Повышение качества очистки воздуха внутри производственных помещений

Страницы 1 2

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Пылевой фактор в производстве наиболее значительный среди всех факторов, воздействующих на работников. Этот вывод характерен и для предприятий по обработке металла. Металлическая пыль в выбросах предприятий попадает не только в атмосферу и окружающую среду, но и в рабочую зону, и на территорию предприятий. Одним из главных средств коллективной защиты работников служат системы обеспыливания и вентиляции. Для подбора узлов обеспыливания, пылеулавливающего оборудования и других элементов систем обеспыливания важно определить исходные данные для их расчета, и в первую очередь к ним относится дисперсный состав пыли, аэродинамические характеристики.

Одной из причин неэффективной работы систем обеспыливания является поступление на тканевые фильтры потоков с большой концентрацией пыли, что приводит с одной стороны к снижению требуемых объемов воздуха, удаляемых от технологического оборудования, с другой стороны, это может привести к срыву рукавов и повышению пылевыделений в рабочую зону и загрязнению атмосферы вблизи и на территории предприятий. [1]

Одной из проблем для предприятий стройиндустрии является загрязнение окружающей среды мелкодисперсной пылью. Поэтому важно оценить долю частиц РМ10 и РМ2,5 в пылевом загрязнении, и оценить выполнение нормативов для мелкодисперсной пыли в воздухе рабочих зон и окружающей среде.

Таким образом, актуальным является исследование, направленное на изучение характеристик пыли, выделяющейся от технологического оборудования производства цемента, в том числе РМ10 и РМ2,5, а также совершенствование систем обеспыливания и пылеочистки для снижения выбросов пыли в окружающую среду и в рабочую зону. [2]

Цель работы. Минимизация вредного воздействия пылевыделений на здоровье работников посредством улучшения систем очистки воздуха на основе результатов исследования процессов распространения, оседания, улавливания и основных свойств пыли, образующейся при обработке металлов.

Задачи исследования. 

1. Исследование существующих на предприятиях системы вентиляции и очистки воздуха.
2. Проанализировать предельно-допустимые нормы вредных веществ в воздухе рабочей зоны на предприятиях по обработке металла.
3. Предложить систему вентиляции, направленную на снижение концентрации пыли в рабочей зоне. 

Объектом исследования являются системы вентиляции и обеспыливания воздушного пространства рабочей зоны в производственных цехах по обработке металла.

Предмет исследования – способы повышения эффективности систем вентиляции и очистки воздуха. 

ГЛАВА 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВНИЯ 

1.1Пылевой фактор как вредный фактор воздействия на организм работников предприятий по обработке металла.

Производственная пыль является одним из широко распространенных неблагоприятных факторов, оказывающих негативное влияние на здоровье работающих. [12] Целый ряд технологических процессов сопровождается образованием мелкораздробленных частиц твердого вещества (пыль), которые попадают в воздух производственных помещений и более или менее длительное время находятся в нем во взвешенном состоянии.

Производственной пылью называют взвешенные в воздухе, медленно оседающие твердые частицы размерами от нескольких десятков до долей микрона. Многие виды производственной пыли представляют собой аэрозоль.

Например, наиболее распространенные вредные вещества на предприятиях по изготовлению оборудования для нефтегазодобычи – это пыль и тонкодисперсные аэрозоли, вызывающие различного рода заболевания. Пыль бывает крупнодисперсной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм).

Пыль размером от 0,25 до 10 мкм считается микроскопической, менее 0,25 мкм — ультрамикроскопической.

Пары и аэрозоли образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы вещества – дисперсные системы (аэрозоли). Аэрозоли подразделяют на пыль (размер твердых частиц более 1 мкм), дым (менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм).

Согласно общепринятой классификации все виды производственной пыли подразделяются на органические, неорганические и смешанные.

Первая группа делится на пыль естественного (древесная, хлопковая, льняная, шерстяная и др.) и искусственного (пыль пластмасс, резины, смол и др.) происхождения.

Вторая — на металлическую (железная, цинковая, алюминиевая и др.) и минеральную (кварцевая, цементная, асбестовая и др.) пыль.

К смешанным видам пыли относят каменноугольную пыль, содержащую частицы угля, кварца и силикатов, а также пыли, образующиеся в химических и других производствах. Специфика качественного состава пыли предопределяет возможность и характер ее действия на организм человека. Определенное значение имеют форма и консистенция пылевых частиц, которые в значительной мере зависят от природы исходного материала.

Так, длинные и мягкие пылевые частицы легко осаждаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и могут стать причиной хронических трахеитов и бронхитов. Степень вредного действия пыли зависит также от ее растворимости в тканевых жидкостях организма. Большая растворимость токсической пыли усиливает и ускоряет ее вредное влияние.

Неблагоприятное воздействие пыли на организм может быть причиной возникновения заболеваний. Обычно различают специфические (пневмокониозы, аллергические болезни) и неспецифические (хрони­ческие заболевания органов дыхания, заболевания глаз и кожи) пылевые поражения.

Среди специфических профессиональных пылевых заболеваний большое место занимают пневмокониозы — болезни легких, в основе которых лежит развитие склеротических и связанных с ними других изменений, обусловленных отложением различного рода пыли и последующим ее взаимодействием с легочной тканью.

Среди различных пневмокониозов наибольшую опасность представляет силикоз, связанный с длительным вдыханием пыли, содержащей свободную двуокись кремния (SiO2). Силикоз — это медленно протекающий хронический процесс, который, как правило, развивается только у лиц, проработавших несколько лет в условиях значительного загрязнения воздуха кремниевой пылью. Однако в отдельных случаях возможно более быстрое возникновение и течение этого заболевания, когда за сравнительно короткий срок (2-4 года) процесс достигает конечной, терминальной, стадии.

