Дослідження та розробка засобів обезпилювання на цементних заводах Йорданії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти україни

Криворізький технічний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.26.01 -"Охорона праці"

Дослідження та розробка засобів обезпилювання на цементних заводах Йорданії

Врейкат Абдель Кхалех Ібрагім

Кривий Ріг 1999

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Донбаському гірничо-металургійному інституті, Міністерства освіти України

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент Давиденко Володимир Андрійович Донбаський гірничо-металургійний інститут, завідувач кафедри

Офіційні опоненти - доктор технічних наук, старший науковий співробітник Швидкий Микола Іванович, Український державний науково-дослідний інститут безпеки праці та екології у гірничорудній та металургійній промисловості, директор

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Храмцов Володимир Олексійович, Криворізьке відділення морської геології і осадочного рудоутворення НАН України, заступник начальника відділу

Провідна установа - Інститут геотехнічної механіки (ІГТМ) НАН України м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться «25» червня 1999 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.09.052.02 в Криворізькому технічному університеті за адресою: 342002, м. Кривий Ріг, вул. Пушкіна, 37.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Криворізького технічного університету (342002, м. Кривий Ріг, вул. Пушкіна, 37).

Автореферат розісланий "22" травня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, професор Фаустов Г.Т.

1. Загальна характеристика роботи

пиловловлювач цементний вихровий

Актуальність роботи. Цементна промисловість належить до низки галузей, небезпечних за пиловим чинником. На цементних заводах Йорданії, завдяки запровадженню високоефективних пиловловлюючих комплексів, які мають електрофільтри, рукавні фільтри, циклони та ін., в 1989 році концентрації пилу на робочих місцях не перевищували регламентованих рівнів.

В останні роки через збільшення попиту на цемент як в Йорданії, так і в сусідніх країнах Близького Сходу, були проведені заходи, щодо інтенсифікації виробничих процесів на Аль-Фукайському та Аль-Рашадійському цементних заводах. Внаслідок цього різко збільшилось виробництво цементу порівняно з 1989 роком. У 1997 році в Йорданії вироблялося вже близько 4 млн. т цементу.

В умовах майже триразового збільшення обсягів цементу, що вироблявся, природно, збільшився рівень пиловиділення в робочі зони заводів. І, якщо в цехах та на дільницях, які мали організовані джерела викидів пилу, запиленість хоч і підвищилась, але не перевищила ГДК, то у виробничих підрозділах з неорганізованими джерелами викидів, де засоби знепилювання відсутні (цех готової продукції та дільниця транспортування сировини), концентрації пилу перевищили ГДК у 5 разів і більше.

Актуальність роботи в умовах, що склалися, обумовлена необхідністю вдосконалення існуючих і створення нових високо ефективних засобів пилоподавлення, дозволяючих зменшити концентрації пилу до рівня, який виключає можливість виникнення пневмоконізонебезпечних ситуацій у підрозділах цементних заводів з неорганізованими джерелами викидів в умовах інтенсифікації виробництва.

Мета роботи полягає у створенні нормальних санітарно-гігієнічних умов праці на робочих місцях виробничих підрозділів цементних заводів Йорданії з неорганізованими джерелами пиловиделення.

Ідея роботи полягає у відсмоктуванні і осіданні дрібнодисперсного пилу вихровими пиловловлювачами у місцях його утворення.

Наукові положення, що виносяться на захист:

1. Встановлені залежності концентрації пилу від швидкості вітру на різній відстані від кар'єру, а для цеху готової продукції встановлено залежність зниження концентрації пилу в повітрі відносно відстані від джерела пилоутворення.

2. Визначені закономірності формування пилового стану й розповсюдження пилових потоків в умовах богатоосередкового пилоутворення в цеху готової продукції.

3. Ефективність пиловловлювання до 91,2-95,7% в цеху готової продукції в місцях скидування мішків цементу з конвейєра досягається шляхом всмоктування пилового факелу (з циклічністю викиду 6 с) пиловловлюючим апаратом з подачею пилоповітряного потоку у вихровий пиловловлювач, в якому вторинний газ подається через сопла під кутом 25-270, а лопатки завихрювача встановлені під кутом 450 при співвідношенні розходу вторинного газу до первинного рівному 0,6.

Достовірність наукових положень і висновків, наведених у дисертаційній роботі підтверджується: використанням апробованих методів аналітичних, лабораторних і промислових досліджень, обгрунтованим і досить великим обсягом промислових і лабораторних досліджень, коректністю постановки задач дослідження, погодженістю і задовільною збіжністю результатів аналітичних досліджень залишкових концентрацій пилу й ефективності пилопригнічення, позитивними наслідками промислової перевірки впровадження розроблених засобів знепилювання.

Наукова новизна роботи:

Встановлені функціональні залежності ефективності пилопригнічення дрібнодисперсних частинок цементного пилу вихровими пиловловлювачами від кута установлення сопел вторинного газу й лопаток завихрювача, відношення витрати вторинного газу до первинного, а також місце розміщення вхідного патрубка відносно осередка пилоутворення.

Розкриті особливості керування залишковою запиленістю повітря в умовах багатоосередкового пиловиділення дрібнодисперсного пилу в цеху готової продукції за допомогою вихрових пиловловлювачів.

