-охлаждающие жидкости).
Нефтепродуктами называются углеводородные смеси, а также отдельные химические соединения, получаемые путем переработки нефти.
Смазочно-охлаждающие жидкости - это многокомпонентные составы, главным назначением которых является охлаждение и смазка инструментов и обрабатываемых деталей из черных и цветных металлов и сплавов. Они уменьшают трение и защищают инструменты и заготовку от перегрева и коррозии, эффективно удаляют абразивную пыль и мелкую стружку из рабочей зоны, предотвращают быстрый износ основных элементов оборудования.
В процессе механической обработки поверхностей деталей из-за высоких температур СОЖ может переходить в газообразное состояние, образуя при этом аэродисперсные системы на основе аэрозолей СОЖ. При этом некоторые виды СОЖ содержат компоненты, имеющие малые температуры вспышки, следовательно, может происходить возгорание.
Смазочно-охлаждающие жидкости являются востребованным продуктом в различных отраслях промышленности, например, в машиностроении, что приводит к появлению значительного количества промышленных стоков, которые требуют дальнейшей очистки для применения воды повторно в технологическом процессе.
Помимо смазочно-охлаждающих жидкостей, использующихся на машиностроительных предприятиях в большом количестве, на разных стадиях производства также обращаются лакокрасочные материалы (лаки, краски, растворители), которые добавляют в сточные воды новые свойства и могут менять состав стоков.
Существуют различные методы очистки сточных вод, а именно механические, химические, физико-химические и биологические. В основном, их применяют комплексно. В качестве первого предварительного этапа очистки применяется отстаивание (механический метод).
В отстойниках увеличивается опасность возгорания разлившейся на поверхности воды пленки веществ, поэтому на предприятиях, указанных выше, отмечается обстановка повышенной пожарной опасности.
Таким образом, с развитием промышленности необходимо также разрабатывать и применять новые мероприятия по пожарной безопасности, иначе прогноз будет неутешительным. А согласно Конституции Российской Федерации каждый обязан сохранять природу и окружающую среду [1].
В рамках предыдущей выпускной квалификационной работы была доказана пожароопасность не только разлившейся пленки нефти и нефтепродуктов на воде, но и их эмульгированного состояния [46].
В рамках данной работы исследовалась пожарная опасность смазочно-охлаждающих жидкостей в промышленных стоках и созданные с ними сложные системы, включая лакокрасочные материалы.
Цель работы: исследование показателей пожарной опасности смазочно-охлаждающих жидкостей в промышленных стоках.
Реализация цели требует постановки и решения следующих основных задач исследования:
• анализ документов по оценке пожароопасности свободного и эмульгированного состояния смазочно-охлаждающих жидкостей;
• экспериментальная оценка пожароопасности свободного и
эмульгированного состояния смазочно-охлаждающих жидкостей и созданных с ними сложных систем;
• обработка и анализ полученных результатов.
Объект исследования: смазочно-охлаждающие жидкостей и созданные с ними сложные системы
Предмет исследования: экспериментальная оценка температур вспышки и воспламенения.
Научная новизна работы: состоит в оценке пожарной опасности чистого и эмульгированного состояния смазочно-охлаждающих жидкостей и созданных с ними сложных систем, включая лакокрасочные материалы, путем определения температур вспышки и воспламенения экспериментальным путем. Справочные источники указывают на температуры вспышки и воспламенения чистых продуктов, но отсутствует информация по свободному и эмульгированному состоянию и сложным системам.
Апробация результатов исследования: результаты работы представлены на следующих конференциях и конкурсе:
• LVII Международная научно-практическая конференция «Достижения науки - агропромышленному комплексу», ЧГАА, г. Челябинск (февраль 2018 г.);
• 62-ая международная научная конференция Астраханского
государственного технического университета, г. Астрахань (апрель 2018 г.);
• 70-я научная конференция «Наука ЮУрГУ», г. Челябинск (май 2018 г.);
• конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в рамках Международной специализированной выставки «Безопасность и охрана труда - 2018», г. Москва (декабрь 2019 г.) с получением Диплома II степени;
• XXIV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция с международным участием, г. Иркутск (май 2019 г.)