Производственная пыль может оказывать вредное влияние и на верхние дыхательные пути. Установлено, что в результате многолетней работы в условиях значительного запыления воздуха происходит постепенное истончение слизистой оболочки носа и задней стенки глотки. При очень высоких концентрациях пыли отмечается выраженная атрофия носовых раковин, особенно нижних, а также сухость и атрофия слизистой оболочки верхних дыхательных путей. [17]Развитию этих явлений способствует гигроскопичность пыли и высокая температура воздуха в помещениях. Атрофия слизистой оболочки значительно нарушает защитные (барьерные) функции верхних дыхательных путей, что, в свою очередь, способствует глубокому проникновению пыли, т. е. поражению бронхов и легких.

Производственная пыль может проникать в кожу и в отверстия сальных и потовых желез. В некоторых случаях может развиться воспалительный процесс. Не исключена возможность возникновения язвенных дерматитов и экзем при воздействии на кожу пыли хромо-щелочных солей, мышьяка, меди, извести, соды и других химических веществ.

Действие пыли на глаза вызывает возникновение конъюнктивитов. Отмечается анестезирующее действие металлической и табачной пыли на роговую оболочку глаза. Установлено, что профессиональная анестезия у токарей возрастает со стажем.

Понижение чувствительности роговицы обусловливает позднюю обращаемость рабочих по поводу попадания в глаз мелких осколков металла и других инородных тел. У токарей с большим стажем иногда обнаруживают множественные мелкие помутнения роговицы из-за травматизма пылевыми частицами.

Эффективная профилактика профессиональных пылевых болезней предполагает гигиеническое нормирование, технологические мероприятия, санитарно-гигиенические мероприятия, индивидуальные средства защиты и лечебно-профилактические мероприятия.

Основой проведения мероприятий по борьбе с производственной пылью является гигиеническое нормирование. Соблюдение установленных ГОСТом предельно допустимых концентраций (ПДК) — основное требование при проведении предупредительного и текущего санитарного надзора.

Систематический контроль за состоянием уровня запыленности осуществляют лаборатории центров санэпиднадзора, заводские санитарно-химические лаборатории. На администрацию предприятий возложена ответственность за поддержание условий, препятствующих превышению ПДК пыли в воздушной среде.

При разработке оздоровительных мероприятий основные гигиенические требования должны предъявляться к технологическим процессам и оборудованию, вентиляции, строительно-планировочным решениям, рациональному медицинскому обслуживанию работающих, использованию средств индивидуальной защиты.

Методы и средства защиты от пыли:

— внедрение непрерывных технологий с закрытым циклом (использование закрытых конвейеров, трубопроводов, кожухов);

— автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами (особенно при погрузоразгрузочных и фасовочных операциях);

— замена порошкообразных продуктов брикетами, пастами, суспензиями, растворами;

— смачивание порошкообразных продуктов при транспортировке (душевание);

— переход с твердого топлива на газообразное или электроподогрев;

— применение общей и местной вытяжной вентиляции помещений и рабочих мест;

— применение индивидуальных средств защиты (очков, противогазов, респираторов, спецодежды, обуви, мазей).

В системе оздоровительных мероприятий важен медицинский контроль за состоянием здоровья работающих. В соответствии с действующими правилами обязательным является проведение предварительных (при поступлении на работу) и периодических медицинских осмотров. [15]

Основная задача периодических осмотров — своевременное выявление ранних стадий заболевания и предупреждение развития пневмокониоза, определение профпригодности и проведение эффективных лечебно-профилактических мероприятий.

Среди профилактических мероприятий, направленных на повышение реактивности организма и сопротивляемости пылевым поражениям легких, наибольшую эффективность обеспечивают:

— УФ-облучение, тормозящее склеротические процессы;

— щелочные ингаляции, способствующие санации верхних дыхательных путей;

— дыхательная гимнастика, улучшающая функцию внешнего дыхания;

— диета с добавлением метионина и витаминов.

1.2Исследование воздействия металлической пыли на организм человека.

Ежегодные медицинские профосмотры работников показали, что они входят в группу высокого риска по заболеваниям дыхательных путей. На производстве работники вдыхают металлическую пыль в большом количестве и продолжительно по времени. Пыль может длительное время задерживаться в дыхательных органах. Если не эффективно работают системы вентиляции и обеспыливания, то последствия могут быть весьма серьезными: со временем, слизистая оболочка потеряет способность задерживать пыли, и пыль начинает попадать прямо в легкие, где вызывает необратимые изменения в легочных тканях.

Частицы диаметром от 3 до 10 мкм могут распространяться по всему трахеобронхиальному дереву. Частицы диаметром от 0,1 до 3 мкм в основном оседают в альвеолах, а частицы менее 0,1 мкм остаются в потоке воздуха и выдыхаются.

Проводимые в последние десятилетия исследования показали, что металлическая пыль при попадании в дыхательные пути может вызывать изменения легочной ткани, что в последствии приводит к необратимым функциональным изменениям легких. Пневмокониоз, возникающий в результате длительного воздействия металлической пыли, провоцируется диоксидом кремния. Также у рабочих встречается хронический бронхит. Научные исследования, в том числе и проводимые ВОЗ, подтверждают связь между запыленностью воздуха мелкодисперсными частицами и отклонениями в состоянии здоровья людей, включая хронические заболевания верхних дыхательных путей, одышку, болевой синдром во время дыхания и даже случаи преждевременной смерти.

