О МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЯ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Бурханова Р.А.¹, Киво А.М.², Маринин Н.А.³

¹Кандидат технических наук, Волгоградский государственный технический университет, ²Кандидат технических наук, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, ³Кандидат технических наук, Нижне-Волжский филиал АО «Ростехинвентаризация – Федеральное БТИ»

О МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЯ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Аннотация

В статье представлена методика оценки технологического оборудования как источника пылевыделений, адаптированная для сферы асбестоцементных производств. Пример определения герметичности технологического оборудования и расчета объёма пылевых выбросов в заготовительном цеху ОАО «Себряковский комбинат асбестоцементных изделий» позволил выявить источники наибольших пылевыделений, оценить качество функционирования применяемых средств очистки воздуха рабочей зоны, уровень превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ.

Ключевые слова: асбестоцементная пыль, технологическое оборудование, загрязнение окружающей среды, герметичность оборудования, масса выбивающейся пыли, источник пылевыделения.

Burkhanova R.A.¹, Kivo A.M.², Marinin N.A.³

¹PhD in Engineering, Volgograd State Technical University, ²PhD in Engineering, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), ³PhD in Engineering, Lower Volga Branch of “Rostechinventory - Federal Recorder of Deeds”

ON METHODOLOGY OF DUST EVALUATION FROM TECHNOLOGICAL EQUIPMENT AT ENTERPRISES MANUFACTURING ASBESTOS-CEMENT PRODUCTS

Abstract

The article presents a technique for evaluating technological equipment as a source of dust emissions adapted for asbestos-cement production. An example of the air-tightness determination of the process equipment and the calculation of the amount of dust emissions at the blank production shop of the Public Corporation “Sebryakovsky Combine of Asbestos-Cement Products” enabled the identification of the sources of the largest dust emissions, assessing the quality of functioning of the air purification facilities of the working area, as well as the level of exceeding the maximum permissible concentration of harmful agents.

Keywords: asbestos-cement dust, process equipment, environmental pollution, air-tightness of equipment, the mass of emitted dust, the source of dust emission.

В сфере асбестоцементных производств наблюдается значительное образование мелкодисперсной пыли. При этом для борьбы с пылевым фактором применяют технологии механической очистки, за счет осаждения частиц под действием внешних сил и очистки при помощи фильтров, за счет задерживания частиц в фильтрующем материале. В соответствии с особенностями строения волокон асбеста, а также спецификой производства наиболее мелкие фракции, с диаметром частиц менее 10 мкм и менее 2,5 мкм не могут быть уловлены. Концентрация асбестоцементной пыли в воздухе рабочей зоны на ряде предприятий превышает значение предельно допустимой в 5 раз, а концентрация на границе санитарно-защитной зоны предприятия имеет двукратное превышение нормативов [1, С. 256-261].

Чтобы разработать комплекс долговременных решений по проблеме защиты от пылевых выбросов на рабочих местах, кроме исследований процессов пыления, необходимо проводить их оценку.

Для получения объективных и достоверных результатов проведенных испытаний, авторами были осуществлены подготовительные работы. При этом особую значимость имело определение основных мест пыления, возникающих при работе технологического оборудования. Анализ технологического оборудования в заготовительном цеху ОАО «Себряковский комбинат асбестоцементных изделий» (СКАИ, г.Михайловка, Волгоградская обл.) позволил определить главные источники пылевыделения: места растаривания асбеста, станки для выпиливания шифера, дозаторы закачки асбеста, элеваторы, конвейерные бегуны.

Предварительные замеры запыленности, проведенные по стандартным методикам [2], [3], у каждой единицы технологического оборудования показали, что участок в рабочей зоне возле бегунов узла пересыпки подвержен наибольшему пылевыделению.

Чтобы рассчитать величину воздухообмена и разработать эффективные меры по борьбе с выделяющимися вредными веществами, важно определить количество пыли, поступающей в воздух рабочей зоны от технологического оборудования М_то.

В соответствии с методикой, разработанной М.П. Калинушкиным, масса пыли, поступающей от источника пыления, рассчитывается как сумма отдельных масс пыли, осевшей на различных участках пола [4, С. 183 – 185]:

  (1)

где  – плотность пылеоседания на каждом участке поверхности; F_i – площадь участка поверхности оседания, м²;  – количество участков поверхности оседания пыли.