Встановлені залежності пневмоконізонебезпечності робочих місць дільниці транспортування сировини від швидкості вітру.

Практичне значення роботи полягає в обгрунтуванні способу вибору оптимального місця знаходження обслуговуючого персоналу дільниці транспортування сировини за пиловим чинником при несприятливих метеорологічних умовах; розробці способу нормалізації санітарно-гігієнічних умов праці за допомогою удосконалених вихрових пиловловлювачів при підвищеному завантаженні конвейєрних ліній у цеху готової продукції; розробці рекомендацій щодо раціонального розміщення вихрових пиловловлювачів в умовах багатоосередкового пилоутворення.

Реалізація та впровадження наслідків роботи. Наслідки дисертаційних досліджень і отримані розробки впроваджені на дільниці транспортування сировини, бункерному ангарі й цеху готової продукції Аль-Фукайського цементного заводу Йорданії, де концентрації пилу зменшені до безпечного рівня. Розрахований економічний ефект, отриманий за рахунок зменшення запиленості повітря й повторного використання вловленого цементного пилу, становить 13150 доларів США на рік.

Особливий вклад здобувача.

Проведення досліджень, аналіз та обробка їх результатів щодо визначення оптимальних параметрів і конструктивних елементів вихрових пиловловлювачів.

Обґрунтовані кути установлення сопел камер вторинного газу й завихрювачів.

Розробка часового регламенту виходу робітників до осередків пилоутворення в бункерному ангарі після припинення розвантажування сировини.

Установлені пневмоконізонебезпечні площі робочих зон дільниці транспортування сировини при різних швидкостях і напрямах вітру.

Розробка конструкцій бункера для вловлювання цементного пилу, який повторно використовується у виробництві.

Установлена залежність зменшення запиленості повітря між осередками пиловиділення і кількістю цементного пилу, який випадає з повітряного потоку.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на науково-технічних конференціях Донбаського гірничо-металургійного інституту (м. Алчевськ, 1997-1999 роки), а також на технічній раді Аль-Фукайського цементного заводу (1998 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 4 наукових праці.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 4 розділів і висновку, викладених на 144 сторінках машинописного тексту, включаючи 14 рисунків, 17 таблиць, список літератури із 75 найменувань і додатка на 10 сторінках.

2. Основний зміст роботи

Розділ 1. Аналіз стану запиленості повітря при виробництві цементу в Йорданії. Основними джерелами пилоутворення цементних заводів Йорданії є конвейєрні лінії, по яких транспортується сировина й готова продукція, місця їх пересипання, навантаження й розвантаження, дробильні установки, печі випалювання клінкеру, кульові млини для помелу та ін.

Конвейєрні лінії для транспортування сипкої сировини (вапняку) з'єднують видобувні кар'єри з цементними заводами. Основними чинниками, які визначають запиленість повітря в робочих зонах дільниці є швидкість вітру й віддаленість транспортованої сировини від кар'єру.

Мінімальне пиловиділення при цьому становить 7-10 г/т, а максимальне - 50-52 г/т.

У бункерному ангарі при розвантажуванні сировини з автосамоскидів запиленість повітря перевищує ГДК в 50 разів і більше, при надходженні сипкої сировини до бункера із стрічкових конвейєрів концентрації пилу досягають значень 270-450 мг/м3 і при сукупному розвантаженні сировини - 1500 мг/м3 і більше, що значно перевищує ГДК.

Найбільш суттєвими джерелами пиловиділення цементних заводів є печі для випалювання клінкеру. При сухому способі виробництва, застосованому в Йорданії, кількість сухих запилених газів, які виносяться з печей, на 25-40% менше, ніж при мокрому способі. При цьому маса дрібнодисперсного пилу, що виділяється, становить 50-120 кг на 1 т клінкеру.

Сушильні барабани сировини й добавок виділяють пил, який відрізняється підвищеним вологовмістом (температура точки роси 400-600С) і широким діапазоном коливань концентрації аерозолю (15-70 г/м3).

Колосникові холодидьники клінкеру викидають на 1 т клінкеру 1,1-1,8 т сухої газо-повітряної суміші, яка містить 7-10 кг пиловидних клінкерних частинок, що відрізняються високим вмістом грубодисперсних фракцій (80% частинок розміром понад 5 мкм).

Якщо порівняти джерела пилоутворення цементних заводів Йорданії, то слід відзначити, що понад 80% пилу, що викидається, виділяється печами випалювання, що обертаються.

На підставі цього можна зробити висновок, що що практично всі підрозділи цементних заводів Йорданії мають інтенсивність пиловиделення, при якій рівень запиленості повітря перевищує ГДК, і виконання технічних операцій і процесів можливе лише при наявності високоефективних засобів пилопригнічення.

Для боротьби з пилом на цементних заводах Йорданії застосовуються наступні заходи: укриття місць з можливим інтенсивним пиловиделенням, герметичні кабіни для обслуговуючого персоналу в місцях з високими концентраціями пилу, рукавні фільтри, електрофільтри, циклони, витяжна вентиляція та ін. Ці заходи використовуються як автономно, так і комплексно, поєднуючись один з одним. У місцях, де пиловиділення в робочі зони незначне, за необхідності використовуються індивідуальні засоби захисту органів дихання.

