АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ЗАВОДОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ (НА ПРИМЕРЕ ЗАВОДОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ)

Дзюба О.В.¹, Парамонова О. Н.²

¹Аспирант;

²кандидат технических наук,

Ростовский государственный строительный университет

АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ЗАВОДОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ (НА ПРИМЕРЕ ЗАВОДОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ)

Аннотация

На основе проведенного анализа выявлено, что наибольшая запыленность на предприятиях железобетонных изделий и конструкций (ЖБИиК) наблюдается в воздушной среде бетонно-смесительного отделения (БСО). В результате анализа существующих методик выбора обеспыливающего оборудования при работе бетоносмесителя установлено, что наиболее приемлемой для выбора технологий и оптимизации рабочих параметров процессов улавливания пыли и очистки от пыли воздушной среды является комплексная методика формирования высокоэффективных и экономичных инженерных систем обеспыливания воздуха, в которой основными оптимизационными критериями выступают эффективность снижения загрязнения воздуха и энергоемкостный показатель процесса обеспыливания воздуха.

Ключевые слова: пылевыделение, методика выбора систем борьбы с производственной пылью, высокоэффективные и экономичные инженерные системы обеспыливания воздуха.

Dzyuba O.V.¹, Paramonova O.N.²

¹Postgraduate student;

²PhD in Engineering,

Rostov state university of сivil engineering

ANALYSIS OF SELECTION CRITERIA CONSTRUCTIVE SOLUTIONS TO IMPLEMENT PROCESSES REDUCE AIR POLLUTION PLANTS BUILDING INDUSTRY (THE EXAMPLE OF PLANTS CONCRETE PRODUCTS AND STRUCTURES)

Abstract

Based on the analysis revealed that the highest dustiness enterprises concrete products and structures observed in the air concrete-mixing department. The analysis of existing methods of selection of the dedusting equipment when the mixer was found that the most acceptable to the choice of technologies and optimization of the operating parameters of the processes of dust extraction and purification from dust and air pollution is a complex method of forming a highly effective and cost-efficient engineering systems dedusting air, in which the main optimization criteria are efficiency and energy coefficient.

Keywords: dust emission, method of choice of systems to combat industrial dust, highly effective and cost-efficient engineering systems dedusting air.

Производство строительных материалов представляет собой сложный технологический процесс, связанный с получением и использованием измельченных мелкодисперсных материалов, что обусловливает пылевое загрязнение воздушной среды. С экологической точки зрения предприятия стройиндустрии вносят значительный вклад в загрязнение воздушной среды города, так как являются источниками абразивной пыли, пыли SiO₂ с различным процентным содержанием, древесной пыли, оксидов углерода и др.

Традиционно значительную долю в строительной отрасли занимает строительство с применением железобетонных изделий и конструкций.  Предприятия ЖБИиК относятся к первой категории по степени влияния на атмосферу. С учетом суммационного эффекта отдельных веществ можно выделить группы загрязняющих веществ (ЗВ), характерных для заводов ЖБИиК:

-оксид углерода + пыль цемента;

-фтористый водород + фоновый диоксид серы;

-оксид азота + фоновый диоксид серы.

Однако основным видом загрязнения атмосферного воздуха от заводов ЖБИиК являются значительные пылевыделения. Доказано, что промышленная пыль вызывает пневмокониозы, а также широкий круг других, зачастую неизлечимых, профессиональных заболеваний.

Повышенное выделение пыли наблюдается при производстве бетонной смеси: на участке смесительного отделения – до 5 ПДК, в надбункерном помещении 1,5-2 ПДК, в отделении дозирования рабочей смеси 3-4 ПДК.

Среди технологического оборудования, вносящего основной «вклад» в загрязнение воздушной среды, необходимо выделить конвейерный транспорт и бетоносмесительные установки. При этом аэродинамическая и пылевая обстановка в местах нахождения перечисленных видов технологического оборудования является наиболее неблагоприятной для процесса обеспыливания. Вследствие этого совершенствование технологии обеспыливания воздуха для бетоносмесительных отделений (БСО) на предприятиях ЖБИиК является актуальной научно-технической проблемой.

Для поддержания параметров воздушной среды в соответствии с нормативными требованиями в настоящее время широко используются системы обеспыливания, эффективность которых обусловливается рациональной организацией процессов удаления пыли непосредственно из зон образования и выделения, а также улавливания и очистки выбрасываемой в воздушный бассейн воздуха. Снижение концентрации пыли в воздухе БСО также обеспечивают путем увеличения эффективности работы пылеочистного оборудования. Однако на практике имеющиеся системы обеспыливания воздуха не в полной мере обеспечивают требуемую эффективность очистки от мелкодисперсной пыли.

Решить проблему обеспыливания воздушной среды возможно, как правило, только при использовании комплекса мероприятий, в рамках которого наряду с организационными и технологическими мерами важное место занимают инженерные системы обеспечения параметров качества воздушной среды на уровне существующих санитарно-гигиенических нормативов. Из большого количества обеспыливающего оборудования для организации процесса обеспыливания воздуха наибольшее распространение на заводах ЖБИиК получили циклоны, рукавные фильтры и электрофильтры. Изучая многообразия конструктивных решений, возникает вопрос их выбора.

В настоящее время эффективность очистки воздуха от пыли остается основным определяющим показателем. Различные теоретические подходы к описанию процессов улавливания и очистки воздуха от пыли позволили многим авторам предложить различные оценочные показатели, которые наряду с эффективностью дают возможность решать задачи выбора рациональных конструкций аппаратов снижения загрязнения воздуха для конкретных производственных условий [1].

