化工环境保护与安全技术6.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 其他化工污染防治工程,在化工生产中除了大气污染、水污染及化,工废渣污染之外，噪声污染防治、热污染防治,及电磁污染防治也是很重要的。如果治理不好，,同样会对化工生产和人体健康带来直接或间接,的危害。,4.1,噪声污染与控制,4.1.1噪声的含义、特点与来源,（一）噪声的含义,一般认为凡是不需要的、使人厌烦并对人类生活和生产有妨碍的声音都是噪声。,可见，噪声不仅取决于声音的物理性质，而且与人类的生活状态有关。,例如，听音乐会时，除演员和乐队的声音外，其他都是噪声；但当睡眠时，再悦耳的音乐也是噪声。,（二）噪声的特性,A.,与主观性有关,由于噪声属于感觉公害，它与人的主观意愿和人的生活状态有关。在污染有无和程度上，与人的主观评价关系密切。当然，当噪声大到一定程度时，每个人都会认为是噪声；但即便如此，每个人的感觉还是会不一样。,B.,局限性,局限性是指环境噪声传播距离和影响范围有限，不像大气污染和水污染可以扩散和传递到很远的地区。,C.,分散性,分散性是指环境噪声源常是分散的，因此，噪声只能规划性防治而不能集中处理。,D.,暂时性,噪声停止发声后，危害和影响即可消除，不像其他污染源排放的污染物即使停止排放，污染物亦可长期停留在环境中或人体里。故噪声污染没有长期的积累影响。,（三）噪声来源,噪声主要来源于物体（固体、液体、气体）的振动，这样可分为气体动力噪声、机械噪声和电磁性噪声。,对城市噪声而言，70%来自交通噪声，其余来自工厂噪声和生活噪声。,4.1.2,化工企业噪声的特征,A.,化工企业噪声的声学特征,化工生产多半以液体为原料，在反应罐和塔设备中进行反应，以管道输送物料，所发生的噪声具有以下的特征。,（1）连续的稳定噪声,化工厂是在额定的负荷条件下，连续地进行生产,的，它的噪声是连续的、稳态的，而且白天和夜间的噪声级是没有多大差别。,（2）中、低频的气流噪声,化工厂除工艺设备，如反应设备等外，还有压缩机、风机、空冷器、电动机、泵、加热炉和火炬等，这些设备的噪声主要是机泵产生的中、高频气流噪声。除上述噪声之外，还有排气放空等高频噪声，但由于化工厂高频噪声传递时衰减比低频噪声要快，从整体上讲，化工厂是以中、低频气流噪声为主。,（3）化工厂噪声在半自由场中以一定的高程传播,化工厂的场地多半是水泥地坪，具有一定的声反射作用。设备的噪声，由于接近地面，其传播可以当作是在半自由场进行。,另外，化工厂的一些设备，如塔设备、放空设备或火炬等，比较高或安装在较高的地段。这些设备所产生的噪声，由于邻近没有较多的屏障所阻挡，所以传得较远，影响面较大,。,B.,主要噪声源分析,（1）压缩机、风机等设备的噪声,化工厂中经常使用功率几十到几,千,kw,的压缩机和风机，其噪声级可达90-115,dB（A）,。成为化工厂的主要噪声源之一。,往复压缩机的噪声主要是因活塞的往复运动所引起的气流脉动造成的，而离心式压缩机发生的噪声是湍流噪声。,风机的噪声主要由风机叶轮高速旋转而发生的气流噪声，噪声的传播除了风机的进出口外，还通过风机的壳和风机的振动由基础向外辐射噪声。,风机、压缩机等设备的噪声见表6-1。,（3）凉水塔噪声,化工厂循环水系统的冷却水多半是采用凉水塔，其噪声主要来自风扇噪声和落水噪声，它对厂区环境影响是不可忽然的。,（4）空气冷却器噪声,空冷器噪声主要是风机运转和空气经过冷却管束之间时产生噪声级约为95-100,dB（A,）左右，以低频声为主，对工厂装置区有一定的影响,。