Дослідження запиленості повітря на робочих місцях виробничих підрозділів цементних заводів Йорданії дозволило встановити, що в умовах застосування вищевказаних засобів знепилювання концентрації пилу не перевищують ГДК. Перевищення регламентних рівней запиленості спостерігається нечасто при порушенні правил експлуатації пиловловлюючих агрегатів.

У виробничих підрозділах з неорганізованими джерелами пиловиділення (дільниця транспортування сировини й цех готової продукції) заходи щодо боротьби з пилом відсутні. При обсягах виробництва цементу до 1 млн. т на рік це виправдовує себе, тому що концентрації пилу на робочих місцях лише іноді незначно перевищують ГДК і пневмоконізонебезпека в цих випадках легко усувається за допомогою індивідуальних засобів захисту органів дихання. Однак в умовах інтенсифікації виробництва на цементних заводах ці заходи не дозволяють забезпечити нормальні санітарно-гігієнічні умови праці за пиловим чинником.

Розділ 2. Дослідження умов праці за пиловим чинником у цехах Аль-Фукайського цементного заводу.

Аль-Фукайський цементний завод є найбільшим в Йорданії, випускаючи близько 60% усього обсягу цементу, що виробляється в країні. Він оснащений сучасним японським, німецьким, італійським обладнанням. За останні роки через попит на цемент, що збільшився, виробничі процеси були інтенсифіковані, в результаті чого обсяги вироблюваного цементу збільшились порівняно з 1989 роком майже в 3 рази й досягли в 1997 році 2,25 млн. т на рік. У цих умовах різко змінились і санітарно-гігієнічні умови праці за пиловим чинником на робочих місцях підрозділів заводу. Тому дослідження запиленості повітря в робочих зонах являє певний практичний і соціальний інтерес.

Для проведення досліджень запиленості повітря були проаналізовані існуючі способи вимірювання концентрацій пилу на робітничих місцях. У результаті цього було встановлено, що відповідно до умов на цементних заводах Йорданії найбільш прийнятливим є ваговий спосіб. Він відрізняеться високою точністю вимірювання й виключає вплив хімічної та дісперсної сполук пилу на результат, що визначається.

При цьому пробовідбір доцільно робити на фільтри АФА з гідрофобного полімерного матеріалу ФПП-15 з площею фільтрації 10Ч10-4 м2 і 18Ч10-4 м2, що дозволяє поряд з визначенням загальної концентрації пилу встановлювати й концентрацію пилових частинок будь-якого фракційного діапазону.

Для скорочення часу одиничного пробовідбору, що дуже важливо при великих обсягах досліджень, автором запропонована методика вимірювання концентрації пилу з ізоляцією фільтра в алонжі. З цією метою запропоновані формули для визначення мінімально можливої тривалості відбору пилової проби.

Для фільтра АФА-ВП-20

t=300Ч(Cn)-1, (1)

для фільтра АФА-ВП-10

t=150Ч(Cn)-1, (2)

де Cn - концентрація пилу, виміряна експрес-пиломірами до початку досліджень, мг/м3.

Оскільки в Йорданії встановлено подвійний регламент запиленості повітря на робочих місцях цементних заводів, а саме 10 мг/м3 для загальної концентрації пилу і 5 мг/м3 для концентрації пилу з розмірами частинок менше 10 мкм, то поряд з вимірюванням загальної запиленості повітря виконувались дослідження дисперсного складу промислового пилу. Для цієї мети використовувався аерометричний седиментатор, відмітною особливістю якого є порівняно невелика тривалість дисперсного аналізу, яка в 6-20 разів менша порівняно з іншими методами. Крім того, цей спосіб дозволяє застосовувати для дисперсного аналізу фільтри, що раніше використовувались для визначення загальної запиленості повітря. Це дає можливість паралельно в кожній точці пробовідбору при необхідності установлювати як загальну концентрацію пилу, так і концентрацію дрібнодисперсних її фракцій (менше 10 мкм) розраховану з виразу

СТП=0,01ЧСЧnТП, (3)

де С -загальна запиленість повітря, мг/м3; nТП - вміст дрібнодисперсних частинок пилу в повітрі,%.

Дослідження запиленості повітря на дільниці транспортування виконувались на робочих місцях по всій довжині стрічкового конвейєра в межах території заводу (150 м). У результаті цього було встановлено, що загальна запиленість повітря залежно від швидкості вітру змінюється в широких межах (1-70 мг/м3). При цьому при швидкості вітру 4 м/с і більше перевищення ГДК досягає 7.

Для вибору оптимальних санітарно-гігієнічних умов праці за пиловим чинником у робочих зонах ділянці транспортування сировини при різних напрямах і швидкостях вітру на підставі результатів досліджень були одержані залежності концентрації пилу від швидкості вітру (рис. 1-3), які дозволяють вилучити пневмоконізонебезпечність робочих місць.

Дослідження запиленості повітря в бункерному ангарі показали, що при розвантаженні сипкої сировини автосамоскидами і конвейєрами концентрації пилу перевищують ГДК в десятки разів, а при сукупному розвантаженні - в 100 разів.

При такому пиловому стані в приміщенні бункерного ангара обслуговуючий персонал знаходиться в ізольованих кабінах з мікрокліматом, тому такі високі концентрації пилу не являють для них пневмоконізонебезпеки. Проблема виникає лише при виході робітників з кабіні в місця колишніх осередків запиленості через відсутність чіткої часової регламентації їх виходу з ізольованих місць. У результаті цього вони потрапляють при виконанні різного роду робіт у місця, де залишкова запиленість повітря перевищує ГДК в 1,1-1,3 разу, хоч і не тривалий час.

