Необходимость нормирования параметров воздушной среды. Расчет и устройство общеобменной и местной приточно-вытяжной вентиляции промышленных и гражданских зданий, локомотивных и вагонных депо, ремонтно-механических заводов железнодорожного транспорта.
Аннотация к работе
Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитываем, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых. Любое производство (в первую очередь, связанное с переработкой сырья) сталкивается с проблемой борьбы с загрязнением окружающей среды. Действующее оборудование не соответствует экологическим и эргономическим требованиям (даже у нового оборудования зачастую отсутствует вторая характеристика, оно дорабатывается уже при эксплуатации на производстве). Улавливание вредных веществ (например, пыли в источнике их образования) исключает борьбусвторичными пылевыделениями (при уборке помещения), а эффективное улавливание газов исключает либо сокращает применение общеобменной вентиляции. Please register to remove this message. вентиляции, а затем результаты этих исследований сопоставить с результатами исследований,проведенных приработающей вентиляции,тоесть в оптимальном режиме.Появляющаяся при сварке электродами с меловой обмазкой пыль - это практически чистая окись железа; при сварке качественными электродами пыль содержит еще и окиси марганца, хромаи никеля, а также фтористые соединения (таблицы 6.1 и 6.2). При сварке электродами, в обмазке которых содержится большое коли-чествосоединениймарганца,предельнодопустимаянормаэлектросвароч-ной пыли устанавливается в зависимости от содержания в ней окиси марганца; для электродов марки ЦМ-7 - это 4 мг/м3, УОНИ-13 - до 10 мг/м3. Please register to remove this message. этом расстояние от всасывающих отверстий до мест сварки должно быть не менее 5 м. Детали таких размеров, как правило, укладываются на место сварки краном, поэтомудля удаления газов и пыли, образующихся при сварке, рекомендуется устанавливать поворотное устройство с двусторонней панелью равномерного всасывания (см. рис. Двусторонняя панель, установленная в середине свариваемой детали, способна удалять пыль и газы, образующиеся в любом месте детали при сварке.Это подтверждается состоянием воздушной среды в производственных зданиях дробильно-сортировочных фабрик, горнообогатительных комбинатов, предприятий черной и цветной металлургии, где превышение ПДК на рабочих местах в ряде случаев составляет десятки и сотни раз. До настоящего времени отсутствовали надежные методы расчета количества удаляемого воздуха, принимающие во внимание количественные показатели,например, наличиеразличных компонентов вредных веществ, втомчислегазовойсоставляющейвудаляемомвоздухе.Отсутствиетеоре-тически обоснованных методов приводило либо к завышению количества удаляемого воздуха, либо к его занижению. Проведенные теоретические исследования закономерностей взаимодействия сыпучего материала и воздуха при различных видах перегрузок позволили предложить обоснованный метод расчета количества удаляемого воздуха для пылящего материала. Авторомобобщен имеющийсяопыт инамеченыпутирешениярядапро-блемлокализациивредныхвыделенийвпроизводственныхусловиях:метод расчета количества удаляемого воздуха от пылящего оборудования; метод расчета количества удаляемого воздуха от теплогазоисточников с учетом подвижностивоздухаигазовойсоставляющей;конструкциивытяжныхзон-тов,позволяющиеприсокращенииколичестваудаляемоговоздухадобиться высокой эффективности улавливания вредных выбросов, а также технические решения местных отсосов, например, от оборудования индукционных дуговых сталеплавильных печей, конвертеров; схемы компоновки вытяж-нойвентиляциисобработкойудаляемоговоздухадонормируемыхпарамет-ров.Такжесозданысистемыместнойвентиляцииполировальных станкови оборудования, предотвращающие конденсацию и обледенение вытяжных шахт и др.; рассмотрены конструкции аспирационных укрытий и местных отсосов, используемых при переработке сыпучего материала. Метод расчета количества удаляемого воздуха от теплогазовыделяющего оборудования и конструктивное исполнение местных отсосов позволяют снизить количество удаляемого воздуха в полтора-два раза при повышении эффективности работы локализующих устройств, а значит, сделать их более компактными и удобными в работе, при этом учесть и использовать для решения задачи подвижность воздушной среды вблизи локализующего местного отсоса.