Публикации: по материалам диссертации опубликовано шесть статей.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка.
Объем работы: содержит 66 страниц машинописного текста, 8 таблиц, 36 рисунков. Библиографический список включает 60 источников.
Нефтепродуктами называются углеводородные смеси, а также отдельные химические соединения, получаемые путем переработки нефти.
Смазочно-охлаждающие жидкости - это многокомпонентные составы, главным назначением которых является охлаждение и смазка инструментов и обрабатываемых деталей из черных и цветных металлов и сплавов. Они уменьшают трение и защищают инструменты и заготовку от перегрева и коррозии, эффективно удаляют абразивную пыль и мелкую стружку из рабочей зоны, предотвращают быстрый износ основных элементов оборудования.
В процессе механической обработки поверхностей деталей из-за высоких температур СОЖ может переходить в газообразное состояние, образуя при этом аэродисперсные системы на основе аэрозолей СОЖ. При этом некоторые виды СОЖ содержат компоненты, имеющие малые температуры вспышки, следовательно, может происходить возгорание.
Смазочно-охлаждающие жидкости являются востребованным продуктом в различных отраслях промышленности, например, в машиностроении, что приводит к появлению значительного количества промышленных стоков, которые требуют дальнейшей очистки для применения воды повторно в технологическом процессе.
Помимо смазочно-охлаждающих жидкостей, использующихся на машиностроительных предприятиях в большом количестве, на разных стадиях производства также обращаются лакокрасочные материалы (лаки, краски, растворители), которые добавляют в сточные воды новые свойства и могут менять состав стоков.
Существуют различные методы очистки сточных вод, а именно механические, химические, физико-химические и биологические. В основном, их применяют комплексно. В качестве первого предварительного этапа очистки применяется отстаивание (механический метод).
В отстойниках увеличивается опасность возгорания разлившейся на поверхности воды пленки веществ, поэтому на предприятиях, указанных выше, отмечается обстановка повышенной пожарной опасности.
Таким образом, с развитием промышленности необходимо также разрабатывать и применять новые мероприятия по пожарной безопасности, иначе прогноз будет неутешительным. А согласно Конституции Российской Федерации каждый обязан сохранять природу и окружающую среду [1].
В рамках предыдущей выпускной квалификационной работы была доказана пожароопасность не только разлившейся пленки нефти и нефтепродуктов на воде, но и их эмульгированного состояния [46].
В рамках данной работы исследовалась пожарная опасность смазочно-охлаждающих жидкостей в промышленных стоках и созданные с ними сложные системы, включая лакокрасочные материалы.
Цель работы: исследование показателей пожарной опасности смазочно-охлаждающих жидкостей в промышленных стоках.
Реализация цели требует постановки и решения следующих основных задач исследования:
• анализ документов по оценке пожароопасности свободного и эмульгированного состояния смазочно-охлаждающих жидкостей;
• экспериментальная оценка пожароопасности свободного и
эмульгированного состояния смазочно-охлаждающих жидкостей и созданных с ними сложных систем;
• обработка и анализ полученных результатов.
Объект исследования: смазочно-охлаждающие жидкостей и созданные с ними сложные системы
Предмет исследования: экспериментальная оценка температур вспышки и воспламенения.
Научная новизна работы: состоит в оценке пожарной опасности чистого и эмульгированного состояния смазочно-охлаждающих жидкостей и созданных с ними сложных систем, включая лакокрасочные материалы, путем определения температур вспышки и воспламенения экспериментальным путем. Справочные источники указывают на температуры вспышки и воспламенения чистых продуктов, но отсутствует информация по свободному и эмульгированному состоянию и сложным системам.
