Совершенствование схем компоновки систем обеспыливания для локализующей вентиляции в производстве извести
На правах рукописи
СЕМЕНОВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМ КОМПОНОВКИ
СИСТЕМ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ
ДЛЯ ЛОКАЛИЗУЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗВЕСТИ
| 05.26.01 | Охрана труда (строительство) |
| 05.23.19 | Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства |
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград – 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»
| Научный руководитель: доктор технических наук, профессор | Азаров Валерий Николаевич |
| Научный консультант: кандидат технических наук, доцент | Азаров Денис Валерьевич |
| Официальные оппоненты: | |
| доктор технических наук, профессор | Желтобрюхов Владимир Федорович ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», заведующий кафедрой «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» |
| кандидат технических наук | Тертишников Игорь Викторович Волгоградский филиал ФГБУН «Институт катализа им. Г.К. Борецкого» Сибирского отделения РАН, директор |
| Ведущая организация: | ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» |
Защита диссертации состоится 21 июня 2013 г. в 12.00 час. на заседании диссертационного совета ДМ212.026.05 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».
Автореферат разослан 20 мая 2013 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета |  | Фокин В.М. |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Санитарно-гигиенические условия труда на известковых предприятиях характеризуются следующими специфическими вредностями производства: запыленность воздуха при загрузке материалов в печь, выгрузке извести из печи, транспортировании, складировании, дроблении, помоле известняка и извести, загазованность воздуха и высокая температура в термическом отделении. Основным видом вредных выделений является пыль извести. По имеющимся данным в разных производственных помещениях ее концентрация значительно превышает нормативные значения.
По действующим гигиеническим стандартам пыль извести имеет IV класс опасности и относится к аэрозолям преимущественно фиброгенного действия. Однако, наряду с развитием болезней дыхательных путей (бронхит пылевой, пневмокониоз, фарингит и эмфизема), известковая пыль вызывает поражения глаз вплоть до полной потери зрения, и при соединении с влагой - ожоги и изъязвления на коже.
Одним из основных мероприятий по устранению вредного воздействия на работающих отдельных производственных факторов, в том числе пыли, является применение коллективных и индивидуальных средств защиты от воздействия неблагоприятных условий на рабочих местах.
Нормализация условий труда с помощью локализующей вентиляции, как средства коллективной защиты работающих, зависит, в первую очередь, от правильного выбора систем и способов обеспыливания, включая конструктивное оформление отдельных элементов устройств. Как показал проведенный анализ известной научно-технической литературы, проводимые в настоящее время исследования направлены в основном на совершенствование конструкции устройств, применяемых для улавливания и удаления пылевыделений от их источников. Однако эффективная работа обеспыливающей вентиляции невозможна без устройства в аспирационных установках систем очистки воздуха от пыли.
С другой стороны, предприятия по производству и потреблению извести располагаются в пределах населенных пунктов и характеризуются большими, значительно превышающими нормативы ПДВ, выбросами пыли, что наносит существенный ущерб окружающей среде урбанизированных территорий.
Поэтому актуальными являются исследования, направленные на повышение эффективности систем обеспыливания воздуха для локализующей вентиляции в производстве извести.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Цель работы – снижение запыленности воздуха рабочей зоны до уровня ПДК и сокращение выбросов пыли в атмосферу при производстве извести посредством совершенствования схем компоновки систем обеспыливания локализующей вентиляции.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- оценка технологических процессов и оборудования в производстве извести как источника пылевыделений, определяющего мощность пылевых выбросов в воздух рабочей зоны и в атмосферу;
- анализ существующих схем компоновки систем пылеулавливания и оценка их эффективности;
- исследование и обобщение данных о дисперсном составе и основных свойствах пыли, образующихся в процессе производства извести;
- теоретическая и экспериментальная оценка эффективности пылеулавливания частично замкнутой инженерно-экологической системы с вихревыми инерционными пылеуловителями на встречных закрученных потоках и разделителем-концентратором при подаче более концентрированного потока на верхний вход аппарата первой ступени;
- теоретическая и экспериментальная оценка эффективности пылеулавливания частично замкнутой инженерно-экологической системы с вихревыми инерционными пылеуловителями на встречных закрученных потоках и разделителем-концентратором при подаче более концентрированного потока на верхний вход аппарата второй ступени.