Для вирішення цієї проблеми на підставі отриманих результатів досліджень була встановлена чітка часова регламентація виходу робітників з ізольованих кабін, яка становить при конвейєрному розвантаженні сировини 5-7 хв.; при розвантаженні сировини автосамоскидами - 7-10 хв. і при сукупному розвантаженні - 10-13 хв.

Виконання цього регламенту дозволяє повністю вилучити можливість перебування робітників у пневмоконізонебезпечній атмосфері бункерного ангару як при розвантаженні сировини, так і після його припинення.

У цеху дроблення сировини концентрація пилу на робочих місцях становить 4-9 мг/м3, що нижче ГДК. Однак при несправності пиловловлюючих комплексів концентрація пилу підвищується до рівня, що перевищує ГДК в 2,5-3,9 разу. Такі ситуації спостерігаються 2-3 рази на рік і тривалість їх становить 4-6 годин, рідше 8-12 годин.

Аналогічна ситуація спостерігається і на дільниці клінкеровипалюючих печей, що обертаються, де при несправності окремих вузлів і механізмів електрофільтра на робочих місцях відбувається підвищення концентрацій пилу до 15-36 мг/м3, що вище ГДК в 1,5-3,6 разу. Такі події на дільниці звичайно відбуваються 2-3 рази на рік, при цьому сумарна тривалість пневмоконізонебезпечних ситуацій не перевищує 32 годин на рік.

У цеху готової продукції дослідження запиленості повітря виконувались біля місць скидання паперових мішків з цементом з більш високої вітки роликового конвейєра на більш низьку. Всього в цеху обладнано 6 конвейєрних роликових ліній з трьома пунктами скидання мішків на кожній из них що дозволяє проводити на нижній площадці безпосереднє їх завантаження в кузов автотранспорту.

У результаті проведених досліджень було встановлено, що в умовах інтенсифікації транспортування мішків з цементом (інтервал між скиданням зменшений до 6 с.) запиленість повітря перевищує ГДК на робочих місцях при різних режимах роботи, тобто при транспортуванні мішків по одній, двох і т.д. конвейєрних лініях.

У цих умовах застосування лише індивідуальних засобів захисту органів дихання не може ліквідувати пневмоконізонебезпечний стан на робочих місцях. Тому єдиним радикальним засобом нормалізації санітарно-гігієнічних умов праці за пиловим чинником у робочих зонах цеху є розробка і застосування високоефективних технічних засобів знепилення. При цьому ефективність пилопригнічення цих засобів повинна бути не менша 80%.

Дослідження дисперсного аналізу промислового пилу основних підрозділів цементного заводу показали, що по вмісту дрібнодисперсного пилу їх можна поділити на три групи. Перша група - це пил, який виділяється із сировини, що транспортується. У загальній масі такого пилу питома віга дрібнодисперсних частинок (менше 10 мкм) становить 28-35%. Друга група - це цементний пил, який надходить в атмосферу робочих зон із дробильних установок і випалювальних печей. Вміст дрібнодисперсних фракцій у загальній масі такого пилу коливається в межах від 43 до 58%, при середньому значенні 52,5%. Третя група - це цементний пил, який виділяється в атмосферу цеху готової продукції при перевантаженні (скиданні мішків з цементом з розміщеної вище вітки роликової лінії на розміщену нижче). Питома вага дрібнодисперсного пилу в цьому випадку становить 64-67% від загальної маси завислого в повітрі пилу.

Відносно до цього максимальне перевищення ГДК концентраціями дрібнодисперсного пилу в цеху готової продукції на робочих місцях при одночасній роботі шести конвейєрних ліній становить 6,1 проти 4,9 при замірюванні загальної запиленості повітря. Тому найбільш імовірною оцінкою санітарно-гігієнічних умов праці за пиловим чинником у цьому цеху є порівняння ГДК з концентраціями дрібнодисперсного пилу.

Таким чином для нормалізації санітарно-гігієнічних умов праці за пиловим чинником у цеху готової продукції необхідна розробка технічних засобів знепилювання з ефективністю пиловловлювання тонких фракцій пилу на рівні 90-95%.

Розділ 3. Дослідження пилових потоків і розробка пристрою для уловлювання пилу в цеху готової продукції.

Для розробки ефективних засобів пиловловлювання в цеху готової продукції необхідне вивчення і дослідження закономірності розповсюдження пилових потоків у робочий зоні приміщень. Питанням динаміки аерозолей присвячені праці: Алієва Г.М.-А., Афанасьєва І.І., Бурчакова А.С., Кіріна Б.Ф., Коузова П.А., Москаленка Е.М., Мухутдінова Р.Х., Яновського С.С. та ін. У цих працях закони руху пилового аерозолю в промислових приміщеннях аналогічні законам руху газів. Відповідно до цього змінювання концентрації пилу по довжині цеху описується виразом

, (4)

де С0 - концентрація пилу біля джерела пиловиділення, мг/м3; k - коефіцієнт осадження, показуючий, яка частина пилових частинок, що досягли стін приміщень цеху, осаджуються; R - гідравлічний радіус, м; Vs - швидкість осадження пилових частинок, м/с; V - швидкість руху середовища, м/с.