Пыль диаметром меньше 10 мкм может достигать трахеобронхиальные областей дыхательного тракта. Частицы пыли размером 2-3мкм и меньше могут достигнуть альвеол в периферии легкого, поэтому они рассматриваются как вдыхаемая пыль. В зависимости от физико- химических свойств компонентов смеси отмечены случаи возникновения у работников пневмокониоза или силикоза. [11] Также встречаются такие заболевания как астма, разновидности бронхитов, сращения тканей плевры, воспалительные процессы хронического характера, а также возникновение полипов в слизистой носа. Кроме того, отмечаются случаи выявления язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, возникновение которых, вероятнее всего, обусловлено специфическим воздействием цементной пыли на слизистую желудочно– кишечного тракта. Для того, чтобы избежать неприятных последствий на производстве, медики в первую очередь, рекомендуют сотрудникам использовать средства индивидуальной защиты — респираторы. Регулярные медосмотры помогут предотвратить, вовремя диагностировать и вылечить возникающие проблемы со здоровьем.

1.3Обзор методологии нормирования мелкодисперсной пыли РМ10, РМ2,5 применительно к предприятиям обработки металла.

Научные исследования отрицательного воздействия мелкодисперсной пыли на человека и окружающую среду начались с 90х годов XX века в Европе, США, Канаде, Великобритании. Данные исследования доказывают связь между уровнем загрязнения воздуха мелкодисперсными частицами и проблемами здоровья людей, включая, острые хронические заболевания дыхательных путей, бронхит одышку, астму болезненное дыхание, а также преждевременные смертные случаи. 

В Директиве 2008/50/EC «О качестве атмосферного воздуха и о более чистом воздухе для Европы» (Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe) от мая 2008 г. прописаны значения предельных уровней (концентраций) загрязняющих веществ. [20]Целью этого норматива является предотвращение или уменьшения негативного влияния на состояние здоровья человека, а также на качество окружающей среды в целом, в том числе для мелкодисперсной пыли РМ10 и РМ2,5. Приведенные нормативы должны быть достигнуты в заданные периоды времени; после этого необходимо соблюдать значения концентраций вредных веществ в воздухе окружающей среду на полученном уровне. 

Таблица 1.1 – Предельно допустимые концентрации в воздухе, согласно Директиве 2008/50/EC для РМ10 на каждой технологической площадке, а также расчета воздухообмена.

Для частиц пыли, находящихся во взвешенном состоянии размером <2,5 мкм (PM2.5) Директива 2008/50/EC предусматривает последовательное снижение среднегодовой концентрации данных частиц пыли в воздухе. 

В Великобритании согласно со Стратегией в области качества воздуха (Air Quality Strategy, 2007) целевые показатели параметров воздуха применимые для частиц пыли с размером РМ10 и РМ2,5 нормируются следующим образом: 

Таблица 1.2 — Целевые показатели качества воздуха для взвешенных частиц с размером РМ10 и РМ2,5 в Великобритании

Стандарты качества атмосферного воздуха США (по состоянию на 2008 г.) включают в себя нормирование количества присутствия мелкодисперсной пыли.

 

Таблица 1.3 — Стандарты качества атмосферного воздуха США по РМ10 и РМ2,5

В Австралии стандарты качества атмосферного воздуха были приняты в 1998г. Значение этих стандартов должно быть достигнуто ка 2008 г.; при этом для каждого из нормативов определен период осреднения и предельное количество случаев раз в году, когда этот показатель может быть превышен. 

Допустимые пределы содержания загрязняющих веществ как для производственной, так и в селитебной зоны в России определяются нормативами качества воздуха, которые в свою очередь относятся к санитарно-гигиеническим. Нормирование направлено на комплексный учет каждого источника выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, что, в свою очередь, позволяет расширить перечень загрязняющих веществ. 

Таблица 1.4 — Стандарты качества воздуха в Австралии в применимые для РМ10 и РМ2,5

Достижение и поддержание значений концентрации вредных веществ в воздухе окружающей среды согласно нормативам обеспечивает необходимое качество воздуха как на производственных территориях, так и в жилой застройке, которое не оказывает неблагоприятного воздействия на здоровье человека (концепция нулевого риска). В процессе принятия и описания нормативов качества (целевых показателей качества) окружающей среды более высокую популярность приобретает метод, который базируется на оценке риска (меры опасности, определяющей возможность установления негативных явлений/последствий). 

До недавнего времени в России приводилось к установленным нормам общее содержание взвешенных веществ и в атмосферном воздухе, и в рабочей зоне предприятий. В июне 2010 года были введены в действие гигиенические нормативы ГН 2.1.6.2604-10 с 21.06.2010г.: дополнение № 8 к ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест», которые нормируют содержание взвешенных веществ по фракциям РМ10 и РМ2,5. 

Таблица 1.5 — Величины ПДК в атмосферном воздухе, установленные для РМ10 и РМ2,5

Для определения целевых показателей качества воздуха в разных странах свойственны свои методы к достижению предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. Но несмотря на отличия в методах численные значения показателей для многих веществ достаточно близки [57, 68, 138]. Данный факт является итогом недавних действий, направленных на уточнение ряда как предельно допустимых концентраций в России, так и концентраций, установленных рекомендациями ВОЗ по качеству воздуха в Европе. 

Таблица 1.6 — Нормативы качества атмосферного воздуха: РФ, ЕС, ВОЗ

Ввиду последствий повышенной запыленность и длительность нахождения частиц пыли во взвешенном состоянии, нормирование концентрации мелкодисперсной пыли РМ10 и РМ2,5, во всем мире считается наиболее значимым. [21]Тем не менее, до настоящего времени в воздухе рабочей зоны приняты нормативы содержания взвешенных веществ в воздухе рабочих зон производств стройиндустрии без учета их размеров. Разработка и принятие нормативов для мелкодисперсной пыли РМ10 и РМ2,5 дает возможность точно определять местные фоновые концентрации, устанавливать определенные конкретные требования к предприятиям и получать достоверную аналитическую информацию, которая необходима для контроля поддержания установленных нормативов.

1.4 Выбор направления исследований.