Основная идея работы состоит в использовании разделителя-концентратора при компоновке частично замкнутых многоступенчатых систем обеспыливания с вихревыми инерционными аппаратами на встречных закрученных потоках и организации возврата более концентрированного потока на верхний вход пылеуловителей ВЗП первой или второй ступени.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, лабораторные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и промышленных условиях, с результатами других авторов.
Научная новизна работы:
- разработана математическая модель для расчета эффективности частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при подаче большей части возвратного потока в вихревой пылеуловитель первой или второй ступени;
- получены аналитические зависимости, характеризующие эффективность частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при разных схемах подачи возвратного потока;
- экспериментально установлены зависимости, описывающие эффективность частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при разных схемах подачи возвратного потока;
- на основании результатов экспериментальных исследований выявлена
зависимость аэродинамического сопротивления частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором от режимов работы.
Практическое значение работы:
- разработаны схемы компоновки многоступенчатой частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором, новизна которых подтверждена положительным решением о выдаче патента на полезную модель;
- разработаны рекомендации по проектированию многоступенчатой частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором.
Реализация результатов работы:
- рекомендации по проектированию, выводы и научные результаты работы внедрены ООО «ПТБ Волгоградгражданстрой» при разработке проектной документации для предприятий строительной индустрии;
- в ООО «Комплексные строительные технологии 7» прошла опытно-промышленные испытания установка обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором;
- материалы диссертационной работы используются кафедрой “Безопасность жизнедеятельности в техносфере” ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке бакалавров по специальностям 280201 Безопасность жизнедеятельности в техносфере и 280202 Безопасность технологических процессов и производств;
- материалы диссертационной работы используются кафедрой «Строительство» ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» при подготовке бакалавров по направлению 270800.62 «Строительство».
На защиту выносятся:
- математическая модель для расчета эффективности частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при подаче большей части возвратного потока в вихревой пылеуловитель первой или второй ступени;
- аналитические зависимости, характеризующие эффективность частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при разных схемах подачи возвратного потока;
- экспериментально установленные зависимости, описывающие эффективность частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при разных схемах подачи возвратного потока;
- экспериментальная зависимость аэродинамического сопротивления частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором от режимов работы.
Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях» (г. Ставрополь, 2013 г.); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (2011 г., 2012 г., 2013 г.); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» (г. Пятигорск, 2011 г., 2012 г., 2013 г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 6 работах и 1 патенте.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы: 136 страниц, в том числе: 116траниц – основной текст, содержащий 10 таблиц на 19 страницах, 25 рисунков на 21 странице; список литературы из 127 наименований на 14 страницах; 4 приложения на 6 страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенных исследований.
Первая глава посвящена аналитическому обзору и выбору направления исследований.
Проведенный анализ показал, что практически все технологические процессы при производстве извести, а именно - загрузка известняка мостовым краном в бункера, дозирование его на ленточный транспортер, загрузка и сортирование известняка грохотом, выгрузка известняка из печи выгружателями, загрузка в дробилки, дробление и выгрузка; загрузка в мельницы, помол и выгрузка и т.д., сопровождаются значительными пылевыделениями. В результате по данным некоторых авторов в разных производственных помещениях концентрация пыли (при ПДКРЗ = 6 мг/м3) превышает нормативное значение в 26-30 раз.
Как показал проведенный анализ, основные мероприятия по устранению вредного воздействия на работающих отдельных производственных факторов, в том числе пыли, проводятся в трех направлениях: разработка и внедрение более совершенных технологических процессов, машин и оборудования, позволяющих либо управление ими автоматизировать полностью, либо управлять ими дистанционно; разработка и внедрение мер по устранению влияния вредных производственных факторов на рабочее место; применение коллективных и индивидуальных средств защиты от воздействия неблагоприятных условий производственной среды.
Индивидуальные средства защиты в виде защитных очков, респираторов и марлевых повязок не всегда бывают достаточно эффективны и не соответствуют уровню современного развития производства.