Вывод
Промышленная вентиляция является основой создания нормируемых параметров воздушной среды внутри и снаружи промышленных и гражданских зданий.
Анализ состояния процессов улавливания пыле- и теплогазовыделений в плавильных,термических, сварочных цехов, горнообогатительных комбинатов, дробильно-сортировочных фабрик, предприятий машино-строения, строительной индустрии и других отраслей промышленности показывает, что эти проблемы до сих пор полностью не решены.
Это подтверждается состоянием воздушной среды в производственных зданиях дробильно-сортировочных фабрик, горнообогатительных комбинатов, предприятий черной и цветной металлургии, где превышение ПДК на рабочих местах в ряде случаев составляет десятки и сотни раз.
Основными причинами такого состояния является низкая эффективность работы систем местной вытяжной вентиляции изза того, что зачастую удаляется не оптимальное количество воздуха, а применяемые аспирационные укрытияи местные отсосы несоответствуют современным требованиям, очистка же производственных выбросов работает с низкой эффективностьюизагрязняетвоздушныйбассейнвнепроизводственных помещений.
Сложность trialчается еще и в том, что технологический процесс практически в любом оборудовании не стационарен, а само оборудование или его элементы подвижны, то есть перемещаются в технологическом прtrialе.
До настоящего времени отсутствовали надежные методы расчета количества удаляемого воздуха, принимающие во внимание количественные показатели,например, наличиеразличных компонентов вредных веществ, втомчислегазовойсоставляющейвудаляемомвоздухе.Отсутствиетеоре-тически обоснованных методов приводило либо к завышению количества удаляемого воздуха, либо к его занижению. В первом случае происходит завышенный унос вредных веществ (сырья) в системувытяжной вентиляции, а во втором - их выброс в производственное помещение, что ухудшает условия труда в цехе и затрудняет обработкуудаляемого воздуха.
Проведенные теоретические исследования закономерностей взаимодействия сыпучего материала и воздуха при различных видах перегрузок позволили предложить обоснованный метод расчета количества удаляемого воздуха для пылящего материала.
Теоретические положения предложенных методов расчета количества удаляемого воздуха подтверждены экспериментальными исследования-мивлабораторныхусловияхииспытанынапроизводстве.Благодаряэтому разработаны рациональные локализующие устройства в виде вытяжных
359
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
зонтов, кабинных и аспирационные укрытий, а также аппараты по обработке удаляемого воздуха.
При рациональной компоновке всей вытяжной системы это позволяет правильно выбрать локализующее устройство, взаимное расположение его рабочегосеченияиисточникапылетеплогазовыделенийсучетомзакономер-ностейихразвития,обеспечитьфиксированныйучетколичестваудаляемого воздухапривсехрежимахработыипредусмотретьвыбораппаратаобработ-ки удаляемоговоздуха свозможной утилизацией уловленного сырья.
Авторомобобщен имеющийсяопыт инамеченыпутирешениярядапро-блемлокализациивредныхвыделенийвпроизводственныхусловиях:метод расчета количества удаляемого воздуха от пылящего оборудования; метод расчета количества удаляемого воздуха от теплогазоисточников с учетом подвижностивоздухаигазовойсоставляющей;конструкциивытяжныхзон-тов,позволяющиеприсокращенииколичестваудаляемоговоздухадобиться высокой эффективности улавливания вредных выбросов, а также технические решения местных отсосов, например, от оборудования индукционных дуговых сталеплавильных печей, конвертеров; схемы компоновки вытяж-нойвентиляциисобработкойудаляемоговоздухадонормируемыхпарамет-ров.Такжесозданысистемыместнойвентиляцииполировальных станкови оборудования, предотвращающие конденсацию и обледенение вытяжных шахт и др.; рассмотрены конструкции аспирационных укрытий и местных отсосов, используемых при переработке сыпучего материала.