 На производстве по обработке металла в воздух рабочей зоны помещения выделяются вредные вещества. Превышения значения концентраций вредных веществ вызывают хронические заболевания органов дыхания.  Следовательно, предстоят задачи:

• Исследование существующей на предприятии системы вентиляции и очистки воздуха.
• Организация воздухообмена, а также систем вентиляции, направленной на разбавление вредностей в воздухе рабочей зоны существенно снизить значения концентрации. 

Основным направлением исследования является исследование движения пылевоздушных масс по всему объему цеха, оптимизация расчета концентраций пыли.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛА

2.1Анализ практических исследований распространения пыли в производственных помещениях.

В настоящее время вопрос о распространении пыли в производственных помещениях остается актуальным ввиду повышения требований к качеству воздуха рабочей зоны.

Практические исследования распространения пыли проводились в работах Эльтермана В.М., Богуславского Е.И., Коптева Д.В., Беспалова В.И., Штокмана Е.А., Назарова Н.Н, Калинушкина М.П., Азарова В.Н., Горбуновой М.Е., Гадаборшевой Т.Б. и проч.

Посохин В.Н., сформулировал, что главным критерием эффективности аспирационных систем является концентрация пыли в воздухе рабочей зоны, а Богуславским Е.И., и Азаровым В.Н. была предложена методика экспериментального определения значения количества пыли, исходящей от технологического оборудования.

Для решения вопросов воздухообмена помещений, имеющих сложное планировочное решение, Кононенко В.Д. и Азаровым В.Н. было предложено деление цехов данного типа на аэродинамические объемы.

По предлагаемой методике весь объем цеха необходимо разбить на отдельные аэродинамические объемы, исходя из особенностей объемно–планировочных решений и необходимости индивидуального вентилирования.

Аэродинамические объемы всего помещения рассматриваются как взаимовлияющая система объемов, в которой каждая из частей влияет друг на друга. В единичном аэродинамическом объеме определяют рабочую зону, в которой находится производственно-технологическое оборудование с выявлением места выделения вредностей и их количества, определяются потери тепла оборудованием.

После этого составляется воздушно–тепловой баланс или баланс по вредностям, в зависимости от того, что необходимо для отдельного объема, и определяется количество воздуха, необходимого для обеспечения нормируемых параметров на рабочих местах. Разделение на отдельные аэродинамические объемы позволяет оптимально организовать воздухообмен, учитывая вредное влияние объемов друг на друга вследствие перетекания вредностей. Предложенный метод деления цехов с площадками на отдельные аэродинамические объемы позволяет повысить эффективность систем жизнеобеспечения и исключить те недостатки, которые неизбежны при проектировании по общепринятой методике. Причем, эффективность воздухообмена тем выше, чем правильнее разбивка цеха на отдельные объемы.

Азаров В.Н. показал, что факторами, которые оказывают влияние на характер распределения пыли, являются скорость воздушного течения при объемном источнике пылевыделения и направление потока воздуха к оси источника выделяющейся пыли при линейном источнике пылевыделения. Для решения задач по определению мощности источника пылевыделения через интенсивность используют разработанную методику, отличительной особенностью которой, является зонирование площади пылеоседания.

С учетом данных, полученных Азаровым В.Н., Гадаборшева Т.Б. определила, что для уменьшения области распространения пыли в цехах с многоярусным расположением технологических площадок следует понижать и регулировать скорость подачи приточного воздуха в каждом отдельном аэродинамическом объеме. Уменьшение скорости приточного воздуха в рабочую зону способствует сокращению области распределения выделяющихся вредностей – тепла и пыли.

По результатам эксперимента Горбуновой М.Е. по исследованию аэродинамических параметров пыли, выделяющейся в воздух рабочего помещения из оборудования, получены данные, что в рабочей зоне во взвешенном состоянии находятся частицы пыли со средним диаметром от 2,5 до 10 мкм учитывая, что скорость поднимающегося потока воздуха составляет от 0,1 до 0,17 м/с. Частицы пыли приведенного диаметра составляют 5-7% от общего количества всей пыли, которая исходит от оборудования. 

2.2Загрязняющие вещества при механической обработке металлов.

Основные вредные выделения в атмосферу в механических цехах – стружка и пыль, образующиеся в процессе обработки хрупких материалов; тепловыделения от людей, от станочного оборудования и солнечной радиации (летом).

При заточке инструмента, обдувке, шлифовании и полировании изделий выделяется абразивная, металлическая и органическая пыль, предельная концентрация в воздухе рабочей зоны – 4 мг/м³
воздуха. Пыль из заточных, шлифовальных и полировальных отделений удаляется местными отсосами от заточных, обдирочных, полировальных и шлифовальных кругов.

Источниками загрязнения воздуха при работе станков с применением для охлаждения режущего инструмента смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) (минеральных масел, эмульсий и керосина) являются пары и аэрозоли этих жидкостей, иногда образующие в воздухе масляные и керосиновые туманы.

При выполнении отделочных операций механической обработки (хонингования, суперфиниша, доводки) в воздух поступают пары керосина, а также аэрозоли поверхностно-активных веществ (в частности, олеиновой кислоты). Обработка всухую абразивными инструментами (шлифовальными и полировальными кругами и лентами) сопровождается выделением абразивной пыли.

При холодной обработке металлов резанием широкое применение получили СОЖ, в состав которых входят нефтяные масла (веретенное, сульфофрезол и др.), а также приготовленные на их основе эмульсолы и 3–10% водные растворы – эмульсии. Как правило, подача СОЖ в зону
резания производится способом полива. Для достижения технологического эффекта используется большое количество жидкости от 1,5 до 10 л/мин 5% эмульсии; 3–5 л/мин сульфофрезола и др.

При этом воздух производственных помещений загрязняется масляным туманом в концентрациях 4–40 мг/м³, углеводородами, парами щелочи.