Апробация результатов исследования: результаты работы представлены на следующих конференциях и конкурсе:
• LVII Международная научно-практическая конференция «Достижения науки - агропромышленному комплексу», ЧГАА, г. Челябинск (февраль 2018 г.);
• 62-ая международная научная конференция Астраханского
государственного технического университета, г. Астрахань (апрель 2018 г.);
• 70-я научная конференция «Наука ЮУрГУ», г. Челябинск (май 2018 г.);
• конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в рамках Международной специализированной выставки «Безопасность и охрана труда - 2018», г. Москва (декабрь 2019 г.) с получением Диплома II степени;
• XXIV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция с международным участием, г. Иркутск (май 2019 г.)
Публикации: по материалам диссертации опубликовано шесть статей.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка.
Объем работы: содержит 66 страниц машинописного текста, 8 таблиц, 36 рисунков. Библиографический список включает 60 источников.
Смазочно-охлаждающие жидкости достаточно широко применяются в промышленности. Большое их количество используется на машиностроительных предприятиях. При этом в процессе механической обработке материалов при нагревании СОЖ могут переходить в газообразное состояние, а некоторые компоненты, имеющие малые температуры вспышки, могут привести к возгоранию.
Наряду со смазочно-охлаждающими жидкостями на предприятиях машиностроительной отрасли широко применяются лакокрасочные материалы, что ведет к образованию промышленных сточных вод, загрязненных данными веществами. С целью повторного применения воды в технологическом процессе предприятия данные сточные воды подлежат очистке. Существующие методы очистки не обладают достаточной эффективностью, позволяющей полностью извлекать нефтепродукты и вещества нефтяного происхождения, из-за их сложного химического состава и состояний, в котором они могут находится в воде, такие как свободное, эмульгированное и растворенное состояния. Это может стать причиной не только экологических негативных последствий, но и влечет за собой высокую вероятность возникновения пожара.
Анализ ранее проведенных исследований в рамках предыдущей выпускной квалификационной работы показал, что пожароопасна не только разлившаяся пленка нефти и нефтепродуктов на воде, но и их эмульгированное состояние. Проведя анализ СОЖ, была выявлен большой диапазон табличных значений температур вспышки и воспламенения и нет опытного подтверждения пожарной опасности эмульгированного состояния.
Для экспериментальной оценке пожарной опасности, а именно определение температур вспышки и воспламенения, в рамках данной работы были взяты СОЖ «Avantin 320 S»», СОЖ «Экомилл 1100», СОЖ «Макрокул», технологическая воды из отстойника на предприятии Челябинской области. Исследовались монослойная система (чистые продукты), эмульсии (СОЖ в воде) и сложные системы (эмульсии СОЖ с переменной толщиной пленки лака ХВ-784 и лака НЦ-218 от 2 мм до 4 мм). Обоснование выбора данных СОЖ является то, что они широко распространены и применяются на предприятиях Челябинска.
Для определения температур вспышки и воспламенения выше 20 0С
использовалась электронагревательная печь ПВНЭ-220, для более низких температур - низкотемпературная баня, специально созданная в рамках работы.
Ограничением исследования пожароопасности монослойной системы и эмульгированного состояния СОЖ было достижение температуры кипения (100 °C) и, как следствие, затухание источника зажигания из-за испарения паров жидкости. Вследствие чего, точные значения температур вспышки и воспламенения исследуемых жидкостей в монослойной системе и в виде эмульсий определить не удалось из-за высокой концентрации воды в них.
Исследовав сложную систему, состоящую из эмульсии СОЖ и пленки ЛКМ на поверхности, установлено, что при увеличении толщины пленки лака увеличивается и пожароопасность исследуемых систем.
Также был проведен сравнительный анализ результатов сложной системы с данными по пожароопасности двухслойной системы, состоящей из чистой воды и пленки ЛКМ на ее поверхности, который показал, что значения температур воспламенения пленок лака на поверхности эмульсий СОЖ выше значений температур воспламенения пленок лака на поверхности чистой воды, т.е. пожароопасность понизилась.
