WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

К сандровна совершенствование сп о собов и средств обеспыливания воздуха рабочих зон агрегатов питания асфальтобетонных зав о дов

На правах рукописи

Протопопова Дарья александровна


совершенствование способов и средств

обеспыливания ВОЗДУХа РаБОЧИХ ЗОН

агрегатов питания асфальтобетонных заводов

05.26.01 Охрана труда (строительство)


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Волгоград – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор БЕСПАЛОВ ВАДИМ ИГОРЕВИЧ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор МЕНЗЕЛИНЦЕВА НАДЕЖДА ВАСИЛЬЕВНА ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», декан факультета «Инженерные системы и техносферная безопасность»
кандидат технических наук КУЗНЕЦОВА НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА ООО «Ассоциация Экотехмониторинг», генеральный директор
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 11 мая 2012 г. в 1000 ч. на заседании диссертационного совета ДМ212.026.05 в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1 (ауд.203, корп. Б).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан 11 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Юрьев Ю.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Развитие строительной отрасли сопровождается значительным увеличением количества разнообразных пылевыделений, интенсивно загрязняющих воздух рабочих зон, что является одной из основных причин возникновения профессиональных заболеваний органов дыхания у рабочих строительной отрасли - пневмокониозов и пылевых бронхитов.

Дальнейшее совершенствование технологий строительства и производства строительных материалов выводят проблему охраны труда в ряд важнейших общегосударственных задач, решение которой непосредственно связано с защитой здоровья человека на производстве. Важное место в комплексе этих задач занимает проблема обеспечения качества воздушной среды на уровне санитарно-гигиенических нормативов.

К предприятиям строительной отрасли относятся асфальтобетонные заводы (АБЗ), в процессе эксплуатации которых в воздух рабочих зон выделяется значительное количество неорганической пыли. К числу рабочих мест АБЗ с вредными условиями труда относят рабочее место оператора агрегата питания, где запыленность воздуха рабочей зоны в десятки раз превышает ПДКрз.

Решить проблему снижения концентрации пыли в воздухе рабочих зон агрегата питания АБЗ возможно на основе реализации комплекса мероприятий, в рамках которого наряду с организационными и технологическими мерами важное место занимают инженерные средства, одним из наиболее эффективных и распространенных является гидрообеспыливание.

В современных условиях необходимо контролировать обеспечение максимальной эффективности при экономичной организации процессов улавливания пыли и очистки воздуха от пылевого аэрозоля в системах обеспыливания. При этом оценка экономичности процессов улавливания и очистки может быть проведена на основе изучения и определения энергетических параметров пылевого аэрозоля при его выделении в рабочую зону агрегата питания АБЗ и при его разрушении как дисперсной системы в процессе обеспыливания воздуха.

Для того, чтобы рационально управлять работой систем обеспылива­ния воздуха, необходимо знать сущность процессов, реализуемых в этих системах по отношению к пылевому аэрозолю. При этом остаются недостаточно изученными энергетические параметры пылевого аэрозоля, характеризующие условия его зарождения, развития и разрушения.

Именно поэтому, решение задач, связанных с защитой воздуха рабочих зон операторов агрегатов питания АБЗ от пылевого загрязнения, а также с разработкой и внедрением новых средств обеспечения безопасных и безвредных условий труда на этих предприятиях, является одной из актуальных задач в области охраны труда.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» по теме «Создать и внедрить инженерные системы обеспечения чистоты воздуха в производственных помещениях и предупреждения загрязнения атмосферы промышленных площадок», а также по теме «Разработка и внедрение в практику систем жизнеобеспечения в производственной и окружающей средах» в рамках комплексной научно-технической программы Министерства образования и науки РФ.