,（5）调节阀噪声,调节阀在化工厂中大量使用，其产生的噪声可达95-100,dB（A,），主要是以高频为主，刺耳难受。阀门噪声是由于喷口差压形成的“空穴”气泡的不断崩溃和流体喷射湍流产生的，也是对厂区环境影响较大的噪声源。,（6）管道噪声,在化工厂中，采用管道较多，当管道内介质流速为100,m/s,时，在距管线1,m,处的噪声一般是不超过95,dB（A,）的。管道噪声也来自上游设备，如压缩机、送排风机和调节阀等。管道分布较广，其影响范围也较广,。,（7）火炬噪声,在距地面大约100,m,处所测得的火炬噪声为78-83,dB（A），,由于其在高空中燃烧并发出低频的咆哮声，对周围环境危害较大。,（8）放空噪声,气体放空在化工厂是常见的，目的是稳定操作和在操作失常时紧急排气。当工艺气体、压缩空气和蒸汽通过排放口向大气放空时，会产生很大噪声。声压级一般在90-120,dB（A）,，有的甚至高达130,dB（A）,，放空口一般均在厂区高空，不但影响厂内，而且影响周围环境,。,（9）电动机噪声,电动机作为驱动设备在化工厂中得到广泛的使用，其噪声主要由冷却风扇高速旋转而引起。防爆电机和封闭式电机噪声可达95-105,dB,。电动机功率越大，转速越高，噪声也越大，对车间环境有较大的影响。,4.1.3噪声的度量,一类是把噪声单纯地作为物理扰动，用描述噪声特征的方法可分两类描述声波的客观特性的物理量来反映，这是对噪声的客观量度。,另一类涉及人耳的听觉特性，根据听者感觉到的刺激来描述，称为噪声的主观评价。噪声强弱的客观量用声压、声强和声功率等物理量表示。,（一）声压和声压级,A.,声压,声波引起空气质点振动，使大气压产生起伏，这个起伏部分，即超过静压的量，称为声压。声压分为瞬时声压和有效声压两类：,瞬时声压,是指某瞬时媒质中内部压强受到声波作用后的改变量，即单位面积的压力变化。所以声压的单位就是压强的单位是,Pa（,帕），即,N/m,2,（牛顿米,2,）。,有效声压,瞬时声压的均方根值称为有效声压。通常所说的声压，即指有效声压，用,P,表示。,B.,声压级,声压从听阈到痛阈，即从2,10,-5,Pa,到20,Pa,，声压的绝对值相差非常之大，达到100万倍。因此，用声压的绝对值表示声音的强弱是很不方便的。再者，人对声音响度感觉是与声音的强度的对数成正比的。为了方便起见，引用了声压比或者能量比的对数来表示声音的大小，这就是声压级。好像用级来表示风力的大小、地震的强度一样。,（二）声功率和声功率级,A.,声功率,声功率是描述声源性质的物理量，表示声源在单位时间内向外辐射出的总声能，单位为瓦（用,W,表示）或微瓦。,声功率是反映声源辐射声能本领大小的物理量，与声压或声强等物理量有密切关系。,B.,声功率级,（三）声强和声强级,A.,声强,声强是在声波传播方向上，与该方向垂直的单位面积、单位时间内通过的声能量，常用,I,表示，单位是,W/m,2,。声压与声强有密切关系。在自由声场中，对于平面波和球面波，某处的声强与该处声压的平方成正比。,B.,声强级,4.1.4 噪声级的相加和平均值,A.,噪声级的相加,噪声级相加不是简单的声压相加，而是要按能量（声功率或声压平方）相加。,B.,噪声级的平均值,一般的说，噪声级的平均值不按算术平均值计算，计算平均值有两种方法,：,（1）,公式法,4.1.5 环境噪声评价值,环境噪声的度量，不仅与噪声的物理量有关，还与人对声音的主观听觉有关；人耳对声音的感觉不仅和声压级大小有关，而且也和频率的高低有关。声压级相同而频率不同的声音，听起来不一样响，高频声音比低频声音响，这是人耳的听觉特性所决定。