Так, авторы работы [1] получили обобщенный критерий Р, зависящий от параметров, непосредственно определяющих полезный эффект функционирования технологических систем борьбы с пылью и позволяющих оценивать работу аппаратов снижения загрязнения воздуха для конкретных производственных условий.

Авторами работ [2] предложен энергоемкостный показатель, который учитывает эффективность реализации процесса снижения загрязнения воздуха и позволяет оценить, насколько эффективно используется затраченная энергия с точки зрения достижения цели процесса – обеспечение ПДК в воздухе.

В настоящее время наибольший практический интерес представляют две методики выбора систем борьбы с производственной пылью.

Так, автором работы [3] предложена методическая последовательность выбора технических решений для реализации систем обеспыливания воздуха применительно к конкретным производственно-технологическим условиям, основанная на матричной оптимизации. В результате матричной оптимизации автор работы [3] предлагает определять технические решения, наиболее адаптированные к рассматриваемым производственным условиям, и получать в виде выходной информации перечень технических решений, численные значения расчетных параметров которых максимально удовлетворяют условиям обеспечения максимальной эффективности и надежности при минимальных стоимостных затратах.

Таким образом, оптимизация и выбор технических решений предусматривает использование большого количества исходных, промежуточных и результирующих параметров, что обусловливает наличие значительного объема информации.

Другой весьма интересный подход предложен автором работ [4], в которых представлена методика выбора и формирования высокоэффективных и экономичных систем обеспыливания воздуха, основанная на строгой классификации технологических особенностей реализации процесса обеспыливания, учитывающей физические особенности целенаправленных воздействий на пылевой аэрозоль. Такая методика базируется на элементарных последовательностях выбора функциональных элементов, технических способов и средств их реализации, построена на аналитико-логических схемах, включающих большой объем оперативной и нормативно-справочной информации, параметрические зависимости эффективности и энергоемкостного показателя процесса обеспыливания, а также ряд краевых условий. Именно эта методика, описанная в работе [4] является, на наш взгляд, наиболее приемлемой для выбора системы обеспыливания воздуха БСО заводов ЖБИиК. Основными оптимизационными критериями в этой методике выступают эффективность снижения загрязнения воздуха и энергоемкостный показатель процесса обеспыливания воздуха, которые для рассматриваемых производственно-технологических условий эксплуатации заводов ЖБИиК пока не имеют совершенного математического описания.

Таким образом, проведенный анализ современного состояния запыленности воздушной среды на заводах ЖБИиК, а также теории и практики его обеспыливания позволяет сделать следующие выводы:

1. Наибольшая запыленность на предприятиях ЖБИиК наблюдается в воздушной среде БСО, которая без применения средств обеспыливания в несколько раз превышает ПДК, а в условиях применения таких средств, обладающих достаточно высокой эффективностью, все равно остается на уровне, превышающем норму.
2. Анализ особенностей технологического процесса БСО позволил установить, что при этом выделяется пыль песка, цемента и щебня, а основным источником выделения пыли является бетоносмеситель.
3. В результате анализа существующих методик выбора обеспыливающего оборудования при работе бетоносмесителя установлено, что наиболее приемлемой для выбора технологий и оптимизации рабочих параметров процессов улавливания пыли и очистки от пыли воздушной среды БСО является комплексная методика формирования высокоэффективных и экономичных инженерных систем обеспыливания воздуха, в которой основными оптимизационными критериями выступают эффективность снижения загрязнения воздуха и энергоемкостный показатель процесса обеспыливания воздуха, пока не имеющие совершенного математического описания для рассматриваемых производственно-технологических условий.
4. Дальнейшее существенное повышение эффективности обеспыливания воздушной среды БСО при эксплуатации бетоносмесителя возможно на основе исследования комплексного использования различных технологий обеспыливания воздуха с учетом влияния аэродинамических, гидродинамических и физико-химических параметров внешних воздействий на протекание процесса захвата и удаления пыли из воздушного потока с последующим связыванием частиц пыли и их возвратом в технологический процесс.

Литература

1. Махова О.Г., Пантелеева Н.М. Определение химического и дисперсного составов цементной пыли // Научно-технический сборник. Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет – 2005 - №60 – С.119-123;
2. Журавлев В.П., Беспалов В.И. Системный подход к решению проблемы обеспыливания воздуха в промышленности // Борьба с пылью в строительстве и промышленности. – Ростов н/Д, 1989.- 64с;
3. Беспалов В.И. Разработка метода формирования высокоэффективных и экономичных систем обеспыливания воздуха рабочей зоны горнодобывающих и перерабатывающих предприятий топливно-энергетического комплекса: дисс. д-ра техн.наук – М., 1997. - 267с;
4. Грачев Ю.Г., Перевозчикова А.В. Теоретические основы обеспыливания воздушной среды производственных помещений, орошаемых диспергированной водой // Физико-математические методы в исследовании свойств строительных материалов в их производстве. – М., 1982.- С.50-56.

References

1. Mahova O.G., Panteleeva N.M. Determination of the chemical and disperse composition of cement kiln dust // Scientific and technical collection. Kharkiv National Automobile and Highway University – 2005 - № 60 – P.119-123;
2. Zhuravlev V.P., Bespalov V.I. A systematic approach to problem solving dedusting of air in the industry // Dust control in construction and industry. - Rostov-on-Don, 1989. – 64p;
3. Bespalov V.I. Development of a method of forming a highly effective and cost-efficient systems for dedusting of air in the working area of mining and processing enterprises of fuel-energy complex: dis. of PhD in Engineering – М., 1997. – 267р;
4. Grachev Yu.G., Perevozchikova A.V. Theoretical Foundations of dedusting air in production areas, which are irrigated by water // Physico-mathematical methods in the study of the properties of construction materials in their production. – M., 1982 – P.50-56.