Целью работы является обеспечение нормативных санитарно-гигиенических условий в рабочей зоне агрегата питания асфальтобетонных заводов за счет снижения концентрации пылевого аэрозоля до значений ПДК путем повышения эффективности и экономичности процесса, а также совершенствования технических средств улавливания пыли и очистки воздуха от пылевых частиц.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- построить физическую модель процесса снижения загрязнения производственной воздушной среды (воздуха рабочей зоны) для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ;

- выполнить анализ основных методик выбора обеспыливающего оборудования в различных производственно-технологических обстановках с целью выявления наиболее приемлемой из них для дальнейшего совершенствования и возможности применения для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ;

- уточнить математическое описание результирующих параметров (эффективности и энергоемкостного показателя) процессов улавливания и очистки воздуха от загрязняющих веществ (пыль песка и щебня) для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ;

- усовершенствовать методику выбора высокоэффективной и экономичной системы борьбы с загрязняющими веществами (пыль песка и щебня) и расчета ее рабочих параметров для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ;

- провести теоретические и экспериментальные исследования процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ и сравнить результаты полученных исследований;

- выполнить практическую апробацию методики выбора высокоэффективной и системы борьбы с загрязняющими веществами (пыль песка и щебня) для условий эксплуатации агрегатов питания действующих АБЗ.

Основная идея работы заключается в выборе рациональных средств обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ на основе математического описания и последующей оптимизации эффективности и энергетической экономичности процесса снижения пылевого загрязнения воздуха.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, моделирование изучаемых процессов и математическое описание их результирующих параметров, обработку экспериментальных данных методами корреляционного анализа с применением ПК, лабораторные и опытно-промышленные исследования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением основополагающих законов фундаментальных наук, подтверждена экспериментальными исследованиями, проведенных в лабораторных условиях и удовлетворительной сходимостью полученных теоретических и экспериментальных результатов.

Научная новизна результатов работы заключаются в следующем:

- постадийно систематизированы и обобщены процессы улавливания, и очистки воздуха от пыли для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ, что в значительной мере облегчает расчет этих процессов при проектировании систем обеспыливания воздуха для агрегатов питания АБЗ из условий обеспечения максимальной эффективности и экономичности параметров процессов;

- уточнено математическое описание параметрической зависимости эффективности процессов улавливания и очистки воздуха от пыли агрегатов питания АБЗ.

- исследованы энергетические параметры процессов улавливания и очистки воздуха от пыли агрегатов питания АБЗ и уточнены параметрические зависимости энергоемкостного показателя в зависимости от динамических особенностей и эффективности их реализации.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- усовершенствована методика выбора оптимальных технологий реализации процессов улавливания пыли и очистки воздуха от пылевого аэрозоля на основе обеспечения ПДК пыли в воздухе рабочей зоны агрегатов питания АБЗ;

- результаты проведенных исследований позволили определить пути совершенствования технологии обеспыливания воздуха с целью максимально экономичного обеспечения нормативной запыленности воздуха рабочей зоны агрегатов питания АБЗ в случаях, когда известные инженерные решения не позволяют реализовать на практике оптимальные расчетные параметры процесса обеспыливания.

Реализация результатов работы:

- разработана и внедрена технологическая схема процессов улавливания пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли песка и щебня для агрегата питания АБЗ ГУП РО «Ростовское ДРСУ»;

- разработана и внедрена технологическая схема процессов улавливания пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли песка и щебня для агрегата питания АБЗ Комбината дорожно-строительных материалов ООО «КДСМ» г. Ростова-на-Дону;

- результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе кафедрой «Инженерная защита окружающей среды» ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» при проведении практических занятий со студентами по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности».

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

- улавливание пыли и очистку воздуха от пылевого аэрозоля для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ можно характеризовать энергоемкостным показателем, который учитывает их эффективность, аэродинамические и технологические параметры системы обеспыливания воздуха, а также аэродинамическую обстановку в рабочей зоне агрегата питания АБЗ;

- выполненное математическое описание энергоемкостного показателя процессов улавливания пыли и очистки воздуха от пыли инертных материалов (в частности, щебня) позволяет оптимизировать параметры и прогнозировать эффективность реализации процесса обеспыливания воздуха для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ без проведения предварительных опытных испытаний;