,我国在听觉范围（0-130,dB,）采用三种计权特性，即,A,声级、,B,声级和,C,声级。其中,A,声级使接收到的噪声在低频有较大的衰减，而高频不衰减甚至稍有放大。这样，,A,声级测得的噪声值比较接近人的听觉。,A,声级能较好地反映出人们对噪声吵闹的主观感，它几乎成为一切噪声评价的基本值。在环境噪声评价时，常常采用等效连续,A,声级、昼夜等效声级、统计噪声级和计权有效连续感觉噪声级等。,4.1.6,噪声的危害,A.,干扰睡眠,睡眠是人消除疲劳、恢复体力、维持健康的一个重要条件，但是噪声会干扰人的睡眠，尤其对老人和病人这种干扰更显著。当人的睡眠受到噪声干扰,B.,损伤听力,C.,对人体生理的影响,一些实验表明，噪声会引起人体紧张的反应，刺激肾上素的分泌，因而引起心率改变和血压升高。,噪声会使人的唾液、胃液分泌减少，从而易患胃溃疡和十二指肠溃疡；某些吵闹的工业企业里，溃疡症的发病率会比安静环境的高,5倍。,在高噪声环境下，会使一些女性的性机能紊乱，月经失调，孕妇流产率增高。,有些生理学家和肿瘤学家指出：人的细胞是产生热量的器官，当人受到噪声或各种神经刺激时，血液中的肾上腺素显著增加，促使细胞产生的热能增加，而癌细胞则由于热能增高而有明显的增殖倾向，特别是在睡眠之中。极强的噪声如175分贝（,A）,，人还会死亡。,D.,对心理的影响,噪声使人烦恼激动、易怒，甚至失去理智。噪声也容易使人疲劳，往往会影响精力集中和工作效率，尤其是对那些要求注意力高度集中的复杂作业和从事脑力劳动的人，影响更大。,另外，噪声分散人们的注意力，容易引起工伤事故。特别是在能够遮蔽危险警报信号和行车信号的强噪声下，更容易发生事故,。,E.,影响儿童和胎儿发育,在噪声环境下，儿童的智力发育缓慢。有人做过调查，吵闹环境下儿童智力发育比安静环境中的低,20%,。,噪声使母体产生紧张反应，会引起子宫血管收缩，以致影响供给胎儿发育所必需的养料和氧气。,有人对机场附近居民的研究发现，噪声与胎儿畸形有关。此外，噪声还影响胎儿的体重，吵闹区婴儿体重轻的比例较高。,F.,干扰语言交流,噪声对语言通信的影响，来自噪声对听力的影响。这种影响，轻则降低通信效率，影响通信过程；重则损伤人们的语言听力，甚至使人们丧失语言听力。,实验证明，60,dB（A,）噪声下，普通交谈声的交谈距离仅1.3,m,，大声的交谈距离为2.5,m。,噪声对谈话的干扰程度见表6-5。,G.,影响动物生长,H.,损害建筑物,4.1.7,噪声控制措施,控制噪声的措施是多种多样的。它主要是根据噪声源、声音传播的途径和接收者的具体情况，采取相应的技术措施。,噪声控制的基本原则是既要满足降噪量的要求，也要符合技术和经济指标的合理条件，权衡治理污染所投入的人力、物力和环境效益，研究确定一个比较合理的控制和治理方案。,（一）消除和降低声源,消除和减少声源是控制噪声的最有效的办法。例如防止冲击、减少摩擦、保持平衡、去除振动等都是消除和减少声源的办法。,此外，沿边旋转流体无规律的运动，防止流体形成涡流运动，都是消除和减少流体噪声的好办法。,通过研制和选用低噪声设备、改进生产加工工艺、提高机械设备的加工精度和安装技术，或者采用别的生产工艺代替噪声大的工艺。,达到减少发声体的数量，或降低发声体的辐射声功率，都是控制噪声的根本途径,。,（二）消声降噪,风机、水泵、空气压缩机等难以密闭的机械设备，最常用的消声办法是在设备的入口、出口或管道上安装消声器或类似的消声装置。,消声器就是防治空气动力性噪声的主要装置，它既能阻止声音的传播又允许气流的通过，用以装设备的气流通道上，可使该设备本身发出的噪声和管道中空气动力噪声降低。