Основная роль в решении задачи снижения запыленности воздуха рабочей зоны отводится локализующей вентиляции, как средству коллективной защиты работающих. Однако, как показал анализ данных, приведенных в известных научно-технических источниках, проводимые исследования направлены в основном на совершенствование конструкций и повышение эффективности местных отсосов. Вместе с тем, известно, что эффективная работа обеспыливающей вентиляции невозможна без устройства в аспирационных установках систем очистки воздуха от пыли.
В настоящее время в производстве для извести используются двух- или трехступенчатые разомкнутые, по терминологии профессора Е.И. Богуславского, установки обеспыливания, в которых воздух последовательно проходит аппараты всех ступеней и выбрасывается в воздух рабочей зоны или в атмосферу. При этом в качестве первой и второй ступеней применяются циклоны, в качестве третьей – рукавный фильтр или электрофильтр.
Однако более рациональными являются частично замкнутые установки пылеулавливания, которые находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности, и отличаются тем, что в них запыленный поток последовательно проходит все ступени очистки, как в предыдущем варианте, но часть очищенного потока возвращается в систему или в технологическое оборудование. При таком подходе вместо циклонов целесообразно применять вихревые пылеуловители на встречных закрученных потоках (ВЗП). Наличие второго входного патрубка позволяет значительно разнообразить схемы компоновки обеспыливающих установок. Кроме того, аппараты ВЗП отличаются от циклонов более высокой эффективностью, большей устойчивостью к колебаниям воздушной нагрузки и концентрации пыли, большей устойчивостью к абразивному износу.
Во второй главе приводятся результаты экспериментальных исследований по оценке мощности пылевыделения от основных видов технологического оборудования в производстве извести, запыленности воздуха рабочей зоны и дисперсного состава пыли, поступающей в зону дыхания работающих.
Для оценки закономерностей распространения пыли, выбивающейся от технологического оборудования, была принята интенсивность пылеоседания (количество пыли, осевшей на 1 м2 площади пола в единицу времени) в соответствии с методикой, разработанной В.Н. Азаровым, в основу которой положено уравнение вероятности массопереноса (1) профессора Е.И. Богуславского
(1)
Результаты исследований определения мощности пылевыделений и запыленности воздуха в рабочей зоне приведены в табл. 1.
| Таблица 1 - | Результаты экспериментальных исследований по оценке мощности пылевыделений и запыленности воздуха рабочей зоны |
| Наименование | Мощность | Концентрация |
| оборудования | пылевыделения, | пыли в воздухе |
| г/с | рабочей зоны, | |
| с/ПДКрз | ||
| Наддробильный бункер | 2,1 | 1,06 |
| Грохот | 8,12 | 4,3 |
| Охладитель | 4,3 | 1,01 |
| Сепаратор | 2,53 | 2,33 |
| Транспортер | 5,45 | 7,02 |
Также установлено, что в зону дыхания работающих поступают частицы с размерами до 20 мкм и большая часть массы приходится на частицы с размерами 1-10 мкм.
Третья глава посвящена разработке схем компоновки систем обеспыливания для обеспыливающей вентиляции и теоретической оценке их эффективности. Схемы разработанных систем приведены на рис. 1 и рис.2.
Отличительной особенностью системы, схема которой приведена на рис. 1, является: установка на выходе из инерционных аппаратов раскручивателей потока; использование разделителя-концентратора, вход которого через вентилятор подключен к выходу из раскручивателя потока аппарата ВЗП второй ступени, а его выход через регулировочные заслонки подключен к верхнему входу пылеуловителя первой ступени и к нижним входам аппаратов ВЗП первой и второй ступени; дополнительная установка тканевого фильтра для тонкой очистки выходящего из системы воздуха.