- параметрический анализ энергоемкостного показателя процессов улавливания пыли и очистки воздуха от пыли инертных материалов (в частности, щебня) позволяет определить пути дальнейшего совер­шенствования технологий их реализации.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: Международной научно-практической конференции «Строительство-2011» (Ростов-на-Дону, 2011); научно-практической конференции «Техносферная безопасность» (Ростов-на-Дону, 2011); Материалы XXI Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2011).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 9 работах, в том числе в 3-х изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 135 страниц, включая 124 страниц основного текста, содержащего 5 таблиц и 24 рисунка, список литературы из 121 наименования на 12 страницах, 6 приложений на 11 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен анализ современного состояния запыленности воздуха рабочих зон на асфальтобетонных заводах (АБЗ), который позволил заключить, что наибольшая запыленность на промышленных площадках АБЗ наблюдается в воздухе рабочих зон операторов агрегатов питания (от 70 до 100 мг/м3), которая без применения средств обеспыливания в десятки, и даже сотни раз превышает ПДКрз= 1 мг/м3, а в условиях применения таких средств, обладающих достаточно высокой эффективностью, остается на уровне, превышающем норму. Анализ особенностей технологического процесса для агрегата питания позволил установить, что основным источником выделения пыли является открытая поверхность бункера-дозатора песка и щебня.

Исследованиями свойств пылевого аэрозоля, а также проблем обеспыливания воздуха рабочих зон занимались многие известные ученые: Азаров В.Н., Беспалов В.И., Богуславский Е.И., Гиббс В., Глузберг В.Е., Гращенков Н.Ф., Грин Х., Дьяков В.В., Журавлев В.К., Журавлев В.П., Забурдяев Г.С., Ищук И.Г., Кирин Б.Ф., Клебанов Ф.С., Коузов П.А., Кудряшов В.В., Лейн В., Ливчак И.Ф., Логачев И.Н., Луговской С.И., Лукьянов А.Б., Менковский М.А., Минко В.А., Никитин В.С., Перцев Н.В., Поздняков Г.А., Ребиндер П.А., Саранчук В.И., Соу С., Спурной К., Фукс Н.А., Цыцура А.А., Штраус В., Шварцман Л.А. и многие другие.

Параметры, определяющие свойства пылевых частиц как дисперсной фазы, распределены нами по следующим группам: геометрические параметров, характеризующие различные размеры пылевых частиц; физико-химические параметры, характеризующие основные физические и физико-химические свойства материала пылевых частиц; гидродинамические параметры; электромагнитные параметры; оптические параметры.

На основе изучения пылевого аэрозоля в качестве дисперсной системы автором предложена блок-схема физической модели процесса пылевого загрязнения воздуха рабочей зоны применительно к условиям эксплуатации агрегата питания АБЗ, которая учитывает основные особенности пылевыделения при перегрузке и транспортировке инертных материалов (рисунок 1).

Сущность физической модели процесса загрязнения воздушной среды с учётом возможности реализации зависимых последовательных событий может быть выражена формулой (1), характеризующей вероятность процесса загрязнения (Рзагр) как совокупность вероятностей последовательного протекания взаимозависимых физических процессов: образования ЗВ (Робр);

выделения ЗВ из объёма сырьевого материала в воздух рабочей зоны оператора агрегата питания АБЗ, находящейся на территории промышленной площадки (Рвыд2); распространение ЗВ в воздухе рабочей зоны (Рр2):

(1)

где: Рi – вероятность реализации соответствующих этапов процесса загрязнения воздушной среды.

В результате анализа различных методик выбора обеспыливающего оборудования при работе агрегата питания установлено, что наиболее приемлемой для выбора технологий и оптимизации рабочих параметров процессов улавливания пыли и очистки от пыли воздуха рабочих зон операторов агрегата питания АБЗ является комплексная методика формирования высокоэффективных и энергетически эконо­мичных инженерных систем обеспыливания воздуха, в которой основными оптимизационными критериями выступают эффективность снижения загрязнения воздуха и энергоемкостный показатель процесса обеспыливания воздуха.

Выбранная за основу 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.

Во второй главе описаны теоретические исследования процесса снижения загрязнения воздуха рабочей зоны оператора агрегата питания АБЗ, который может быть обеспечен реализацией систем обеспыливания, эффективность которых обусловливается рациональной организацией процессов связывания, задержания и

 Блок-схема физической модели процесса загрязнения воздушной среды для-1

Рис. 1. Блок-схема физической модели процесса загрязнения воздушной среды для агрегата питания АБЗ.