,根据消声机理，消声器主要分为三大类，即阻性消声器、抗性消声器和多孔扩散消声器。,A.,阻性消声器,阻性消声器利用吸声材料吸声，把吸声材料如玻璃绵、木丝板、泡沫塑料等，固定在管道内壁，或按一定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。,声波进入消声器后被吸声材料吸收转化为热，就像电流通过电阻产生热一样而消耗电能，吸声材料消耗的是声能，故称为阻性消声器。,在应用中应避免把它用于高温、高湿气体的场合。阻性消声器的性能如表,6-6,所示。,B.,抗性消声器,抗性消声器是利用声波的反射或干涉来达到消声目的的。,抗性消声器中一部分声能被突变截面反射回声源，贮存起来，类似于电路中的电感、电容对电能的存储，故称为抗性消声器。,通常，扩张室式消声器、共振消声器、干涉消声器以及弯头、管道内的障板和穿孔片等组合而成的消声器，都是抗性消声器。,抗性消声器的优点是具有良好的低、中频消声性能，构造简单，耐高温，耐气体腐蚀和冲击。缺点是消声频带较窄，高频消声效果较差。其主要性能如表6-7,所示,。,C.,多孔扩散消声器,（三）吸声降噪,声源发出的声波遇到顶棚、地面、墙面及其他物体表面时，会发出声波的反射。声波在室内的多次反射形成的叠加声波称为混响声。,由于混响声的存在，室内任何声源的噪声级比室外旷野的噪声级明显提高。,这就要求充分利用吸声技术进行消声降噪处理，能够达到十分明显的效果。,例如，在墙面和顶棚上粘贴吸声材料，或在空间悬挂吸声板、吸声体等，同时在房屋设计时采用吸声结构。通过这一系列措施，可以使室内噪声减少数分贝或十多分贝以 上。,吸声材料大都是由多孔材料做成的。因此，在使用时往往要加护面板或织物封套。,当空气中湿度较大时，水分进入材料的孔隙，可导致吸声性能的下降。,同一种吸声材料对不同频率的噪声，其吸声系数是不同的。,对于低频噪声，吸声材料往往不是很有效的。,因此，对低频噪声常常采用共振吸声结构来降低噪声。,（四）隔声降噪,声音从室内传到室外或从室外传到室内，也会从一个厂房传到另一个厂房。就需要应用隔声结构，阻碍噪声向空间的传播，使吵闹环境与须安静的环境分隔开，这种降噪措施称为隔声降噪。,各种隔声结构如隔声间、隔声墙、隔声罩、隔声屏等统称为隔声围护结构。,A.,隔声墙,具有空气夹层的双层墙体或泡沫混凝土砖墙隔声结构比同样重量的单层墙的隔声性能好。这主要是夹层中的空气具有弹性作用，使声能衰减的缘故。如果隔声效果相同，夹层结构比单层结构的重量将减轻,2/3-3/4。留有足够间隔的间壁墙也有较好的隔声性能。实际上普通板门、双层玻璃窗和空心楼板，其中间都留有一定的距离，它们不仅有保温作用，而且有隔声作用。,图6-3,是常用的隔声墙的隔声量同墙的质量和频率的关系。,B.,隔声间（室）,由隔声墙及隔声门等构件组成的房间称为隔声间。隔声间的实际隔声量不仅与各构件的隔声量有关，而且还与隔声间内表面的吸声效果以及内表面的面积有关。,一般来说，隔声间内表面的吸声量愈大，隔声间内面积愈小，则其隔声量则愈大。隔声间中的门、窗和孔洞往往是隔声间中的最薄弱环节。,一般门窗平均隔声量不超过15-20,dB,，普通分隔墙的平均隔声量至少可达30-40,dB,。孔、洞和缝隙对构件的隔声影响很大，若门、窗、墙体上有较多细小的孔隙，则隔声墙再厚，隔声效果也是不佳的。,C.,隔声罩,当噪声源比较集中或只有个别噪声源时，可将噪声源封闭在一个小的隔声空间内，这种隔声设备称为隔声罩。,隔声罩是抑制机械噪声的较好方法，它往往能获得很好的降噪效果。如柴油机、空压机、电动机、气轮机等强噪声设备，常常使用隔声罩来降噪。