Предлагаемый автором метод расчета универсален, с его помощью можно рассчитывать объемы удаляемого воздуха при любых видах перегрузочных узлов любого сыпучего материала (конвейерный транспорт, гравитационный - скипы, смесители и пневмотранспорт). При этом базовые положения этого расчета позволяют не только выбирать аспирационные укрытия, но и разрабатывать оптимальные конструкции.
Такой принципрасчетаиконструктивногоисполнения,например, при перегрузках сыпучего материала позволяет предложить аспирационные укрытия, в которых расход удаляемого воздуха сокращается в два раза, а концентрация пылевидных частиц - в четыре.
Предложенныеконструктивныерешенияместных локализующихуст-ройств являются первой ступенью обработки удаляемого воздуха, что упрощает дальнейшую транспортировку и обработку.
Метод расчета количества удаляемого воздуха от теплогазовыделяющего оборудования и конструктивное исполнение местных отсосов позволяют снизить количество удаляемого воздуха в полтора-два раза при повышении эффективности работы локализующих устройств, а значит, сделать их более компактными и удобными в работе, при этом учесть и использовать для решения задачи подвижность воздушной среды вблизи локализующего местного отсоса.
360
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
Авторомразработанымногоступенчатыеуниверсальныепылегазоуло-вители - «промышленные противогазы», - обрабатывающие удаляемый воздух до уровня ниже ПДК и работающие в режиме рециркуляции.
Универсальный пылегазоуловитель и автономный аппарат обработки сварочной аэрозоли можно использовать как при обработке удаляемого воздуха от технологического процесса или технологического оборудования, так и при создании нормируемого микроклимата на рабочих местах с повышенным содержанием вредных веществ, например, в кабинах крановщиков металлургических заводов, на рабочих местах операторов или в иных замкнутых пространствах.
Основным достоинством предлагаемых методов расчета количества удаляемого воздуха является теоретическая обоснованность и экспери-ментальнаяпроверкавлабораторныхипроизводственныхусловиях.При этомтехническиерешениялокализующихустройстввыполненынауровне лучших отечественных и зарубежных образцов, защищены авторскими свидетельствами и патентами, внедрены на производстве.
Экономическая и экологическая оценки позволяют проводить расчет на стадии проектирования, и в процессе эксплуатации.
Как показывают расчеты и практика внедрения новых технических решений, их окупаемость возможна в течение полутора-двух лет.
361
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
Список литературы
1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Наука, 1967. - 824 с.
2. Алиев Г. М-А. Техника пылеулавливания и очистка промышленных газов: Справочник. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.
3. А.с. 229807 СССР. Напыльник конвертерных печей. Бутаков С.Е., Бекчурин В.Г. - БИ 1968, № 33.
4. А.с. 392130 СССР. Напыльник медеплавильного конвертера. Яценко П.В., Шуваев В.Т., Засыпкин Н.С. и др. - БИ 1978, № 32.
5. А.с. 916571 СССР. Напыльник конвертера. Печерский А.В., Халемс-кий А.М., Сотников Г.М. и др. БИ 1982, № 12.
6. А.с. 125640 СССР. Устройство для отсоса газов от плавильной печи. Хватов Г.Ю., Куликова Н.Г., Попов В.Б. БИ 1986, № 31
7. А.с. 350871 СССР. Аспирационное укрытие. Логачев И.Н., Колесник Н.П. БИ 1972, № 26.
8. А.с. 524920 СССР. Аспирационное укрытие мест загрузки ленточных конвейеров. Килин П.И., Шапотайло В.И. Заявка № 2087845/03 от 23.12.1974. Опубл. 15.08.1976 / БИ - 1976. - № 30. С. 88
9. А.с. № 982984 СССР. Бункерное устройство. Вилисов Г.В., Шапотайло В.И., Килин П.И. и др. Заявка 3001551/28-13 от 10.11.1980. Опубл. 23.12.1982 / БИ. - 1982. - № 47. С. 75.
10. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. Изд. 4-е. М.: Профиздат, 1990. - 448 с.
11. Богословский В.Н., Новожилов В.И., Симаков Б.Д. и др. Отопление и вентиляция. Ч. 2, Вентиляция. М.: Стройиздат, 1976. - 439 с.
12. Бутаков С.Е. Основы вентиляции горячих цехов. - Свердловск, Металлургия, 1962. - 286 с.
13. Временная типовая методика определения экологической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценка экологического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. - М.: Экономика, 1986. - 100 с.
14. Горбис З.Р. Теплообмен и гидродинамика дисперсных сквозных потоков. М.: Энергия, 1970. - 424 с.
15. Госстрой СССР. Временные указания по расчету объемов аспирируемого воздуха от укрытий мест перегрузок при транспортировании пылящих материалов. А3-611. - М., 1973. - 32 с.
16.ГУХМАНА.А.Введениевтеориюподобия.-М.:Высшаяшкола,1967. - 364 с.
17. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.
362
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
18. Каменев П.И. Отопление и вентиляция. - Ч. II: Вентиляция. - М.: Стройиздат, 1964. - 472 с.
19. Килин П.И. Местная вентиляция на металлургических предприятиях. - М.: ЦНИИЭИЦМ. 1994. - 90 с.
20.Килин П.И.Местнаявытяжнаявентиляция.Расчет,устройство, экологическое и экономическое обоснование. - Екатеринбург: УРГАПС, 1997. - 221 с.
21. Килин П.И. Методы борьбы с пылегазовыделениями на дробильно-сортировочных фабриках и горнообогатительных комбинатах / Охрана труда и техника безопасности. - М.: ЦНИИЭИЦМ, 1992. - Вып. 1. - 32 с. 22. Килин П.И. Местная вытяжная вентиляция плавильных, термических цехов металлургических предприятий. Охрана труда и техника безопасностинапредприятияхцветнойметаллургии.-М.:ЦНИИЭИЦМ, 1992. - Вып. 2. - 24 с.
23. Килин П.И. Расчет и устройство аспирации перегрузочных узлов сыпучего материала. - Екатеринбург, УРГУПС. - 2004. - 46 с.
24. Килин П.И., Рогова Т.Н. Расчет и устройство вытяжных зонтов. Екатеринбург: УРГУПС, 2005; - 54 с.
25. Максимов Г.А., Дерюгин В.В. Движение воздуха при работе систем вентиляции и отопления. - Л.: Стройиздат, 1972. - 102 с.
26. Методические указания по оздоровлению воздушной среды в плавильных цехах медно-никелевого производства, расположенных в условиях сурового климата / Килин П.И., Корзон А.И., Самылкина Н.А. и др. Свердловск: ВНИИОТ ВЦСПС, 1981. - 68 с.
27. Методические рекомендации по аспирации технологических процессов предприятий цветной металлургии. Золотоизвлекательные фабрики / Олифер В.Д., Рабинович В.Б., Платонов А.М. - Свердловск: ВНИ-ИОТ ВЦСПС. - 1985 - 66 с.
28. Методические рекомендации по предотвращению средств теплозащиты, отопления и вентиляции зданий локомотивных и вагонных депо. - М.: ВНИИТС, 1982. - 122 с.
29.МИХЕЕВМ.А.Основытеплопередачи.-М.-Л.:Госэнергоиздат,1949. - 396 с.
30. Нейков О.Д., Логачев И.Н. Аспирация и обеспыливание при производстве порошков. Изд. 2-е. - М.: Металлургия, 1984. - 384 с.
31. Пат. № 1800240 СССР. Вытяжной зонт для местного отсоса. Килин П.И. Заявка 4934379/29 от 05.05.1991. Опубл. 07.03.1993 / БИ. - 1993. - № 9. - С. 113.