удаления пылевых частиц непосредственно в зоне их образования с последующей очисткой удаленного пылевоздушного потока от пыли.

Блок-схема физической модели процесса снижения загрязнения воздушной среды для агрегата питания АБЗ, иллюстрирующая взаимосвязь перечисленных выше этапов его реализации, представлена на рисунке 2.

Первый этап - улавливание загрязняющих веществ, в результате которого достигается основная цель процесса снижение концентрации пылевых частиц

в воздухе рабочей зоны агрегата питания до значения ПДКрз. Сопоставляя основные параметры свойств пыли песка и пыли щебня с характеристиками методов реализации первого этапа процесса обеспыливания воздуха – улавливания пыли, можно заключить, что наиболее подходящей для рассматриваемых производственных условий является технология аэродинамического улавливания линейными воздушными потоками под разрежением в сочетании с линейными воздушными потоками под избыточным давлением (активированный местный отсос).

Второй этап – очистка воздуха от пылевых частиц, в результате которой образуются две дисперсные системы «остаточная-II.2», представляющая собой выделенную из аэрозоля дисперсную фазу, которая в виде шлама может возврщаться в технологическое сырье и «остаточная-II.3», дисперсная система представляющая собой пылевые частицы, беспрепятственно прошедшие зону очистки и повторно направляемые в нее.

 Блок-схема физической модели процесса снижения-2

Рис. 2. Блок-схема физической модели процесса снижения загрязнения воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ.

Анализ построенной физической модели процесса снижения загрязнения воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ позволил предложить технологическую схему системы обеспыливания, в которой на пылевые частицы будут последовательно и целенаправленно оказываться соответствующие внешние воздействия.

Для практической реализации предлагаемой методики уточнены параметрические зависимости эффективности и энергоемкостного показателя процесса улавливания пыли аэродинамическим методом сдуво-всасывающими воздушными потоками и процесса очистки воздуха от пыли гидродинамическим методом пневмогидроорошением.

Для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ получена параметрическая зависимость эффективности аэродинамического улавливания сдуво-всасывающими линейными воздушными потоками в следующем виде:

(1)

На основе рассмотрения и анализа энергетических особенностей реализации физических механизмов, участвующих в процессе улавливания, получена его параметрическая зависимость в следующем виде:

(2)

Если же рассматриваемая технология реализации процесса улавливания организуется только одним побудителем тяги (вентилятором), то зависимость (2)

может быть преобразована к виду:

(3)

Уточненные параметрические зависимости эффективности и энергоемкостного показателя процесса очистки воздуха от пыли гидродинамическим методом пневмогидроорошением имеют следующий вид:

(4)

(5)

На основе полученных зависимостей усовершенствована методика оценки и выбора высокоэффективных и энергетически экономичных систем борьбы с пылью для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ с учетом того, что:

- во-первых, рабочая зона агрегата питания АБЗ, с одной стороны, является элементом производственной среды предприятия, а, с другой стороны, находится на открытой промышленной площадке;

- во-вторых, для рассматриваемых производственно-технологических условий эксплуатации агрегата питания АБЗ эффективность снижения загрязнения воздуха и энергоемкостный показатель процесса обеспыливания воздуха пока не имеют совершенного математического описания, хотя выступают в этой методике основными оптимизационными критериями.

Предлагаемая нами методика включает следующие основные этапы:

  1. В рабочей зоне рассматриваемого производственного участка необходимо провести экспертную оценку санитарно-гигиенической обстановки, включая оценку параметров микроклимата;
  2. Определить требуемую эффективность улавливания пыли песка и пыли щебня по формуле:

(6)

где: Сн(У)i, Ск(У)i – фактическая концентрация и нормативная концентрация (ПДКрз)

соответствующего вида загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны оператора агрегата питания, соответственно, мг/м3;

3. Подобрать возможные к применению на рассматриваемом технологическим оборудовании варианты различных комбинаций реализации процесса улавливания ЗВ и для каждой выбранной комбинации «метод-способ» фактической, максимально возможной эффективности улавливания Еэф(У)i-MAX уточнить набор вариантов для дальнейшего рассмотрения и скорректировать расчетные диапазоны изменения параметров для каждого варианта, исходя из условий обеспечения требуемой эффективности;