,隔声罩的一般结构如图6-4所示。,（六）隔振与阻尼,声音的本质是振动在弹性介质（如空气、水等）中的传播。,当振源直接与空气接触，形成声源的辐射称为空气声。,当振动经过固体介质传递到与空气接触的界面，然后再引起声辐射，称为固体声。,因此，隔绝振动在固体介质构件中的传递，改变固体界面声辐射部分的物理性质都是有助于控制噪声的，前者称为隔振，后者称为阻尼。,A.,隔振,机器产生的振动直接传递到基础，并以弹性波的形式从基础传递到房屋结构上，引起其他房间结构的振动和声辐射。,许多隔声材料，如钢筋混凝土、金属虽然是隔绝空气声的良好材料，但对固体声却难以减弱。,隔振的原理是用弹性连接代替钢性连接，以削弱机器与基础之间的振动传递。,各种弹性构件，如弹簧、橡皮、软木、沥青、玻璃纤维等都可以减小振动的传递。,控制振动传递的弹性构件称为减振器。减振器有钢弹簧减振器、橡胶减振器及减振垫层等。,B.,阻尼,阻尼材料所以能减弱振动是基于材料的内摩擦原理。,当涂有阻尼材料的金属薄板做弯曲振动时，振动能量迅速传递给阻尼材料，由于阻尼材料忽而被拉伸，忽而被压缩，因而使阻尼材料内部分子产生相对位移，产生相对摩擦，使振动的能量转变为热能而被消耗掉。,（七）对接受者的防护,当采用以上两种措施仍不能达到预期的降噪效果时，可采用个人防护的办法。,最常用的个人防护用品有防声耳塞、防声棉、耳罩和防声头盔等。,采取工人轮换作业，缩短工人进入高噪声环境的工作时间。,4.2热污染与防治,由于工业生产排入水和空气中的废热而造成的环境污染称为热污染。,热污染也会带来各种危害，所以热污染的控制也是环境污染防治的重要内容。,4.1.1,热污染的来源和危害,热污染的间接来源是能源的大量消耗，直接来源是工厂所排放的废热水和废热气。,化工生产过程中除了需要大量的热能外，还需要大量的冷却水。,化工生产中所排放的废水和废气中含有大量的热量，构成了水体和大气的热污染。,A.,水体热污染,例如生产1,t,烧碱，大约需要100,t,冷却水，即便没有加入有关的化学物质，冷却水也会对周围环境带来热污染问题。它会影响到渔业生产，因水温升高使水中溶解氧减少，另一方面又使鱼的代谢率增高而需要更多的溶解氧，鱼在热应力作用下发育受到阻碍，甚至能够死亡。,根据研究表明，在不适合的季节，河流水温只要增高5，就会破坏鱼类的生活。,一般水生生物能够生存的水温上限是33-35,，,大约在此温度下，一般的淡水有机体还能保持正常的种群结构，超过这一温度就会丧失许多典型的有机体。,藻类种群也随温度而发生变化。在具有正常混合藻类种的河流中，在20时，硅藻占优势；在30时绿藻占优势；在35-40时蓝藻占优势。蓝藻占优势时，则发生水污染，水有不好的味道不宜供水，并有些种属对牲畜和人类有毒害作用。,B.,大气热污染,由于向大气排放含热废气和蒸汽，导致大气温度升高而影响气象条件时，称为大气热污染。,大气热污染也会给人类带来多种不良的影响。大的化工企业，如大型炼油厂上空，由于生产废热的大量排放，其中心地区的气温可比周围地区的温度年平均高出0.5-1.5，甚至更高，这种现象在气象学中称为热岛效应。,由于热岛的存在，使得工业区排放的污染物和废热总是在局部地区上空循环徘徊，难以向下风向扩散，从而更加重了工业区的环境污染。,在一般静风的情况下，热岛是整天存在的。只有风速比较大，上空受较大气压梯度影响时，污染物才有可能向下风向输送、扩散和稀释。,4.2.2热污染的控制,热污染的控制途径主要从以下几个方面入手。,（1）提高热能利用效率,目前因燃烧装置效率较低，使得大量能源以废热形式消耗，并产生热污染。