32. Пат. № 1489865 СССР. Вытяжной зонт для местного отсоса. Килин П.И. Заявка 4297155/28-12 от 11.08.1987. Опубл. 30.06.1987. / БИ. - 1989. - № 24. - С. 59.
363
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
33. Пат. № 1560296 СССР. Устройство для обеспыливания смесителя. Килин П.И., Шапотайло В.И., Дроздов П.А. Заявка 43460000/23 от 10.11.1987. Опубл. 30.04.1990 / БИ. - 1990. - № 16. - С. 45.
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
61. Пат. № 2212593 Россия. Передвижной агрегат по улавливанию и очистке воздуха от сварочных аэрозолей. Килин П.И., Килин К.П., Безроднова Е.Г. Заявка 2002102288/06 от 25.01.2002. Опубл. 20.09.2003 /БИ № 26. - С. 610.
62. Пат. 2205779 Россия. Устройство аспирации емкостей при заг-рузкесыпучихматериалов.КИЛИНП.И.,ПУГОВКИНА.В.Заявка2001129659/ 13 от 01.11.2001. Опубл. 10.06.2003, БИ № 16.
63. Перегуд Е.А., Горелик Д.О. Инструментальные методы контроля загрязнения атмосферы. - Л.: Химия, 1981. - 284 с.
64. Писаренко В.Л., Рогинский М.Л. Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве. - М.: Машиностроение, 1981. - 120 с.
65. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. - М.: Машиностроение, 1976. - 502 с.
66. Посохин В.Н. Расчет местных отсосов от тепло- и газовыделяющего оборудования. - М.: Машиностроение, 1984. - 160 с.
67. Пыжов С.К. Состояние, перспективы развития и техникоэконо-мическиепоказателипроизводствамедизарубежом.-М.:ЦНИИЭИЦМ, 1988. - 200 с.
68. Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов. - М.: Машиностроение, 1964. - 704 с.
69. Справочник по пыле- и золоудалению. Под общ. ред. А.А. Русанова / М.: Энергия, 1983. - 312 с.
70.Справочникпроектировщика.Вентиляцияикондиционированиевоз-духа. Под ред. И.Г. Староверова. 2-еизд. - М.: Стройиздат,1977. -502 с. 71. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства: Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: Стройиздат, 1992.
72. Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии. - М.: Металлургия, 1977. - 328 с.
73. Требования к конструкциям и расчету теплогазоулавливающих устройств (местных отсосов) металлургической промышленности. Килин П.И.,Савельев Ю.Л., Иванов Ю.А. и др. - Свердловск: ВНИИ-ОТ, 1981. - 52 с.
74. Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. - М.: Наука, 1964. - 816 с.
75. Фролов В.В. Теория сварочныхпроцессов. - М.:Высшая школа,1988 - 559 с.
76. Халецкий И.М. Вентиляция и отопление заводов черной металлургии: Справочник. - М.: Металлургия, 1981.
77. Шапотайло В.И., Килин П.И. Устройства местной промышленной вентиляции. - Красноярск: Стройиздат, 1991. - 128 с.
78. Шенк Х. Теория инженерного эксперимента. - М.: Мир, 1972.
366
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
79. Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. - М.: Стройиздат, 1978. - 144 с.
80. Эльтерман В.М. Вентиляция химических производств. - М.: Химия, 1980. - 288 с.
81. Юдашкин М.Я. Очистка газов в металлургии. - М.: Машиностроение 1976 - 384 с.