Запыленный воздуха из системы локализующей вентиляции поступает по воздуховоду 8 в пылеуловитель 3, имеющий верхний (9) и нижний (10)
| Рис. 1. | Схема предлагаемой установки пылеулавливания. 1 – вентилятор; 2 – разделитель-концентратор; 3, 4 – пылеуловители ВЗП; 5, 6 – раскручиватели потока; 7 – тканевый пылеуловитель; 8, 15, 16 – воздуховоды; 9, 12 – верхние входы пылеуловителей; 10, 13 – нижние входы пылеуловителей; 11, 14 – шлюзовые затворы; 17-20 – регулирующие заслонки |
| Рис. 3. | Схема предлагаемой установки пылеулавливания. 1 – вентилятор; 2 – разделитель-концентратор; 3, 4 – пылеуловители ВЗП; 5, 6 – раскручиватели потока; 7 – тканевый пылеуловитель; 8, 15, 16 – воздуховоды; 9, 12 – верхние входы пылеуловителей; 10, 13 – нижние входы пылеуловителей; 11, 14 – шлюзовые затворы; 17-20 – регулирующие заслонки |
входы и шлюзовой затвор 11. Аналогично – пылеуловитель 4 снабжен верхним (12) и нижним (13) входами и шлюзовым затвором 14. Раскручиватель потока 6 пылеуловителя 4 соединен со всасывающим отверстием вентилятора 1. Выходное отверстие вентилятора 16 соединено с тканевым фильтром 7, а также с разделителем-концентратором 2, выходы которого присоединены к входам вихревых инерционных пылеуловителей 3 и 4 следующим образом: поток с меньшей концентрацией пыли соединен с нижним входом 10 первого пылеуловителя 3 и нижним входом пылеуловителя 4; поток с большей концентрацией пыли из разделителя- концентратора 2 поступает в верхний вход пылеуловителя 3. Расход воздуха,
подаваемого на нижние входы вихревых пылеуловителей, регулируется заслонками 17 и 18, подача воздуха в верхний вход пылеуловителя первой ступени - заслонкой 19.
Система, схема которой приведена на рис. 2, состоит из тех же элементов, но отличается от предыдущей тем, что после разделителя-концентратора поток с меньшей концентрацией подается на нижние входы первого и второго вихревых пылеуловителей, поток с большей концентрацией – на верхний вход аппарата второй ступени.
Повышению эффективности системы способствует установка тканевого фильтра, который обеспечивает тонкую очистку воздуха, а также применение разделителя-концентратора – результаты ранее проведенных авторами исследований показали, что при подаче разнозапыленных потоков на верхний и нижний входы пылеуловителя ВЗП повышается эффективность аппарата. При этом тканевый фильтр за счет установки инерционных аппаратов защищен от перегрузки по пыли, что позволяет обеспечить устойчивую работу системы. Кроме того, понижено аэродинамическое сопротивление аппаратов ВЗП в результате установки раскручивателей, которые позволяют переводить энергию остаточной закрутки воздуха на выходе из пылеуловителя в энергию осевого движения потока.
Для определения суммарной эффективности пылеулавливания при возврате большей части очищенного воздуха в пылеуловитель первой ступени в соответствии с расчетной схемой (рис. 3) составим балансовые уравнения пылевых потоков и образуем из них систему (2)
(2)
где: 
- массовый расход пыли на i-ом участке, г/ч; 
, 
- масса пыли, уловленной в вихревых аппаратах первой и второй ступени соответственно, г/ч; 
, 
, 
- эффективность пылеуловителей первой и второй ступени и концентратора соответственно.
При этом 
, 
, 
где: 
- концентрация пыли на i-ом участке, г/м3; 
- расход воздуха на i-ом участке, м3/ч; 
- расход воздуха, поступающего на очистку из системы аспирации, м3/ч.
| Рис. 3. | Расчетная схема для определения суммарной эффективности пылеулавливания при возврате более концентрированного потока на верхний вход аппарата первой ступени |
Систему уравнений (2) запишем в виде
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  | |||||||||||||||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | - 1 | - 1 | 1 | 0 | = |  | |||||||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -   | -   | 1 | 0 | = |  | |||||||||||||||||
| 1 | - 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | - 1 | = | 0 | (3) | ||||||||||||||||
 | 0 | 0 | 0 | 0 |  | 0 | 0 | 0 | - 1 | = | 0 | |||||||||||||||||
| 0 | -   | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | = | 0 | |||||||||||||||||
| 0 | 1 | - 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | = | 0 | |||||||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | - 1 | 0 | 0 | - 1 | 0 | 0 | = | 0 | |||||||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | -   | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | = | 0 | |||||||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | - 1 | - 1 | 0 | 0 | 0 | = | 0 | |||||||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | -   | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | = | 0 | |||||||||||||||||
Величины 
и 
зависят от балансов 
, поэтому по аналогии
составляем систему балансовых уравнений воздушных потоков (4).