На підставі розрахунків, виконаних з цим виразом Кіріним Б.Ф. була одержана залежність відносно зниження концентрації пилу по довжині цеху при швидкості пилоповітряного потоку 1 м/с, яка подана на рис. 4. Аналогічна залежність була встановлена й Бурчаковим А.С. (рис. 5, крива 1). Аналіз цих залежностей показує, що вони мають суттєві відмінності, зумовлені видом пилу і його дисперсністю. Так на рис. 4 зниження концентрації пилу на 50% відбувається на віддалі 20 м від джерела пилоутворення, а на рис 5 (крива 1) аналогічне зниження концентрації спостерігається на віддалі 1 м.

Ураховуючи значні розбіжності в наведених даних, автором проведені дослідження запиленості повітря по довжині цеху готової продукції, на підставі яких була одержана залежність відносного падіння концентрації пилу від віддалі до джерела пиловиділення (рис. 5, крива 2). В умовах багатоосередкового пиловиділення ця залежність цілком правильна на ділянці цеху між першими і другими пунктами скидання мішків з цементом на всіх шести конвейєрних лініях. На дільницях між другими і третіми пунктами скидання мішків і третіми пунктами й виходами з цеху відносне зменшення концентрації пилу на відстані 2-2,5 м від джерела пиловиділення буде меншим 50% через пил, що надходить від попередніх джерел.

Таким чином, процес розповсюдження цементного пилу, який виділяється при скиданні мішків, відбувається таким чином. Одразу ж після скидання мішка з цементом на кожному з 18 пунктів над конвейєром на висоту 0,2-0,25 м піднімається факел пилу. При цьому пилові частинки розміщені дуже близько одна до одної, в результаті чого відбувається коагуляція деякої їх частини. Значні фракції пилу й агрегати, що утворилися в процесі коагуляції, випадають на підлогу та ролики конвейєра й просипаються вниз. Цей етап відбувається в зоні від осередку пилоутворення до місця віддалення від нього на 2-2,5 м, після чого дрібні фракції пилу, що залишилися, розповсюджуються в різних напрямках по ходу руху повітряного потоку, значно розширюючи обсяги запилення атмосфери цеху готової продукції. Аналіз одержаної залежності показує, що з позиції технічного раціоналізму найбільш вигідно виконувати відсмоктування запиленого повітря на відстані 2-2,5 м від осередку пилоутворення, де концентрація пилу нижча в 2 рази проти початкової. Однак з економічної точки зору це невигідно, тому що при цьому втрачається значна частина цементу, яка може бути повторно використана у виробництві.

Через це певний інтерес являють дослідження кількісних параметрів пилу, який виділяється при скиданні мішків з цементом. З цією метою були проведені експерименти, суть яких полягала в ізоляції утвореної пилової хмари з наступним відсмоктуванням. У результаті цього було установлено, що протягом однієї години при роботі шести конвейєрних ліній внаслідок скидання мішків виділяється близько 164 кг цементного пилу.

Відповідно до встановлених залежностей розповсюдження газопилових потоків і дисперсності завислого пилу, рівнем максимальної концентрації та кількісних показників пилу, що виділяється в цеху готової продукції, а також з урахуванням існуючих технологічних просторових умов і поставленої мети основні вимоги до розробки високоефективних пилоочисних апаратів зводяться до наступного:

Можливість досягнення високої ефективності (більше 90%) уловлювання дрібнодисперсного пилу (менше 10 мкм) при відносно невисоких початкових концентраціях (менше 100 мг/м3).

Невеликі габаритні розміри пиловловлюючих апаратів, (площа, яку займає один апарат, не повинна перевищувати 1 м2).

Можливість розміщення пиловловлюючого обладнання в безпосередній близкості від пилового факела (не більше 0,5 м).

Виключення можливості попадання у вловлюваний цементний пил сторонніх речовин (волокон від фільтрувальних матеріалів, води, масел та ін.)

Відносно невисока вартість виготовлення пиловловлюваючого обладнання, а також його монтажу та експлуатації.

Аналіз застосовуваних на цементних заводах Йорданії засобів знепилювання: електрофільтри, циклони, пилові камери, рукавні фільтри, мокрі пиловловлювачі - показав, що вони не можуть бути застосовані в цеху готової продукції.

За останні роки в практиці знепилювання стали застосовуватися вихрові пиловловлювачі, основною відмінністю яких є наявність допоміжного закручуючого газового потоку. Принципова схема роботи вихрового пиловловлювача подана на рис. 6. У вихровому апараті запилений повітряний потік закручується лопатним завіхрювачем і рухається вгору, зазнаючи при цьому додаткового впливу витікаючих із тангенціально розміщених сопел струменів вторинного газу (повітря), який у ході спірального обтікання потоку очищуваного повітря повністю проникає в нього, підвищуючи ефективність уловлювання пилу.

Досвід застосування вихрових пиловловлювачів у цехах по виробництву детергентів і гіпохлориду кальцію показав високу ефективність їх пиловловлювання по відношенню до тонких фракцій пилу, яка досягала 90% і більше.