367
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
ГЛАВА I. Принципы расчета и устройства промышленной вентиляции .........................................................................5
1.1. Общие сведения о вентиляции.............................................................5 1.1.1. Основные понятия и термины...........................................................6
1.2. Основные законы термодинамики и термодинамические процессы........................................................................................................... 11
1.3. Основные формулировки второго и третьего законов термодинамики ......................................................................................................16
1.4. Методологические основы расчета приточно-вытяжной вентиляции.........................................................................................................19
1.5. Методологические вопросы экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях ...............................24
1.6. Система основных уравнений процессов тепло- и воздухообмена при обеспыливании технологических узлов и оборудования .........24
1.7. Моделирование процесса теплообмена.............................................26 1.8. Основные положения теории подобия ..............................................28
ГЛАВА II. Местная вытяжная вентиляция от пылящего оборудования.....................................................................................33
2.1. Основные закономерности взаимодействия сыпучего материала и воздуха ..............................................................................................33
2.2. Экспериментальные исследования процессов обеспыливания мест загрузки сыпучими материалами ленточных конвейеров и скипов ................................................................................................................43
2.2.1. Методы испытания аспирационных устройств.............................53
2.3. Расчет количества удаляемого воздуха при аспирации перегрузочных узлов сыпучего материала.....................................................58
2.3.1. Примеры расчета оптимального количества воздуха, удаляемого от укрытий мест загрузки ленточных конвейеров....................63
2.4. Конструкции аспирационных укрытий и компоновка систем аспирации............................................................................................69
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
2.4.1.Конструкцииаспирационныхукрытийперегрузочныхузловкон-вейерного транспорта .......................................................................69
2.4.2. Схемы компоновки аспирационных систем загрузки скипов и смесителей ........................................................................................77
2.4.3. Расчет экономической эффективности при аспирации чашечного смесителя 15104М Волковысского завода литейного оборудования..........................................................................................84
2.4.4. Аспирация бункеров и емкостей при загрузке сыпучих материалов пневмотранспортом.................................................................86
2.5. Аспирация бункеров при загрузке катучими конвейерами-автостеллами...............................................................................................89
2.5.1. Аспирация катучих конвейеров-автостелл в узлах разгрузки сыпучего материала в бункера........................................................90
ГЛАВА III. Местная вытяжная вентиляция от пылетеплогазовыделяющего оборудования ........................................ 95
ГЛАВА IV. Местная вытяжная вентиляция от оборудования металлургических предприятий и термических цехов .................................................................................... 146
4.2. Пути решения местной вытяжной вентиляции от конвертеров....159
4.3. Устройство местной вытяжной вентиляции от различных видов оборудования.....................................................................................182
4.3.1. Местная вентиляция центробежных литейных машин крупногабаритных отливок .......................................................................182
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
4.3.2. Уплотняющее устройство загрузочного проема шахтной печи .186
6.1. Анализ существующих технических решений приточно-вытяжной вентиляции ..................................................................................240
6.2. Анализ технологического процесса сварки ....................................251
6.3. Расчет и устройство местной вытяжной вентиляции сварочных постов .................................................................................................256
ГЛАВА VII. Воздушно-тепловые завесы ........................................... 267 7.1. Основные понятия о тепловых и напорных струях .......................267 7.2. Воздушно-тепловые завесы..............................................................270 7.3. Расчет воздушно-тепловых завес.....................................................282 7.3.1. Завесы шиберного типа .................................................................282
7.4. Расчет и устройство энергосберегающих воздушно-тепловых завес....................................................................................................293
7.5. Тепловой режим смотровых канав, обслуживающих транспортные средства................trial..................................................................302
ГЛАВА VIII. Аппараты и устройства обработки загрязненного воздуха .............................................................................305
8.1. Классификация и устройство очистных аппаратов .......................305 8.2. Очистные аппараты, рекомендуемые для внедрения.....................319
Created with NOVAPDF Printer (www.NOVAPDF.com). Please register to remove this message.
ГЛАВА IX. Экологическое и экономическое обоснования промышленной вентиляции ................................................. 335
9.1. Оценка эффективности работы промышленной вентиляции .......335
9.3. Местная вытяжная вентиляция и ее экологическая и экономическая значимость........................................................................341
9.4. Примеры расчета экономической эффективности различных устройств местной вытяжной вентиляции ...........................................351