Системы уравнений (3) и (4) в матричной форме имеют вид
(5 а); 
(5 б)
где: А – матрица [10х10]; В - матрица [8х8]; 
, 
, 
- вектор-столбцы.
 |  |  |  |  |  |  |  | ||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | = |  | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | - 1 | = |  | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |  | = |  | ||
| 1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | = | 0 | (4) | |
| 0 | 1 | 1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | = | 0 | ||
 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | = | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 1 | -1 | 0 | 0 | -1 | = | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 |  | 0 | 0 | 0 | -1 | = | 0 |
| Принимаются оптимальные | ||
значения   ,   ,   ,   ,   ,   | ||
 | ||
Относительно   решается | ||
| система (5 б) | ||
 | ||
| Определяются массовые расходы | ||
пыли   по (5 а),   | ||
 | ||
| Определяются значения | ||
концентраций   | ||
 | ||
| Определяются значения | ||
  ,   ,   ,   ,   ,   | ||
 | ||
| Вычисляется общая | ||
эффективность системы   | ||
| и сопоставляется со значением, | ||
| полученным на предыдущем | ||
| этапе расчета | ||
 | ||
 | ||
| Нет | ||
| Да | ||
| Расчет окончен | ||
Рис. 4. Блок-схема расчета эффективности системы обеспыливания
Полученные системы 18 нелинейных уравнений дополняются экспериментальными зависимостями эффективности улавливания для аппаратов ВЗП (
, 
) от соотношения расходов, подаваемых на верхний и нижний входы, и эффективности пылеконцентратора (
) от соотношения расходов в прямом и тангенциальном выходах, и от концентрации пыли в потоке на входе в аппарат.
Блок-схема расчета приведена на рис. 4. На первом этапе принимаются оптимальные значения
, 
,
, и, исходя из начальной концентрации, определяются 
, 
, 
. Затем решается система (5 б) из 8 линейных уравнений относительно значений 
(6 а)
Затем определяем значения массовых расходов пыли на i-ых участках
(6 б)
На четвертом этапе определяются значения концентраций 
. Далее по полученным значениям расходов и концентраций находим 
, 
, 
, 
, 
, 
.
Аналогично составляются системы балансовых уравнений и проводится расчет эффективности установки пылеулавливания, скомпонованной по второму варианту (рис. 2).
Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям характеристик разработанных систем обеспыливания.
Для экспериментальной оценки эффективности пылеулавливания и аэродинамического сопротивления частично замкнутых установок с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором были запроектированы и смонтированы специальные установки, схемы которых показаны на рис. 5.
При проведении экспериментальных исследований эффективности предлагаемых систем обеспыливания на основе результатов проведенного анализа в качестве определяющих факторов были приняты: 
- расход воздуха, подаваемого на очистку из системы аспирации, м3/с; 
- концентрация пыли в потоке, подаваемом на очистку из системы аспирации, г/м3; 
- отношение расхода воздуха, подаваемого на очистку из системы аспирации, к расходу воздуха на выходе из пылеуловителя ВЗП второй ступени (рис. 3).
Результаты экспериментальных исследований в виде графических зависимостей 
при расходе 
= 400 м3/ч = 0,111 м3/с (что соответствует скорости в аппарате ВЗП 
= 3,5 м/с) для случая подачи большей части возвратного потока в вихревой пылеуловитель первой ступени приведены на рис. 6 а. Такие же зависимости получены для других значений расхода - 
= 500 м3/ч = 0,139 м3/с (
= 4,4 м/с) и 
= 600 м3/ч =
= 0,167 м3/с (
= 4,4 м/с).