Причем доля так называемых маслосодержащих вод (отработанные водосмешиваемые СОТС, утечки из смазочных систем и маслохозяйств и т.п.) составляет 40–60% общезаводского стока.

Разлив, разбрызгивание, потери со стружкой и обтирочным материалом, просто слив СОТС в канализацию приводят к загрязнению почвы, водоемов и воздуха. Кроме того, при этом безвозвратно теряется и та часть компонентов (включая воду), которую можно было бы извлечь и использовать повторно для приготовления новой партии СОТС, либо для других целей.

В процессе многократного использования при механической обработке металлов СОЖ истощаются и теряют свои технологические свойства. Основные причины этого следующие:

• накопление металлических частиц (пыли) и продуктов термического разложения масс;
• окисление масел в процессе работы, образование смол и др.;
• обеднение эмульсий в результате выноса эмульсола со стружкой (полосой);
• попадание в СОЖ масел, смазок и специальных жидкостей из гидравлических систем станков и станов;
• повышение содержания солей жесткости в водной фазе (выпаривание воды из эмульсии и внесение солей жесткости при добавлении воды);
• – микробиологическое поражение (загнивание).

Последний фактор – основной в определении срока службы СОЖ.

Бактериальная и грибная микрофлора развивается во всех видах водосмешиваемых СОЖ при их хранении и эксплуатации. В эмульсионных жидкостях превалируют бактерии, в синтетических – дрожжевые и плесневые грибы. Полусинтетические жидкости занимают промежуточное положение. Осуществляемые в процессе эксплуатации меры (очистка, введение биоцидов и др.) позволяют существенно продлить срок службы СОЖ. [16]

Когда дальнейшее использование отработанной СОЖ становится невозможным, возникает необходимость её удаления из системы и замены свежей.

Общий уровень звукового давления в механических, ремонтных и инструментальных цехах, создаваемый металлорежущим оборудованиям, находится в пределах 85–100 дБ, достигая в отдельных случаях 105–114 дБ. Наиболее высокие уровни шума зарегистрированы при работе
крупных и тяжелых токарных, револьверных, сверлильных, фрезерных и шлифовальных станков. Спектр шума в основном средне- и высокочастотный.

Основными источниками шума при работе металлорежущих станков являются элементы их приводов – электродвигатели, зубчатые и ременные передачи, подшипники, особенно при наличии износа, перекосов и дисбаланса движущихся частей, а также сам процесс резания и
вибрации технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД).

Высокие уровни шума (100–106 дБ) высокочастотного характера создаются при работе револьверных станков и автоматов вследствие ударов пруткового материала о направляющую трубу.

На участках заточки режущего инструмента общий уровень шума составляет 85–90 дБ.

Широко применяемые на различных этапах обработки и сборки ручные механизированные инструменты, главным образом пневматические (шлифовальные и сверлильные машины, перфораторы, зубила, рубильно-чеканные и клепальные молотки, гайковерты и т. п.), являются
источниками не только интенсивного (88–118 дБ) шума механического и аэродинамического происхождения, но также сильной локальной вибрации.

Последняя вызывается неуравновешенностью вращающихся шлифовальных кругов и шпинделей или возвратно-поступательным движением бойка, зубила и т.д. В работе проведен анализ таких технологий с позиции их воздействия на окружающую среду.

Основные отходы машиностроительного производства: твердые (стружка, окалина и т.д.); пыль; шламы; жидкостные (условно чистые); жидкостные (грязные); пары и аэрозоли; рентгеновское излучение; ионизирующее излучение; тепловыделение; шум; вибрации; световые излучения; ультразвук; электромагнитные поля и токи; механические перемещения.

2.3Виды пылеочистных устройств на производстве.

По принципу действия различают следующие виды пылеочистных устройств:

1. Механического типа:

• Сухие:

1. Гравитационные
2. Инерционные
3. Центробежные
4. Вихревые
5. Фильтрующие

• Мокрые (скрубберы):

1. Капельные
2. Пленочные
3. Барботажные

1. Электрического типа:

• Сухие горизонтальные
• Сухие вертикальные
• Мокрые
• Двузонные.

К инерционным очистным устройствам относятся пылеосадительные камеры, в которых частицы загрязнения удаляются из потока газа под действием инерционных сил. Центробежные пылеотделители — это циклоны, мультициклоны и другие аппараты, работа которых основана на использовании сил инерции, выделении частиц пыли при изменении направления потока очищаемого газа.

Одним из самых эффективных мокрых пылеуловителей является скруббер Вентури, в котором турбулентный поток загрязненного газа пропускают через воду. При этом происходит захват каплями воды частиц пыли, коагуляции (слипание в более крупные комья) этих частиц с последующим осаждением в каплеуловителе инерционного типа.

В фильтрующих устройствах улавливание частиц пыли происходит при прохождении газа через пористые материалы. Различают тканевые (к ним относятся каркасные и рукавные фильтры), волокнистые (ячейковые, панельные, рукавные) и зернистые (ячейковые, барабанные) фильтры.

В мокрых электрофильтрах вода подается в виде пленки на осадительные электроды. Применение пылеулавливающих устройств мокрой очистки ограничивается теми случаями, когда допустимо увлажнение очищаемого газа.

Для эффективной очистки от пыли с размерами частиц до 4 мкм применяют главным образом рукавные фильтры и электрофильтры. Если размеры частиц лежат в диапазоне 4-8 мкм, то для очистки лучше применять циклоны с мокрой пленкой или скрубберы. Циклоны чаще всего используются для очистки от пыли с размерами частиц более 8 мкм.