Аналіз основних конструктивних параметрів і особливостей роботи вихрових пиловловлювачів показав, що вони відповідають усім вимогам стосовно до умов цеху готової продукції. Однак дослідження ефективності пилопригнічення при роботі таких вихрових пиловловлювачів у цеху готової продукції дозволили установити, що стосовно до цементного пилу їх ефективність пилопригнічення становить 79-83%. При такій ефективності залишкова запиленість повітря на робочих місцях перевищує ГДК при одночасній роботі 4-6 конвейєрних ліній в 1,2-1,9 разу, що не забезпечує нормальних умов праці за пиловим чинником.

Дослідження промислового досвіду використання вихрових пиловловлювачів в інших галузях промисловості показують, що основними параметрами, які впливають на ефективність пилопригнічення є: кут установлення сопел вторинного газу та лопаток завіхрювача, а також відношення витрати вторинного газу до первинного. В умовах виділення в повітря пилу детергентів і гідрохлориду кальцію при досяганні ефективності пиловловлювання 90% і більше ці параметри мали такі значення відповідно 300, 300-400 і 0,35-0,4.

З метою перевірки цих параметрів і встановлення їх оптимальних значень стосовно до цементного пилу й умов цеху готової продукції на резервній роликовій конвейєрній лінії в приміщенні ремонтного цеху, умови якого подібні до умов досліджуваного приміщення, були проведені стендові випробування.

Результати цих випробувань дозволили одержати залежності ефективності вловлювання цементного пилу від кута установлення сопел вторинного газу й лопаток завіхрювача, а також витрати вторинного газу до первинного, які описуються такими виразами відповідно

Е = 104,95 - 0,36Чa, (5)

де a - кут установлення сопел вторинного газу,

Е = 88,87 + 0, 084Чb, (6)

де b - кут установлювання лопаток завіхрювача,

Е = 86,3 + 10,06Ч, (7)

де Q - кількість пилогазової суміші, що надійшла до вихрового пиловловлювача від місця пилоутворення, м3/год; Qп - кількість газу (повітря), яка додатково надійшла до апарату через сопла, м3/год.

Одержані залежності правильні в діапазонах величин відповідно: 25-500, 20-450 і 0,25-0,65.

На підставі результатів проведених стендових випробувань було встановлено, що ефективність пилопригнічення досягає 96% і більше при розміщенні сопел вторинного газу під кутом 25-270, лопаток завіхрювача - під кутом 450 і відношенні витрат вторинного газу (повітря) до первинного, що дорівнює 0,6.

Крім цього на цьому ж стенді були проведені дослідження щодо вибору місця для установлення забірного пристрою запиленого повітря. Було встановлено, що найбільш висока ефективність пиловловлювання досягається при розміщенні його на відстані 0,2 м від осередку пилоутворювання по ходу руху повітряного потоку під кутом 300 назустріч його рухові.

Ураховуючи, що методи інженерного розрахунку для вихрових пиловловлювачів поки що не розроблені, доцільно при розрахункові цих апаратів використовувати за аналогією з циклонами методи теорії подібності. Найбільш імовірним вважається метод узагальнення і використання показників, одержаних при випробуванні циклонів. Згідно з цим були встановлені значення основних параметрів цієї конструкції розробленого пилового пиловловлювача:

продуктивність апарата - 360 м3/год;

висота сепараційного об'єму - 0,9 м;

діаметр пиловловлювача - 0,6 м;

діаметр сопел - 0,11 м;

кількість сопел вторинного газу - 2х4;

тиск вторинного газу - 5500 Па;

гідравлічний опір апарата - 3700 Па;

швидкість пилогазового потоку 3,5 м/с.

Відповідно до цих параметрів розрахункова ефективність пилопригнічення, розробленого вихрового пиловловлювача, встановлена згідно із залальноприйнятими методиками, становить 95,3%.

Розділ 4. Дослідження ефективності пилопригнічення при використанні вихрових пиловловлювачів.

У вересні 1997 року в цеху готової продукції Аль-Фукайського цементного заводу біля кожного пункту скидання мішків з цементом були змонтовані вихрові пиловловлювачі розробленої конструкції.

Для оцінки ефективності пиловловлювання проводились дослідження концентрацій дрібнодисперсного пилу на всіх робочих місцях цеху в точках, де проводились попередні вимірювання запиленості повітря до установлення вихрових пиловловлювачів.

Аналіз результатів досліджень показав, що залишкові концентрації дрібнодисперсного пилу при роботі всіх шести конвейєрних ліній не перевищували 3,5 мг/м3, тобто були нижчими ГДК. Ефективність пилопригнічення становила 91,2-95,7%, при середньому значенні 93,9%, що вказує на хорошу збіжність із результатами стендових випробувань і теоретичних розрахунків.

Усе це дозволяє констатувати, що за допомогою розроблених вихрових пиловловлювачів у цеху готової продукції при транспортуванні й скиданні мішків з цементом створені нормальні санітарно-гігієнічні умови праці за пиловим чинником, які повністю виключають виникнення у робітників пневмоконіозу.

Впровадження у виробництво розробленого вихрового пиловловлювача дозволило вирішити не лише соціальну проблему, а саме зниження концентрації пилу в цеху до рівня, що виключає можливість захворювання робітників хворобами пилової етіології, але й економічну ресурсозберігаючу задачу за рахунок повторного використання вловленого цементного пилу.