Обработка экспериментальных данных позволила получить регрессионную зависимость 
, которая имеет вид
| Рис. 5. | Схема экспериментальной установки для оценки эффективности и аэродинамического сопротивления системы обеспыливания. 1, 2 – аппараты ВЗП; 3 – рукавный фильтр; 4 – вентилятор; разделитель-концентратор; 5 – разделитель-концентратор;; 6, 7 –пылесборники; 8, 9 – расручиватели; 10 – узел приготовления пылевоздушной смеси; 11, 12 – воздуховод; подачи возвратного потока в разделитель-концентратор; 14, 16 – воздуховод подачи менее концентрированного возвратного потока в нижние входы аппаратов ВЗП; 13, 15 - воздуховод подачи более концентрированного возвратного потока в верхний вход пылеуловителя первой ступени; х – места расположения замерных точек; - - - - - для системы, скомпонованной по второму варианту |
(7)
или
(8)
Анализ полученных результатов показал, что при возрастании величины 
т.е. при уменьшении расхода очищенного воздуха, возвращаемого в аппараты ВЗП первой и второй ступени, эффективность пылеулавливания существенно снижается. Увеличение расхода воздуха, подаваемого на очистку из системы аспирации, сопровождается повышением эффективности очистки, но и возрастанием аэродинамического сопротивления. Анализ экспериментальных данных показал, что оптимальным является расход 
, которому соответствует скорость в пылеуловителе ВЗП, равная 4-4,5 м/с.
| Рис. 6. | Зависимость эффективности системы обеспыливания, скомпонованной по первому варианту, от концентрации и отношения расходов   при   = 400 м3/ч. 1 – при   ; 2 – при   ; 3 – при   |
Зависимости, аналогичные выражениям (7) и (8), были получены также для установки обеспыливания, скомпонованной по второму варианту, т.е. при подаче более концентрированного потока после пылеконцентратора на верхний вход пылеуловителя ВЗП второй ступени. Экспериментально установлено, что в этом случае обеспечивается большее повышение эффективности системы, особенно при низких значениях запыленности подаваемого на очистку потока. В этом случае регрессионная зависимость имеет вид
(9)
Результаты экспериментальных исследований показали, что при использовании в системе дополнительной ветки для подачи части очищенного воздуха в пылеконцентратор и затем в пылеуловители ВЗП первой и второй ступеней отмечается незначительное (в пределах 5%) повышение потерь давления по сравнению с традиционно скомпонованной системой.
Пятая глава посвящена практической реализации материалов исследований.
На промышленной базе ООО «Комплексные строительные технологии 7» при реконструкции системы аспирации, обслуживающей сепаратор, прошла опытно-промышленные испытания установка обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором. В результате запыленность воздуха в рабочей зоне снизилась до уровня 0,96 ПДКрз, выбросы пыли в атмосферу снизились с 4,6 г/с до 0,28 г/с и соответственно валовые выбросы – с 76,96 т/год до 14,47 т/год.
Оценка технико-экономической эффективности разработанных решений показала, что годовой экономический эффект составляет 164, 6 тыс. руб./год.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе дано решение актуальной задачи по снижению запыленности воздуха рабочей зоны и сокращению выбросов в атмосферу в производстве извести.
Основные выводы по работе
1. Проведенный анализ показал, что неблагоприятные санитарно-гигиенические условия труда при производстве извести обусловлены значительными пылевыделениями в рабочую зону, которыми сопровождается практически все технологические операции. С другой стороны, как правило, предприятия по производству строительных материалов размещены на территории населенных пунктов и являются источниками значительных выделений пыли в атмосферу. Поэтому при решении проблемы улучшения пылевой обстановки на предприятиях отрасли особое значение придается совершенствованию и повышению эффективности локализующей вентиляции, как средства коллективной защиты работающих, и, в первую очередь, установок обеспыливания, как неотъемлемого элемента систем аспирации.
2. По результатам исследований, выполненных в промышленных условиях, определена мощность пылевыделений от оборудования, проведение технологических процессов в котором сопровождается наибольшим выбиванием пыли в рабочую зону (транспортеры, грохот, охладитель и др.).
Также установлено, что в зону дыхания работающих поступают частицы с размерами до 20 мкм и большая часть массы приходится на частицы с размерами 1-10 мкм. При этом концентрация пыли в воздухе рабочей зоны превышает нормативные значения в 2,3-7 раз.
3. Разработана математическая модель и получены аналитические зависимости для расчета эффективности частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при подаче большей части возвратного потока в вихревой пылеуловитель первой или второй ступени.