Расчет степени очистки воздуха пылеочистным устройством

Существует формула, по которой можно рассчитать эффективность устройств пылеочистки. Эффективность характеризует, насколько устройство способно очистить воздух и измеряется в процентах:

N0 = ((A1 — A2)/A1)*100%,                                  (2.1)                                                    

где:

N0 — степень (эффективность) очистки воздуха,

A1 — концентрация пыли в воздухе после очистки,

A2 — концентрация пыли в воздухе до очистки.

При многоступенчатой очистке воздуха используют специальную формулу, в которой учитывается эффективность очистки на каждой ступени. К примеру, для двухступенчатой очистки эта формула такова:

N0 = N1 + N2 — N1*N2,                                        (2.2)

где:

N0 — общая степень (эффективность) очистки воздуха,

N1 — степень (эффективность) очистки воздуха на первой ступени,

N2 — степень (эффективность) очистки воздуха на второй ступени.

Чтобы сравнить эффективность разных пылеочистных устройств, пользуются такой формулой:

N = (100% — N1) / (100% — N2),                                    (2.3)

где:

N — сравнительная степень (эффективность) очистки воздуха,

N1 — степень (эффективность) очистки воздуха первого устройства,

N2 — степень (эффективность) очистки воздуха на второго устройства.

Пусть N1 = 90%, а N2 = 95%. Воспользуемся формулой и получим, что эффективность второго устройства в 2 раза превышает степень очистки первого. А не на 5%, как думают некоторые.

Для эффективной очистки от пыли с размерами частиц до 4 мкм применяют главным образом рукавные фильтры и электрофильтры. Если размеры частиц лежат в диапазоне 4-8 мкм, то для очистки лучше применять циклоны с мокрой пленкой или скрубберы. Циклоны чаще всего используются для очистки от пыли с размерами частиц более 8 мкм. [19]

Если нужно рассчитать эффективность очистки для каждой фракции пыли, то концентрация измеряется только по исследуемой фракции. Но поскольку частицы пыли имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, иглы, волокна и т.д.), то для них понятие размера условно.

В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения, — седиментационным диаметром. т.е. фактически приводят частицы неправильной формы к некоему абстрактному шару, скорость осаждения и плотность которого равны скорости осаждения и плотности исследуемых частиц, а потом определяют диаметр этого шара и пользуются им для отнесения частиц к той или иной фракции.

Помимо эффективности очистки, при выборе пылеочистных устройств нужно учитывать и другие их характеристики. К их числу относят:

• производительность устройства (единица измерения — куб. м/ч);
• стоимость очистки воздуха (руб.);
• энергоемкость, измеряется как расход электроэнергии, требуемый на очистку 1000 куб. м воздуха (кВт*ч);
• скорость фильтрации (куб. м/кв. м);
• аэродинамическое сопротивление (Па);
• пылеёмкость (измеряется только для матерчатых и пористых фильтров), — количество пыли, повышающее сопротивление фильтра до определенной пороговой величины (г или кг).

Последние три показателя характеризуют главным образом фильтрующие устройства. Скорость фильтрации (ее еще называют нагрузкой по газу) рассчитывается, как отношение объемного расхода очищаемого газа к площади фильтрующей поверхности.

Аэродинамическое сопротивление определяется как разность давлений газа на входе и на выходе в очистное устройство. А пылеёмкость равна массе пыли, которая накапливается на фильтре в промежутке между очередными процессами регенерации.

Регенерацию фильтра следует проводить, когда аэродинамическое сопротивление очистного устройства возрастает в 2-3 раза от начального уровня.

Методов и подходов к удалению пылевых, газовых и комплексных химических включений разработано множество. Но важнейшим критерием в достижении высокой эффективности работы систем воздухоочистки является правильный выбор ключевого аппарата, на который ляжет основная нагрузка по обеспечению чистоты газовой фазы.

Как правило, загрязнители стабильны в рамках каждого индустриального участка. Это позволяет быстро и правильно выбрать рациональный способ нейтрализации нежелательных или вредных газопылевых включений.

 

^{Образование микродисперсной металлической пыли в результате сварки}

Но бывает и так, что предприятие периодически переналаживается под различные процессы или же характер загрязнений нестабилен – в этом случае к дезактивации пылевых или газообразных включений следует подходить более внимательно. Оптимальным сценарием для таких ситуаций будет установка гибкой многоступенчатой системы.

Бытовые, коммерческие и промышленные кондиционеры

Кондиционирование очень распространено во всех сферах человеческой жизни; в основном приложении оно преследует цель сохранения определенной температуры и влажности.

В большинстве случаев системы кондиционирования служат для обеспечения комфорта посетителей, офисных сотрудников, рабочего персонала, но нередко используются они и для сохранения работоспособности точных и чувствительных к перепадам влажности и температуры изделий и приборов – компьютерных серверов, дорогих музыкальных инструментов, музейных экспонатов, лабораторных биологических реагентов, экзотических животных, растений.

 Конечно же, многие производители озаботились и внедрением в свою продукцию и воздухоочистных подсистем.

^{Наружный блок промышленного центрального кондиционера}

Впрочем, само название «кондиционер» указывает на то, что очистка сильно загрязненного воздуха, вентиляция и аспирация больших объемов среды – не приоритетная задача для этих устройств, чья основная цель – деликатное поддержание комфортных условий для жизни и работы.

Более того, использование таких устройств для промышленной дезактивации, а тем более – утилизации – концентрированных пылей и токсичных газов невозможно и нерационально экономически.

Стоимость одной современной мультисплит-системы, рассчитанной на 50 квадратных метров площади, сопоставима с ценой скруббера или абсорбера, который способен обрабатывать на порядки высшие объемы и концентрации загрязнителя.

Тканевые и волоконные фильтры

Широкой номенклатурой в современной промышленности представлены и волоконные фильтры. Под этим названием может скрываться как натуральное волокно (ватин, войлок), так и искусственный текстиль (вискоза, картон, бумага, СпанДжет, Термопол, Air-Laid paper), полученный методом ткачества, химического, термического, механического или комбинированного синтеза.