В данном работе была дополнена шкала, показывающая риск воспламенения во времени года, которая была разработана в рамках предыдущей работы. Исследуемые вещества (СОЖ и технологическая вода из отстойника) в монослойной системе и эмульсии СОЖ имеют очень низкую пожарную опасность. Исследовав сложную систему и сопоставив результаты с двухслойной системой, можно сделать вывод, что добавление в воду смазочно-охлаждающих жидкостей в целом снижает пожароопасность сложных систем, но по шкале риска воспламенения оставляет их в среднем и высоком классе риска.
Наряду со смазочно-охлаждающими жидкостями на предприятиях машиностроительной отрасли широко применяются лакокрасочные материалы, что ведет к образованию промышленных сточных вод, загрязненных данными веществами. С целью повторного применения воды в технологическом процессе предприятия данные сточные воды подлежат очистке. Существующие методы очистки не обладают достаточной эффективностью, позволяющей полностью извлекать нефтепродукты и вещества нефтяного происхождения, из-за их сложного химического состава и состояний, в котором они могут находится в воде, такие как свободное, эмульгированное и растворенное состояния. Это может стать причиной не только экологических негативных последствий, но и влечет за собой высокую вероятность возникновения пожара.
Анализ ранее проведенных исследований в рамках предыдущей выпускной квалификационной работы показал, что пожароопасна не только разлившаяся пленка нефти и нефтепродуктов на воде, но и их эмульгированное состояние. Проведя анализ СОЖ, была выявлен большой диапазон табличных значений температур вспышки и воспламенения и нет опытного подтверждения пожарной опасности эмульгированного состояния.
Для экспериментальной оценке пожарной опасности, а именно определение температур вспышки и воспламенения, в рамках данной работы были взяты СОЖ «Avantin 320 S»», СОЖ «Экомилл 1100», СОЖ «Макрокул», технологическая воды из отстойника на предприятии Челябинской области. Исследовались монослойная система (чистые продукты), эмульсии (СОЖ в воде) и сложные системы (эмульсии СОЖ с переменной толщиной пленки лака ХВ-784 и лака НЦ-218 от 2 мм до 4 мм). Обоснование выбора данных СОЖ является то, что они широко распространены и применяются на предприятиях Челябинска.
Для определения температур вспышки и воспламенения выше 20 0С
использовалась электронагревательная печь ПВНЭ-220, для более низких температур - низкотемпературная баня, специально созданная в рамках работы.
Ограничением исследования пожароопасности монослойной системы и эмульгированного состояния СОЖ было достижение температуры кипения (100 °C) и, как следствие, затухание источника зажигания из-за испарения паров жидкости. Вследствие чего, точные значения температур вспышки и воспламенения исследуемых жидкостей в монослойной системе и в виде эмульсий определить не удалось из-за высокой концентрации воды в них.
Исследовав сложную систему, состоящую из эмульсии СОЖ и пленки ЛКМ на поверхности, установлено, что при увеличении толщины пленки лака увеличивается и пожароопасность исследуемых систем.
Также был проведен сравнительный анализ результатов сложной системы с данными по пожароопасности двухслойной системы, состоящей из чистой воды и пленки ЛКМ на ее поверхности, который показал, что значения температур воспламенения пленок лака на поверхности эмульсий СОЖ выше значений температур воспламенения пленок лака на поверхности чистой воды, т.е. пожароопасность понизилась.
В данном работе была дополнена шкала, показывающая риск воспламенения во времени года, которая была разработана в рамках предыдущей работы. Исследуемые вещества (СОЖ и технологическая вода из отстойника) в монослойной системе и эмульсии СОЖ имеют очень низкую пожарную опасность. Исследовав сложную систему и сопоставив результаты с двухслойной системой, можно сделать вывод, что добавление в воду смазочно-охлаждающих жидкостей в целом снижает пожароопасность сложных систем, но по шкале риска воспламенения оставляет их в среднем и высоком классе риска.