4. Для отобранных по п.3 вариантов реализации процесса улавливания произвести расчет энергоемкостного показателя Еэ(У)i;

5. По значениям эффективности и энергоемкостного показателя для оптимального варианта технологии реализации процесса улавливания рассчитать его рабочие параметры (решение обратной задачи) и подобрать для этих параметров технические решения (либо из числа известных, либо сконструировать новые);

6. Определить фактическую концентрацию частиц пыли песка и щебня в транспортирующей сети воздуховодов после элемента улавливания, перед элементом очистки Сн(О)i;

7. Рассчитать требуемую эффективность процесса очистки по формуле:

(7)

где: Сн(О)i, Ск(О)i – фактическая (замеренная) и нормативная концентрация соответствующего вида загрязняющего вещества (пыли песка и пыли щебня) в воздуховоде непосредственно перед и после активной зоны реализации процесса очистки воздуха рабочей зоны оператора агрегата питания соответственно, мг/м3

8. Подобрать возможные к применению для агрегата питания варианты комбинаций реализации процесса очистки и для каждой выбранной комбинации «метод-способ» фактической, максимально возможной эффективности очистки Еэф(О)i-MAX уточнить набор вариантов для дальнейшего рассмотрения и скорректировать расчетные диапазоны изменения параметров для каждого варианта, исходя из условий обеспечения требуемой эффективности;

9. Для отобранных по п.8 вариантов реализации процесса очистки произвести расчет энергоемкостного показателя Еэ(О)i;

10. По значениям эффективности Еэф(О)i и энергоемкостного показателя для оптимального варианта технологии реализации процесса очистки рассчитать его рабочие параметры и подобрать для этих параметров технические решения;

11. Определить фактическую концентрацию пыли песка и пыли щебня после элемента очистки непосредственно перед выбросом загрязняющих веществ в окружающее воздушное пространство;

12. По полученным значениям рабочих параметров каждого элемента СБЗВ (улавливание и очистка) произвести расчет и подобрать вспомогательное оборудование системы.

Учитывая сложность структуры расчёта и большой объём оперативной информации, для реализации предложенной методики разработана программа на основе Microsoft Excel® для ПЭВМ, которая позволила выполнить расчеты результирующих параметров процессов улавливания пыли и очистки воздуха от пыли по каждому из выбранных вариантов. Реализация предложенной методики и выполнение соответствующих расчетов для типовых (среднестатистических) условий эксплуатации агрегата питания АБЗ позволили установить, что:

- для процесса улавливания пыли песка и щебня оптимальным вариантом является аэродинамический метод сдуво-всасывающими линейными воздушными потоками;

- для процесса очистки – гидродинамический метод пневмогидроорошением.

Анализ полученных результатов реализации методики для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ позволил предложить конструкцию технического средства (рисунок 3) для комплексной реализации аэродинамического метода улавливания пыли сдуво-всасывающими линейными воздушными потоками и гидродинамической очистки воздуха пневмогидроорошением.

Предлагаемое устройство является автономным, устанавливается над загру-зочным сечением каждого бункера-дозатора с возможностью откидывания для

обслуживания и ремонта. К устройству предусмотрены подводы воды и сжатого воз­духа. При загрузке песка или щебня в бункер-дозатор 1 через открытую заслонку 4 выделяющийся пылевой аэрозоль, попадает в зону действия спектра всасывания подошвы 2 и встречает на своем пути спутно распространяющийся из оросителя 9 подошвы жидкостной аэро­золь, диспергированный до состояния тумана. Образующийся пылегазожидкостной поток, в котором уже начинается процесс гетерокоагуляции, сужаясь, поступает в полость горловины 3, встречая на своем пути встречно распространяющийся из оросителя горловины 3 жидкостной аэро­золь, также диспергированный до состояния тумана.

Сужающаяся квер­ху форма горловины способствует увеличению степени коагуляции пылевых частиц и капель жидкости. Образующийся шлам стекает по внутренним стенкам горловины 3 и подошвы 2 в желоб.