 Волокна, в свою очередь, «упаковываются» в разные форм-факторы: это могут быть рукава, рулоны, полотна, кассеты, мембраны, картриджи, сетки-вязанки, гофры-гармошки, ячейки, решетки, жалюзи и многие другие.

^{Фильтроматериалы: слева направо – войлок, гофрированный картон, бумага Air Laid}

Показывая очень хорошую эффективность в захвате механического партикулята (каменная, древесная, металлическая и иная неслипающаяся пыль, сухая зола, сажа, копоть, пески, стройсмеси, микростружка), волоконные фильтра откровенно плохо отрабатывают в разрезе нейтрализации ядовитых газов и веществ экстремальной реакционности, (некоторые из которых способны реагировать с материалом самого фильтра).

Среди других недостатков фильтроволоконных систем – ограниченный срок службы, сложность эксплуатации, громоздкость конструкций, плохой КПД в процессинге аэрозолей, паров и туманов (текстиль «замазывается»), возможность разрыва ткани, высокое пневматическое сопротивление, часто – необходимость установки предфильтров, сложные и капризные системы саморегенерации.

Некоторые абсолютные фильтры ФАО волоконного типа показывают великолепные результаты в захвате субмикронных частиц, но, как правило, при концентрациях поллютанта не выше 0,001 мг / м³ воздуха.

Циклонные пылеуловители

Циклоны – простые и универсальные фильтры – «рабочие лошадки» в стойле газоочистных «скакунов».

Вихревые ротационные циклоны используются практически во всех сферах промышленности в качестве предфильтров грубой очистки воздуха. Хорошо показывают они себя в роли устройств для улавливания средне- и крупнодисперсного механического партикулята – древесной пыли, металлической стружки, каменных, песочных включений, продуктов молотьбы зерна и других неслипающихся строительных и пищевых отходов.

Если захватываемое вещество обладает абразивными свойствами, внутренняя поверхность рабочей камеры циклоны обязательно подлежит футерованию абразивостойким композитом (или сменной втулкой).

Циклоны – еще их называют сепараторами – неспособны на процессинг потоков с липкими, вязкими, и цементирующимися пылями. Для повышения общей производительности пылеулавливающей системы на базе циклонов, последние могут быть параллельно объединены в т.н. батареи – как на уровне Заказчика (посредством воздуховодов), так и заранее, на уровне Изготовителя (в едином мультициклонном корпусе).

^{Мультициклонная батарея}

 Адсорбционные фильтры сухого действия

Адсорберы демонстрируют высочайший КПД в улавливании газовых поллютантов, особенно – с экстремальной химической / коррозионной активностью.

Широкий выбор доступных на рынке сухих адсорбентов (активированный уголь, силикагель, алюмосиликаты, полимеры, керамика) позволяет осуществлять тонкую санитарную очистку среды от таких газов как диоксид серы SO₂, двуокись азота NO₂, сероводород H₂S, хлор Cl, хлороводород HCl, фтороводород HF (и другие галогены и галогениды).

Важно понимать, что адсорбционные блоки – несмотря на практически абсолютную степень тонкой, санитарно-гигиенической газоочистки (и способность к десорбции) – не универсальные устройства.

Индустриальные адсорбционные модули, заполненные сухим фильтрующим субстратом, не предназначены для обработки влажных и / или запыленных потоков. Поэтому, в случае присутствия в газопотоке влажного аэрозоля, тумана или пара, а также пылевых частиц, необходима установка вверх по цепи системы сухого или мокрого обеспыливающего аппарата (циклона, трубы Вентури, гидроциклона) и / или воздушного дегидратора или газоосушителя. 

^{Типы и формы адсорбентов}

 Мокрые скрубберы и абсорберы насадочного и безнасадочного типов

Одну из верхних ступеней на пьедестале пылегазоуловителей занимают мокрые скрубберы и абсорберы.

Главной особенностью систем фильтрации газов или воздуха на базе абсорберов и скрубберов является их повышенная гибкость, достигаемая за счет способности влажных сорберов одновременно тонко улавливать, как пыльные, так и газообразные, и дымовые (горячие), и насыщенные аэрозольные, и химически реактивные выбросы.

Несмотря на то, что часто разграничения между скрубберами и абсорберами не проводится, хотелось бы ясно очертить их основные типы и направления промышленности, в которых их использование максимально обосновано и экономически выгодно.

Гидроциклон (полый скруббер / орошаемый циклонный пылеуловитель)

Гидроциклон, как следует из названия, представляет собой мокрую «версию» сухого вихревого пылеуловителя: поток вводится в колонну тангенциально вертикальной оси рабочей камеры (и немного под углом относительно оси входного патрубка).

^{принципиальная схема работы полого гидроциклона}

 Рабочий отсек орошается форсуночным блоком, что – в отличие от сухого сепаратора – создает дополнительный адгезионный слой в виде капельной завесы и микропленочного слоя жидкости, покрывающего внутренние стенки гидроциклона.

• КПД в отношении пылегазоулавливания такого комбинированного жидкостно-вихревого подхода значительно выше, чем у сухих моделей.
• Помимо прочего, полые скрубберы способны к некоторому первичному охлаждению входящей струи (например, топочного, доменного или печного газа).
• Разнообразие доступных жидких активных сорбентов позволяет данному типу оборудования демонстрировать незначительные признаки пылегазоуловителей химического действия.
• Отсутствие какой-либо преграды для потока в рабочей камере обеспечивает практически нулевое пневмогидравлическое сопротивление агрегатов.

Среди минусов таких устройств – низкий КПД в обработке липких частиц: происходит их налипание на внутренние стенки камеры, что требует частой чистки аппарата.