В.Н. Азаров и Е.И. Богуславский, [5, С. 48 – 49], предложили определять количество пыли, выбивающейся из технологического оборудования в следующем виде:

   (2)

где φ - участок, на который выделяются загрязняющие вещества, град; a - показатель интенсивности пылеоседания; X_K - отрезок от точки замера интенсивности пылеоседания до источника выброса пыли, м;  - интенсивность оседания частиц пыли непосредственно у источника, г/(м²ч); ∆_i - отрезок между первым и последующим источником пыления, м.

Направление движения пыли является определяющим для расчета интенсивности пылеоседания на горизонтальную поверхность. Его можно определить путем расстановки тарелочек-ловушек через каждые 2м от загрязняющего источника по кругу. Такие ловушки готовятся для проведения исследования в лабораторных условиях. Их внутренняя поверхность покрывается тонким слоем несохнущих масел. Они взвешиваются и нумеруются. Далее ловушки расставляют на расстоянии от источника пыления по длине окружности через угол . Схемы размещения ловушек показаны на рис. 1 и 2. Она определяется с учетом специфики конкретного производства. Осевшая в каждой из тарелочек пыль взвешивается, и определяется интенсивность распределения пылеоседания. Конкретный метод дает возможность с инженерной точностью определять количество выбивающейся пыли. При этом, величина плотности пыли принимает значения от 0,1 до 100 г/(м²·ч).

Когда результаты получены, возникает необходимость определения максимальных и минимальных значений плотности пылеоседания – G_min и G_max соответственно. Для того, чтобы найти среднюю линию для зоны пылеоседания фиксированного источника пыления, проводят ее через значения G_min и G_max. Площадь оседания пыли разделяют на секторы, а именно получают два сектора с наибольшим и наименьшим оседанием. В них размещают не менее трех дуг. На них располагается по 3 ловушки. Длительность проведения эксперимента (τ) составляет 3 часа, площадь каждой тарелочки (F) составляет 0,003768 м².

Рис. 1 – Схема расположения тарелочек-ловушек: а – первичный замер; б – основной замер

 

Полученная в результате эксперимента пыль взвешивается для того, чтобы определить среднюю плотность распространения пылеоседания:

    (3)

где  G – масса пыли, уловленной тарелочкой, кг; F – площадь тарелочки - ловушки, м²; τ – время пылеоседания, ч.

В таблице 1 представлены результаты замеров средней плотности пылеоседания в заготовительном цеху ОАО СКАИ.

Изменение плотности пылеоседания G₀ на удалении X от источника загрязнения можно определить:

  (4)

где а - параметр, описывающий скорость потока воздуха, 1/м.  

Рис. 2 – Схема расположения тарелочек-ловушек у узла пересыпки асбеста

 

На рис.2 обозначены: 1-40 – номера тарелочек-ловушек; А – тарелочки-ловушки; В – узел пересыпки асбеста.

 

Таблица 1 – Результаты замеров средней плотности пылеоседания в заготовительном цеху завода

Воспользовавшись системой уравнений и преобразований находим параметр а для полидисперсной пыли асбестоцемента. Примем расстояние j от i-го источника пылевыделений j₁ = 1,5 м, j₂ = 3 м, j₃ = 4,5 м, тогда:

Авторами получено, что величина плотности пылеоседания принимает максимальные значения в заготовительном цеху при влиянии двух соседних источников и вычисляется согласно формуле:

 г/(м²·ч)      (5)

Чтобы найти суммарную величину пылевыделений от рассматриваемого сектора источника определяют параметры , а, х_к и рассчитывают М_то. Для узла пересыпки асбеста М_то = 2,6 кг/ч. Пылеоседание от конкретного источника пыления может быть найдено в результате удвоения суммы средних показателей оседания пыли в секторах с наибольшим и наименьшим выпадением пыли.

Показатель М_ср вычисляем отдельно для каждого вида оборудования. Обозначим количество оборудования определенного типа – n_i, тогда общую массу пыли от производственного оборудования М_i, можно определить:

  (6)

а общую массу пыли, вследствие неполной герметичности оборудования:     (7)

где n – количество единиц данного типа оборудования; k – общее количество видов источников пылевыделения.