 Устройство для улавлива­ния пылевого аэрозоля и-3

Рис. 3. Устройство для улавлива­ния пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли агрегата питания АБЗ а вид сверху б вид сбоку; в вид сверху: 1- бункер-дозатор агрегата питания; 2 – сферическая подошва; 3 – горловина; 4 - сферическая заслонка; 5 – вытяжной воздуховод; 6 – вентилятор-пылеотделитель; 7 – приточный воздуховод; 8 - нагнетающий насадок; 9 – ороситель

В третьей главе выполнена экспериментальная оценка эффективности снижения запыленности воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ за счет применения

устройства для улавлива­ния пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли.

Экспериментальные исследования выполняли на стенде кафедры «Инженерная защита окружающей среды» ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», имитирующем производственную обстановку в рабочей зоне агрегата питания АБЗ и включали два этапа: предварительный и основной.

На этапе предварительных экспериментальных исследований определены основные свойства орошающей жидкости и пылевого материала. Некоторые результаты экспериментального определения значений эффективности улавливания частиц пыли песка, очистки воздуха от песчаной пыли, а также соответствующих значений затраченной энергии после статистической обработки представлены графически на рисунках 5,6.

Метрологическая проработка использованных в экспериментальных исследованиях приборов и статистическая обработка результатов предварительных экспериментов показали, что максимальная погрешность измерений концентрации пыли в воздухе используемыми приборами составляет = ±10,5% при доверительной вероятности p = 0,95.

Целью основного этапа экспериментальных исследований являлось определение значений эффективности и затраченной на реализацию процессов улавливания и очистки энергии в соответствующих диапазонах изменения варьируемых параметров.

Полученные регрессионные зависимости эффективности процессов пылеулавливания и очистки воздуха от пыли использованы для графического сопоставления полученных теоретических и экспериментальных данных с учетом погрешности проведенных измерений. Примеры такого сопоставления представлены на рисунке 7.

 а) б) Экспериментальные зависимости:-4

 а) б) Экспериментальные зависимости: аэффективности-5

а)

б)

Рис. 5. Экспериментальные зависимости: аэффективности улавливания пыли в рабочей зоне агрегата питания от скорости всасываемого воздуха во входном сечении горловины устройства при давлении орошающей жидкости 0,55 МПа; б эффективности очистки воздуха от пыли агрегата питания от давления орошающей жидкости в устройстве при скорости всасываемого воздуха во входном сечении горловины 1,45 м/с

 а) б а) б) Экспериментальные зависимости: а -6

 а) б а) б) Экспериментальные зависимости: а -7

а)

б

а) б)

Рис. 6. Экспериментальные зависимости: а энергии затраченной на реализацию процесса улавливания пыли в рабочей зоне агрегата питания, от скорости всасываемого воздуха во входном сечении горловины устройства при давлении орошающей жидкости 0,55 МПа; б энергии затраченной на реализацию процесса очистки воздуха от пыли агрегата питания в устройстве от давления орошающей жидкости при скорости всасываемого воздуха во входном сечении горловины устройства1,45м/с

а) б)

1 - кривые, рассчитанные по уравнениям математической модели; 2 - кривые, построенные в результате статистической обработки экспериментальных данных

Рис. 7. Сопоставление теоретической и экспериментальной зависимостей эффективности процессов: а улавливания пыли в рабочей зоне агрегата питания от скорости всасываемого воздуха во входном сечении горловины устройства при давлении орошающей жидкости 0,55 МПа для пыли песка;

б очистки воздуха от пыли песка агрегата питания в устройстве от давления орошающей жидкости при скорости всасываемого воздуха во входном сечении горловины устройства 1,45 м/с

В четвертой главе представлены результаты практической реализации предложенной методики выбора высокоэффективных и экономичных систем обеспыливания воздуха рабочих зон агрегатов питания АБЗ. Апробацию методики проводили на АБЗ ГУП РО «Ростовское ДРСУ» и АБЗ ООО «Комбинат дорожных и строительных материалов (КДСМ)».