,工业企业锅炉的热效率约为20-70%，与发达国家相比要低得多。所以改进现有的能源利用技术，提高热力装置的热利用率是非常重要的，既节约了能源，又减轻了对环境的热污染。,（2）废热的综合利用,如果把废热当作宝贵的资源和能源看待，加以利用，将可以大量节约能源，减少热污染。,在化工生产中产生大量的废热，可以利用这部分废热生产蒸汽或热水，被认为是废热利用的一个重要形式。,（3）开发和利用少污染或无污染的新能源,这是减少热污染的重要途径和办法，而且已成为全球能源利用的必然趋势。,如把太阳能用于发电，空气调节用热，冬季采暖，洗澡等大大减少了热污染源。,具体见表6-9。,4.3电磁污染与防护,4.3.1,电磁污染的含义和来源,广义上，电磁污染是指天然的和人为的各种电磁波干扰及对人体有害的电磁辐射。,狭义上，电磁污染主要是指当电磁场的强度达到一定限度时对人体机能产生的破坏作用。,人为的电磁污染主要有：,脉冲放电,例如切断大电流电路时产生的火花放电，其瞬时电流变化率很大，会产生很强的电磁干扰；,工频交变电磁场,例如在大功率电机、变压器以及输电线等附近的电磁场，它并不以电磁波形式向外辐射，但在近场区会产生严重电磁干扰；,射频电磁辐射,例如无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备的辐射。频率范围宽广，影响区域也较大，能危害近场区的工作人员。目前，射频电磁辐射已经成为电磁污染环境的主要因素。,4.3.2电磁污染的危害,A.,损害中枢神经系统,头部长期受微波照射后，轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症候群，重则造成脑损伤。,B.,影响遗传和生殖功能,父母一方曾经长期受到微波辐射的，其子女中畸形儿童如先天愚型、畸形足等的发病率异常高。强度在5-10,mW/cm,2,的微波，对皮肤的影响不大，但可使睾丸受到伤害，造成不育或女孩出生率明显增加。,C.,增加癌症发病率,典型的事件发生于1976年美国驻莫斯科大使馆。苏联人为监听美驻苏使馆的通讯联络情况，向使馆发射微波，由于使馆工作人员长期处在微波环境中，结果造成使馆内被检查的313人里，有64人淋巴细胞平均数高44%，有15个妇女得了腮腺癌。,D.,引起心血管和眼睛等多种疾病,高强度微波连续照射全身，可使体温升高而产生高温的生理反应，如心率加快、血压升高、呼吸率加快、喘息、出汗等，严重的还会出现抽搐和呼吸障碍，直至死亡。强度在,100,mW/cm,2,的微波照射眼睛几分钟，就可以使晶状体出现水肿，严重的则成白内障；强度更高的微波，会使视力完全消失。,4.3.3电磁污染的防护,电磁污染的主要防治措施有屏蔽辐射源、距离控制及个人防护三个方面。,减少电磁污染、防止电磁辐射污染，应从产品设计、屏蔽-吸收入手，采取治本与治表相结合的方法。,显然，为了从根本上防治电磁辐射污染，首先要从国家标准出发，对产生电磁波的各种工业设备、产品，提出较严格的设计指标，尽量减少电磁能量的泄漏，从而为防护电磁辐射提供良好的前提。并采取必要的技术措施来防治电磁辐射污染。,屏蔽和吸收是两种基本的防护技术。,电磁辐射输出功率越大，辐射强度就越大，对人影响也越大；,频率愈高和距离愈近，对人影响也愈大，所以对电磁辐射电子设备进行距离控制可以减少电磁辐射的强度。,但对激光则意义不大，因为激光在空气中随距离衰减很慢。,个人防护措施因电磁辐射作用于人的特点不同而异。例如，对于微波与激光应着重采取对眼睛和皮肤的防护措施。,此外，由于电磁污染的危害与接触时间长短有关，所以减少暴露时间便可以减轻电磁污染对人的危害,。,