Трубки Вентури

Газопоток способен разгоняться в конусе Вентури до десятков и сотен метров в секунду, что, в отличие от гидроциклона, позволяет устройствам, (помимо прочего), с легкостью обрабатывать струи, обильно загрязненные липкими, густыми и вязкими веществами: крахмалом, клеями, мастиками, строительными смесями, сладкими сиропами, эмульсиями, суспензиями и нерегулярными коллоидными растворами.

Тарельчатые пенные абсорберы

Пенные фильтры являются «продолжателями» гидроциклонов, где капельная водяная завеса трансформирована в плотный слой нестабильной пены, эффективно захватывающий газообразные и – в меньшей степени – механические загрязнители.

Жидкий реагент автоматически вспенивается воздухопотоком на перфорированных опорных тарелках, поверх которых он распыляется форсуночным блоком. Противоточный вентилятор, установленный в верхней части башни, способствует сохранению плотности пенистого слоя, уравновешивая силу входящего потока. Процесс также известен под термином французского происхождения «барботаж» (фр. barbotage).

Пузырьки пены очень тонки, поэтому не могут задерживать средне- и крупнодисперсную пыль, но в отношении дымов, паров, туманов и токсических аэрозолей показывают предельную, ≈ 100% эффективность.

Барботажные фильтры – великолепное решение для организации систем очистки воздушной среды на предприятиях энергетического сектора, гальваники, в типографиях и ЦБК, пищепроме, фармацевтике, химии, нефтехимии.

Абсорбционные колонны со стационарным слоем

Абсорберы со стационарным слоем демонстрируют максимальную результативность в извлечении из загрязненного воздуха широчайшего спектра опасных или нежелательных, химически активных компонентов газовой, паровой, дымовой и аэрозольной природы.

Лишенные недостатков пенных аппаратов, абсорберные башни (или – реже – их горизонтальные исполнения) также способны на задержание мелкодисперсного партикулята > 15 микрометров.

Nota Bene: насадочные аппараты относятся, прежде всего, к химическим установкам, поэтому высокая концентрация пыли может значительно сокращать периоды между техническими обслуживаниями.

Основным функтором установки служит т.н. насадка – массив регулярно или хаотично (валом) уложенных тел определенной геометрической формы с обширной поверхностью при малом объеме (поверхность насадки может достигать сотен квадратных метров на кубический метр наполнителя).

 Среди наиболее распространенных насадочных тел: кольца Палля, кольца Рашига (и т.н. СуперРашиг), спирали Левина, седла Intallox, хордовые, полухордовые формы. Материал наполнителя также может варьировать: чистые металлы, сплавы, полипропилен, металлизированные полимеры и др.

^{Насадочные тела}

Принцип действия абсорберов со стационарным (неподвижным) слоем заключается в таком прохождении газовой фазы через насадку, при котором происходит многократное соприкосновение поллютантов с жидкостным микропленочным слоем, образующимся на телах в результате реагентного форсуночного орошения.

При каждом контакте загрязнителя и пленки жидкости (воды или химагента) имеет место физиосорбционный или хемоморбционный контакт, который в итоге выливается в общий КПД очистки, стремящийся к 99-100%.

Скрубберные системы с кипящим (псевдоожиженным слоем)

Ярчайшей звездой плеяды комбинированных пылегазоуловителей являются скрубберы с псевдоожиженным слоем (floating bed scrubbers, FBS).

Эти агрегаты демонстрируют предельную результативность в одновременном захвате как широкодисперсных механических включений, так и опасных для Человека и производственной инфраструктуры, газовых поллютантов, в том числе – высокотемпературных. Это делает модельный ряд «ШВ» особенно привлекательным для энергетического сектора современной промышленности.

Системы золо- дымо- и воздухоочистки, изготовленные на базе FBS-скрубберов обладают как минимум 10-ю следующими преимуществами:

1. Уникальная запатентованная конструкция, совершенствующаяся более 30 лет.
2. Любые сферы применения: АБЗ, ТЭЦ, ТЭС, котельные, коксовые / доменные печи, сжигание нефтешламов и нефтепродуктов, ТБО, морские суда, черная и цветная металлургия, нефтехимия, агропром.
3. Одновременный захват газопылевых конденсатов: туманы, аэрозоли, дым, копоть, сажа, зола, оксиды серы, оксиды азота, бензпирен, кетоны, хлороводород, альдегиды, ароматические углеводороды, фенолы, бензолы, ксилол, аммиак, растворители, эфиры, спирты, кислоты, щелочи, краска, неприятные химические запахи. На выходе всегда – чистый белый пар.
4. Подвижность слоя наполнителя (полипропиленовые полые шарики) в рабочей камере обеспечивает самоочищаемость фильтра, что драматически увеличивает межобслуживающие интервалы.
5. Низкое пневмогидравлическое сопротивление и, как результат, – простота внедрения аппаратов в любых производственных условиях.
6. Производительность по воздуху / газу (одинарный аппарат) – до 60 000 м³ и выше. Любые размеры и ориентации. Возможность комбинации в многоступенчатые комплексы. Обработка горячих сред – до 400 градусов Цельсия и выше.
7. Соблюдение ПДК по российским и международным нормативам: ГОСТ, СанПин, ГН, ISO, ECAS.
8. Возможность организации автономных систем очистки воздуха. Универсальность и гибкость, возможность быстрой перенастройки на другие режимы / загрязнители.
9. Индивидуальный подбор абсорбента позволяет получать экономически ценные шламы.
10. Низкие капитальные (CAPEX) и операционные (OPEX) затраты. Высочайшая рациональность внедрения и быстрая окупаемость даже на предприятиях среднего и малого масштаба. Длительная гарантия производителя. Индивидуальный, отцовский подход к созданию каждого газопромывателя.

Страницы 1 2