4. По результатам экспериментальных исследований установлены зависимости, характеризующие эффективность частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором при разных схемах подачи возвратного потока с учетом режимов работы.Пнплиз полученных данных показал, что наибольшая эффективность системы достигается при следующих режимах: расход воздуха, подаваемого на очистку из системы аспирации, обеспечивает скорость потока в вихревых пылеуловителях 4-4,5 м/с; соотношение объемов воздуха, подаваемого на очистку из системы аспирации, и на выходе из аппарата ВЗП второй ступени составляет 0,3-0,4. Установлено также, что подача большей части возвратного потока в аппарат ВЗП второй ступени обеспечивает большее повышение эффективности системы пылеулавливания, особенно при низких значениях запыленности подаваемого на очистку потока.
5. Экспериментально установлена зависимость аэродинамического сопротивления частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором от режимов работы. При использовании в системе дополнительной ветки для подачи части очищенного воздуха в пылеконцентратор и затем в пылеуловители ВЗП первой и второй ступеней отмечается незначительное (в пределах 5%) повышение потерь давления по сравнению с традиционно скомпонованной системой.
6. В ООО «Комплексные строительные технологии 7» прошла опытно-промышленные испытания установка обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором. В результате проведенной реконструкции системы пылеулавливания запыленность воздуха в рабочей зоне снизилась до уровня 0,96 ПДКрз, выбросы пыли в атмосферу снизились с 4,6 г/с до 0,28 г/с и соответственно валовые выбросы – с 76,96 т/год до 14,47 т/год.
7. Разработаны и внедрены рекомендации по проектированию многоступенчатой частично замкнутой системы обеспыливания с аппаратами ВЗП и разделителем-концентратором.
8. Годовой экономический эффект от реализации разработанных решений составляет 164, 6 тыс. руб./год.
Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:
| Работы, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изданиях | |
| 1. | Семенова, Е.А. Совершенствование методов очистки воздуха рабочей зоны от пыли известкового щебня, выделяющейся при разгрузке железнодорожных вагонов / Е.А. Семенова [и др.] // Инженерный вестник Дона. Ростов-на-Дону: Электронный журнал, 2012. Вып. 4(2). С. 105-110. |
| 2. | Семенова, Е.А. Оценка экономической эффективности применения систем пылеулавливания с аппаратами ВЗП / Е.А.Семенова [и др.]// Научные проблемы гуманитарных исследований. Пятигорск: Изд-во РИА-КМВ. 2012. Вып.7. С. 229-234. |
| 3. | Семенова, Е.А. Достижение экологически устойчивого развития планеты как социального процесса в рамках концепций биосферной совместимости и экологического следа / Семенова Е.А., Т.А. Донцова // Научные проблемы гуманитарных исследований. Пятигорск: Изд-во РИА-КМВ. 2012. Вып.7. С. 178-181. |
| Патенты | |
| 4. | Система аспирации / Семенова Е.А. [и др.]. Заявка на получение патента на полезную модель №2013106750 от 17.02.2013 г. Положительное решение о выдаче патента от 17.05.2013 г. |
| Отраслевые издания и материалы конференций | |
| 5. | Семенова, Е.А. Оценка мощности выделения пыли известкового щебня при разгрузке железнодорожных вагонов / Е.А. Семенова // Проблемы охраны производственной и окружающей среды. ВолгГАСУ. 2013. Вып. 5. С.27-28 |
| 6. | Семенова, Е.А. Установка обеспыливания для производства извести / Е.А. Семенова, Н.М. Сергина // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: сб.науч. ст. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2013. Вып. 5. С. 35-37 |
| 7. | Семенова, Е.А. Установка пылеулавливания в системе локализующей вентиляции для промышленности стройматериалов / Семенова Е.А. [и др.] // Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях: материалы Всерос. науч.-практ. конф. 09.04.2013г. - Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2013. С 93-94 |
Семенова Елена Анатольевна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМ КОМПОНОВКИ
СИСТЕМ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ
ДЛЯ ЛОКАЛИЗУЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗВЕСТИ
| 05.26.01 | Охрана труда (строительство) |
| 05.23.19 | Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства |
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать 17.05.2013 г. Заказ № 45. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0
Формат 60х84 1/16
Бумага писчая. Печать плоская.
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
400074, Волгоград, ул. Академическая, 1
Отдел оперативной полиграфии