Економічний ефект при цьому визначається з виразу:

Ец = МцЧNц +РрЧпр - (З1 + З2 + З3), (8)

де Мц - маса цементного пилу, вловлюваного за рік, т; Nц - вартість 1 т цементу, дол.; Рр, пр - кількість та ціна респіраторів, використовуваних до впровадження вихрових пиловловлювачів у цеху готової продукції за рік; З1 - витрати на виготовлення і монтаж вихрових пиловловлювачів, дол.; З2 - витрати на обслуговування вихрових пиловловлювачів, дол.; З3 - вартість електроенергії, яку споживають вихрові пиловловлювачі за рік, дол.

При тризмінному режимі роботи цеху готової продукції, вартості одного респіратора 17,5 доларів і однієї кВт-години електроенергії 0,2 долара, економічний ефект становить 13150 доларів США за рік.

Висновки

У дисертаційній роботі дано теоретичне обгрунтовування і нове розв'язання актуальної задачі щодо нормалізації санітарно-гігієнічних умов праці за пиловим чинником в умовах неорганізованого багатоосередкового пиловиділення з перевагою в цементному пилу тонких фракцій (менш 10 мкм) з можливістю повторного використання вловленого цементу в виробництві, при збільшенні обсягів продукції, що випускається.

Основні висновки, наукові положення і практичні результати дисертаційної роботи полягають у наступному:

1. Установлені залежності концентрації пилу від швидкості вітру на робочих місцях дільниці транспортування сировини, які дозволяють при несприятливих метеорологічних умовах (швидкість вітру більша 2,5 м/с і особливо більша 4 м/с) вибрати безпечні за пиловим чинником місця для виконання робіт обслуговуючим персоналом.

2. Розроблений часовий регламент виходу робітників з ізольованих кабін залежно від режиму розвантаження сипкої сировини і віддаленості від епіцентру осередку пилоутворення, які дають можливість повністю виключити їх перебування в пневмоконізонебезпечних зонах бункерного ангару після завершення розвантаження сипких матеріалів.

3. Установлені закономірності розповсюдження пилових потоків в умовах багатоосередкового неорганізованого пилоутворення, на підставі яких в цеху готової продукції виявлені три зони з різним рівнем запиленості.

4. Установлені залежності зміни концентрації пилу від віддаленості від осередку пилоутворення в межах встановлених зон, що дозволять визначити місця інтенсивного осідання цементного пилу на підлогу цеху.

5. Експериментально встановлені найбільш ефективні кути установлення сопел вторинного газу і лопаток завихрювача, а також відношення витрати вторинного газу до первинного, які дозволяють максимально знизити рівень запиленості повітря в цеху готової продукції.

6. Аналітично доведена і підтверджена експериментально можливість ефективного пилопригнічення дрібнодисперсного пилу вихровими пиловловлювачами вдосконаленої конструкції, до рівня 90-95%, що є достатнім для нормалізації пилової обстановки в цеху готової продукції.

Результати дисертаційної роботи впроваджені в цеху готової продукції. Залишкові концентрації пилу в атмосфері цеху при використанні вихрових пиловловлювачей нижче ГДК. Економічний ефект, отриманий за рахунок використання вловленого цементного пилу й виключення витрат на придбання індивідуальних засобів захисту органів дихання склав 13150 доларів США на рік.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в наступних роботах

Врейкат Абдель Кхалех Ибрагим. Исследование запыленности воздуха на участке транспортирования сырья Аль-Фукайского цементного завода. Сборник научных трудов ДГМИ.- Алчевск, вып. 7, 1998.- С. 27-30.

Врейкат Абдель Кхалех Ибрагим. Дисперсность промышленной пыли цементных заводов Иордании. Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности.- Санкт-Петербург, №4 (12), 1998.- С. 60-61.

Врейкат Абдель Кхалех Ибрагим. Снижение запыленности воздуха в цехах готовой продукции цементных заводов Иордании. Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - Санкт-Петербург, №4 (12), 1998. - С. 78-80.

Врейкат Абдель Кхалех Ибрагим. Исследование динамики аэрозолей в цехе готовой продукции Аль-Фукайского цементного завода. Сборник научных трудов ДГМИ. - Алчевск, вып. 8, 1998. - С. 56-60.

Анотація

Врейкат Абдель Кхалех Ібрагім. Дослідження та розробка засобів обезпилювання на цементних заводах Йорданії: - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.26.01 ІОхорона праціІ, Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 1999.

Захищаються 4 наукові праці, які містять теоретичні дослідження інерційного осадження у вихрових пиловловлювачах у залежності від початкової концентрації пилу і його дисперсності, а також результати експериментальних досліджень. Установлено раніше невідомий вплив кута нахилу сопел вторинного газу й лопаток завихрювача, а також відношення вторинного газу (повітря) до первинного на збільшення ефективності пиловловлювання. Здійснено промислове впровадження вихрових пиловловлювачів з кутом установлювання сопел вторинного газу 25-270, лопаток завихрювача 450 і відношення вторинного газу до первинного 0,6 у цеху готової продукції.

Впровадження вихрових пиловловлювачів дозволило нормалізувати умови праці за пиловим чинником у цеху готової продукції і вирішити ресурсозберігаючу задачу шляхом повторного використання зловленого цементного пилу у виробництві. Економічний ефект, отриманий за рахунок цього склав 13150 доларів США на рік.