Предварительно была подробно изучена производственно-технологическая обстановка на участках загрузки инертных материалов данных предприятий. В результате проведенных контрольных замеров и оценки состояния воздуха рабочей зоны агрегатов питания АБЗ установлено, что:

- максимальная концентрация пыли песка и щебня в воздухе рабочей зоны АБЗ ГУП РО «Ростовское ДРСУ» составляет в среднем 85 мг/м3, что значительно превышает ПДКрз=1 мг/м3;

- максимальная концентрация пыли песка и щебня в воздухе рабочей зоны АБЗ ООО «Комбинат дорожных и строительных материалов (КДСМ)» составляет в среднем 90 мг/м3, что значительно превышает ПДКрз=1 мг/м3.

В результате реализации методики внедрены технологические схемы реализации процесса обеспыливания воздуха рабочих зон с использованием предложенного устройства для условий эксплуатации агрегатов питания:

- АБЗ ГУП РО «Ростовское ДРСУ»: фактическая концентрация пыли песка и щебня в воздухе рабочей зоны агрегата питания составляет 85 мг/м3, после применения предлагаемой технологоии 1 мг/м3. Расчетная эффективность улавливания пыли составила 99,2% при требуемой 98,8%. Экономический эффект от внедрения составил 18560 руб/год;

- АБЗ ООО «Комбинат дорожных и строительных материалов (КДСМ)»: фактическая концентрация пыли песка и щебня в воздухе рабочей зоны агрегата питания составляет 90 мг/м3, после применения предлагаемой технологоии 1 мг/м3. Расчетная эффективность улавливания пыли составила 99,4% при требуемой 98,9%. Экономический эффект от внедрения составил 23140 руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено решение актуальной проблемы обеспечения нормативных санитарно-гигиенических условий в рабочей зоне агрегата питания асфальтобетонных заводов за счет снижения концентрации пылевого аэрозоля до значений ПДК путем повышения эффективности и экономичности процесса на основе совершенствования технических средств улавливания пылевых частиц и очистки воздуха от пыли.

На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы по работе:

1. Построена физическая модель процесса снижения загрязнения производственной воздушной среды (воздуха рабочей зоны) для агрегата питания АБЗ, раскрывающая взаимосвязь между основными физическими объектами, участвующими в процессе обеспыливания воздушной среды.

2. Уточнено математическое описание результирующих параметров процессов аэродинамического улавливания пылевых частиц сдуво-всасывающими воздушными потоками и гидродинамической очистки воздуха от пыли пневмогидроорошением для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ.

3. Усовершенствована методика выбора высокоэффективной и экономичной системы борьбы с загрязняющими веществами и расчета ее оптимальных рабочих па-

раметров для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ.

4. Проведены экспериментальные исследования эффективности и экономичности комплексной реализации процессов аэродинамического улавливания пылевых частиц сдуво-всасывающими воздушными потоками и гидродинамической очистки воздуха от пыли пневмогидроорошением для обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ, определена достоверность результатов теоретических исследований.

5. Результаты исследований проверены на практике на агрегатах питания АБЗ ГУП РО «Ростовское ДРСУ» и АБЗ ООО «Комбината дорожно-строительных материалов (КДСМ)» г.Ростова-на-Дону, что обеспечило санитарно - гигиенический эффект, а также в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» для повышения качества образовательного процесса.