Так как количество пыли, уносимой вентиляционными и аспирационными системами (M₁), и количество пыли, уносимой через проемы помещения (M₂), в уравнении (8) составят только 0,05-0,1 от суммарной величины пылевыделений в цех (M):

  (8)

тогда общая масса пыли, выделяющаяся в рабочую зону, рассчитывается как:    (9) а мощность пылевыделения от одного узла пересыпки материала составит:

Результаты исследований показали, что наибольшее пылевыделение наблюдается через 0,5-1м от источника и превосходит предельно-допустимую концентрацию до 7 раз. Величина плотности пылеоседания принимает максимальные значения в заготовительных цехах асбестоцементных производств при влиянии двух соседних источников и равна 124,6 г/(м²·ч). Мощность пылевыделения от одного узла пересыпки материала составляет 2,86 кг/ч.

Данная методика может использоваться, как для уточнения количества пыли, распространяющейся при технологическом процессе М_то, так для определения источника наибольших пылевыделений заготовительного цеха и описания параметров воздухообмена.

Список литературы / References

1. Азаров В. Н. О дисперсном составе пыли в воздушной среде в производстве строительных материалов / В.Н. Азаров, Р.А. Бурханова, Н.А. Маринин // Вестник ВолгГАСУ, сер. Строительство и архитектура, вып. 30 (49) 2013, с. 256-261.
2. Методика определения концентрации пыли в промышленных выбросах (Эмиссия) / НИИОГАЗ. – М., 1970. – 47 с.
3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: ОНД – 86 [Электронный ресурс] / Госкомгидромет. – Л., 1985. – URL: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2826/.
4. Калинушкин М. П. Измерение осадочной запыленности / М.П. Калинушкин // Всесоюз. науч. конф. “Очистка вентиляционных выбросов и защита воздушного бассейна от загрязнения”. – Ростов-на-Дону, 1977. – С. 183 – 185.
5. Богуславский Е. И. Интенсивность выделения и накопления пыли в производственном помещении / Е. И. Богуславский, В. Н. Азаров // Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающая среда. – Ростов н/Д : РИЦ Ростов-на-Дону гос. акад. сельхозмашиностроения, 1997. – С. 48-49.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Azarov V. N. O dispersnom sostave pyli v vozdushnoy srede v proizvodstve stroitelnykh materialov [About disperse composition of dust in the air environment in production of construction materials] / V. N. Azarov, R. A. Burkhanova, N. A. Marinin // Vestnik VolgGASU, ser. Stroitelstvo i arkhitektura [Bulluten of VolgGASU. Construction and architecture]. – V. 30(49). – 2013. – P. 256–261. [in Russian]
2. Metodika opredeleniya koncentracii pyli v promyshlennykh vybrosakh [Technique of definition of concentration of dust in industrial emissions] (Emissiya). – M. : NIIOGAZ, 1970. – 47 p. [in Russian]
3. Metodika rascheta koncentraciy v atmosfernom vozdukhe vrednykh veshchestv, soderzhashchikhsya v vybrosakh predpriyatiy [Method of calculation of concentration in atmospheric air of the harmful substances which are contained in emissions of the enterprises]: OND – 86 [Electronic resource]. – – L. : Goskomgidromet, 1985. – URL: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2826/ [in Russian]
4. Kalinushkin M. P. Izmerenie osadochnoy zapylennosti [Measurement of sedimentary dust content] / M.P. Kalinushkin // Vsesoyuz. nauch. konf. “Ochistka ventilyacionnykh vybrosov i zashchita vozdushnogo basseyna ot zagryazneniya” [Cleaning of ventilating emissions and protection of the air basin against pollution]. – Rostov-na-Donu, 1977. – P. 183–185. [in Russian]
5. Boguslavskiy E. I. Intensivnost vydeleniya i nakopleniya pyli v proizvodstvennom pomeshchenii [Intensity of allocation and accumulation of dust in the production room] / E. I. Boguslavskiy, V. N. Azarov // Bezopasnost zhiznedeyatelnosti. Okhrana truda i okruzhayushchaya sreda [Health and safety. Labor protection and environment]. – Rostov n/D: RICz Rostov-na-Donu gos. akad. selkhozmashinostroeniya, 1997. – P. 48-49. [in Russian]