Ключові слова: вихровий пиловловлювач, вторинний газ, пилозабірний пристрій, дрібнодисперсний пил, ефективність пиловловлювання.

Annotation

Wreikat Abdel Khaleq Ibrahim. Research and elaboration of means of dedusting on cement plants of Jordan. - Typescript.

Thesis for a Candidate of Technical Sciences on specialized field 05.26.01 "Labour Protection", Krivoy Rog Technical University, Krivoy Rog, 1999.

It is defended 4 scientific works, which contain theoretical researches inertia precipitation in whirlwind dustcatching machines depending on initial dust concentration and its dispersion, and also the results of experimental researches. It was determined the unknown influence of slope angle of the second gas nozzles and blades of eddy-machines, and also ratio of second gas (air) to the first one on the increasing of dustcatching efficiency. It has realized the industrial adoption of whirlwind dustcatching machines with the slope angle of second gas nozzles 25-27o, blades of eddy-machines 45o and ratio of second gas to the first one 0,6 in the shop of finished products.

Introduction of whirlwind dustcatching machines allowed to normalize labour conditions by dust factor in the shop of finished product and to decide the resourcesaving problem by repeated using of catched cement dust in manufacturing. Annual economic effect from this production is US $ 13150.

Key words: whirlwind dustcatching machine, second gas, dustgathering device, thindispersional dust, dustcatching efficiency.

Аннотация

Врейкат Абдель Кхалех Ибрагим. Исследование и разработка средств обеспыливания на цементных заводах Иордании. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 "Охрана труда", Криворожский технический университет, Кривой Рог, 1999.

Защищается 4 научные работы, которые содержат теоретические исследования инерционного осаждения в вихревых пылеуловителях в зависимости от начальной концентрации пыли и ее дисперсности, а также результаты экспериментальных исследований.

Получены закономерности изменения концентрации пыли от скорости ветра при транспортировании сыпучего сырья от карьера к цементному заводу. Используя получение зависимости, можно выбрать рабочие места для обслуживающего персонала с нормальными санитарно-гигиеническими условиями труда по пылевому фактору в рабочих зонах на участке транспортирования сырья при обслуживании узлов и механизмов ленточного конвейера и перемещении вдоль него рабочих при различных метеорологических условиях. Это позволяет полностью исключить возможность нахождения обслуживающего персонала данного подразделения цементного завода в пневмоконизоопасных зонах во время транспортирования сыпучего сырья ленточными конвейерами в пределах заводской промплощадки, при различных скоростях ветра. Разработан временной регламент выхода рабочих из изолированных кабин в зависимости от режима разгрузки сыпучего сырья и удаленности от эпицентра очага пылеобразования, дающий возможность полностью исключить их нахождение в пневмоконизоопасных зонах бункерного ангара после завершения процесса разгрузки.

Исследованиями дисперсного состава промышленной пыли в основных производственных подразделениях цементного завода установлено, что наиболее высокое содержание тонкодисперсных фракций (менее 10 мкм) содержится в атмосфере цеха готовой продукции. при сбрасывании бумажных мешков с цементом с вышерасположенной ветви роликового конвейера на нижерасположенную, на 18 перегрузочных пунктах. Применение в этих условиях традиционных для цементных заводов средств обеспыливания не позволяет снизить остаточную запыленность воздуха до уровня ПДК.

На основании исследований динамики аэрозолей получены закономерности распространения пылевых потоков в условиях многочасового, неорганизованного пылеобразования, сложившегося в результате интенсификации производства, с помощью которых в цехе готовой продукции выявлены зоны интенсивного оседания (50% и более) цементной пыли. Аналитически доказана и подтверждена экспериментальная возможность эффективного пылеулавливания тонкодисперсной пыли (менее 10 мкм) вихревыми пылеуловителями усовершенствованной конструкции до 90-95%. Экспериментальным путем установлено, что достижение такого уровня эффективности пылеулавливания возможно при расположении заборного устройства вихревого пылеуловителя на расстоянии 0,2 м от очага пылеобразования по ходу движения воздушного потока под углом 30° навстречу его движению. Применение вихревых пылеуловителей разработанной конструкции и обоснование мест их установки в цехе готовой продукции полностью исключает возможность попадания в уловленную цементную пыль посторонних веществ (волокон от фильтровальных материалов, воды, масел и др.), влияющих на качественные свойства цемента. Это дает возможность возвращать условленную цементную пыль в производство.

Установлено ранее неизвестное влияние угла наклона сопел вторичного газа и лопаток завихрителя, а также отношения вторичного газа (воздуха) к первичному на увеличение эффективности пылеулавливания. Осуществлено промышленное внедрение вихревых пылеуловителей с углом сопел вторичного газа 25-27°, лопаток завихрителя 45° и отношения вторичного газа к первичному 0,6 в цехе готовой продукции.

Внедрение вихревых пылеуловителей позволило нормализовать условия труда по пылевому фактору в цехе готовой продукции, и решить ресурсосберегающую задачу путем повторного использования условленной цементной пыли в производстве. Экономический эффект, полученный за счет этого, составил 13150 долларов США в год.

Ключевые слова: вихревой пылеуловитель, вторичный газ, пылезаборное устройство, тонкодисперсная пыль, эффективность пылеулавливания.

Размещено на Allbest.ru

...