6. Суммарный социально-экономический эффект за счет внедрения технологической схемы обеспыливания воздуха составит 41700 руб/год.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Qв-yx - расход всасываемого в активной зоне улавливания воздуха через рассматриваемое сечение в заданной точке рабочей зоны отсоса, м3/с; DПi - средний медианный диаметр частиц пылевого аэрозоля каждой фракции, м; Dк – средний размер капель жидкости, м; Vаф - объем активной зоны спектра всасывания в зоне улавливания, м3; VП - средняя скорость движения частицы в активной зоне улавливающего спектра, м/с; V'к – средняя скорость капли с учётом режима распространения жидкостного аэрозоля и влияния скорости внешних аэродинамических потоков, м/с; Нк – давление сжатого воздуха перед оросителем, Па; адг – среднее время адгезионного взаимодействия частиц пыли, с.; lаф – длина активной зоны всасывающего факела, м; dв, dн – соответственно суммарные эквивалентные диаметры всасывающих и нагнетающих насадков, м.; hф – длина активной зоны факела орошения, м; ж-г – поверхностное натяжение на границе раздела «жидкость–газ», Дж/м2; – коэффициент расхода сопла оросителя; q – удельная электрозаряженность жидкостного аэрозоля, Кл/кг; В – константа межмолекулярного взаимодействия с учётом эффекта электромагнитного запаздывания, Дж·м2; – динамический краевой угол смачивания, град; А1 коэффициент учитывающий давление жидкости, потери давления в сети воздуховодов, эквивалентный диаметр поперечного сечения активной зоны процесса очистки и диаметр соплового отверстия оросителя; a1- коэффициент, учитывающий расстояние от заданной точки рабочей зоны до всасывающего сечения активной зоны улавливания к максимальному расстоянию от наиболее удаленной границы рабочей зоны; a2 – коэффициент, учитывающий плотность вещества частиц пылевого аэрозоля и воздуха, кг/м3; a3 коэффициент, учитывающий расход сжатого воздуха через ороситель и диаметр соплового отверстия оросителя; b1j1, b2j2 – коэффициенты, учитывающие соответственно давление и расход воздуха во входных сечениях всасывающих насадков, м3/с; b3 – коэффициент, учитывающий плотность и диаметр пылевых частиц.

основное содержание работы отражено в

следующих публикациях

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях, определенных ВАК России по направлению «Строительство»

  1. Протопопова Д.А. Экспериментальные исследования процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания асфальтобетонного завода / В.И. Беспалов // Электронный научно-инновационный журнал «Инженерный вестник Дона»Ростов н/Д, 2012. №1 URL: http://ivdon.ru/magazine/latest/n1y2012/721/.
  2. Протопопова Д.А. Анализ методических подходов к выбору обеспыливающего оборудования при эксплуатации агрегата питания АБЗ / В.И. Беспалов // Электронный научно-инновационный журнал «Инженерный вестник Дона» Ростов н/Д, 2012. №1 URL: http://www.ivdon.ru/magazine/latest/n1y2012/622/.
  3. Протопопова Д.А. Математическое описание результирующих параметров процессов пылеулавливания и очистки воздуха от пыли для условий эксплуатации агрегата питания АБЗ / В.И. Беспалов // Журнал «Безопасность труда в промышленности», Москва, 2012. №4С. 3137.

Отраслевые издания и материалы конференций

4. Протопопова Д.А. Анализ вредных производственных факторов на асфальтобетонных заводах // Журнал «Известия-РГСУ»Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011.

5. Протопопова Д.А. Анализ состояния воздуха рабочих зон на асфальтобетонных заводах / В.И. Беспалов, А.Г. Лазарев // Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2011» (институт инженерно-экологических систем) - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011. С. 89-90.

6. Протопопова Д.А. Снижение шума в рабочих зонах предприятий стройиндустрии с использованием новых звукоизолирующих материалов / В.И. Беспалов, А.Г. Лазарев // Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2011» (институт инженерно-экологических систем) - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011.

7. Протопопова Д.А. Анализ влияния пыли в рабочих зонах Агрегата питания АБЗ на работающих / В.И. Беспалов // Материалы научно-практической конференции «Техносферная безопасность» - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011.

8. Протопопова Д.А. Анализ особенностей воздействия на работающих пылевого фактора в рабочей зоне агрегата питания асфальтобетонного завода / В.И. Беспалов // Материалы XXI Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (МК-113-111) - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2011. С. 14-16

9. Протопопова Д.А. Совершенствование методики выбора высокоэффективной и экономичной системы борьбы с пылью для агрегата питания асфальтобетонного завода / В.И. Беспалов // Журнал «Охрана труда и техника безопасности в строительстве», Москва, 2012. №3 – С.15-16

Протопопова Дарья александровна

совершенствование способов и средств

обеспыливания ВОЗДУХа РаБОЧИХ ЗОН

агрегатов питания асфальтобетонных заводов

05.26.01 Охрана труда (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Подписано в печать 6.04.2012 г. Формат 60х84 1/16. Бумага писчая.

Ризограф. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 2627

ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»

344022, г.Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая, 162



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.