автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка мероприятий по снижению запыленности воздуха рабочей зоны операторов сушильных барабанов асфальтобетонных заводов

На правах рукописи

ПЛЕХАНОВА ЛИНА ИЛЬИНИЧНА

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ОПЕРАТОРОВ СУШИЛЬНЫХ БАРАБАНОВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДОВ

05.26.01 Охрана труда (строительство)

05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград-2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель МЕНЗЕЛИНЦЕВ А

доктор технических наук, профессор НАДЕЖДА ВАСИЛЬЕВНА

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук Ведущая организация

ЖЕЛТОБРЮХОВ ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ ГОУ ВПО Волгоградский государственный технический университет КАРПОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА ОАО «Волжский абразивный завод»

ПТБ П СО «Волгоградгражданстрой»

Защита состоится «1» июля 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета ДМ212.026.05 при ГОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, I, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «1» июня 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юрьев Ю.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из основных причин возникновения

профессиональных заболеваний органов дыхания рабочих строительной отрасли является повышенная запыленность воздуха рабочей зоны, в частности, на асфальтобетонных заводах (АБЗ), технологические процессы которых связаны с дроблением, истиранием, транспортировкой, сушкой сырья и продуктов. Из общего числа работающих на АБЗ половина находится в среде, содержащей инертную пыль, а другая - где возможно ее фиброгенное влияние.

К числу рабочих мест с вредными условиями труда относят рабочее место оператора сушильного барабана, где запыленность воздуха рабочей зоны в 1,5-2 раза превышает ПДКрз, следствием чего является повышенный уровень возникновения профессиональных заболеваний, таких как пневмокониозы и силикозы (40% из числа профзаболеваний по отрасли).

Особенностью организации рабочего процесса на АБЗ является размещение технологического оборудования и рабочих мест на открытых площадках, то есть когда воздух рабочей зоны - атмосферный воздух. Поэтому пыль в рабочую зону оператора поступает не только от технологического оборудования, но и от организованных и неорганизованных источников, расположенных на территории предприятия. Для снижения поступления пыли от неорганизованных источников применяют организационно - технические мероприятия, которые включают в себя устройство аспирирусмых укрытий, гидроподавление, использование укрытий в виде щитов, выполненных из полиэтиленовой пленки, брезента или сетки, применяемой дм ограждения строительных лесов. Однако, это не в полной мере позволяет нормализовать пылевую обстановку в рабочей зоне. Снижение поступлений пыли от организованных источников достигается путем повышения эффективности работы пылеулавливающего оборудования. Для улавливания твердых частиц выбросов сушильного барабана в настоящее время применяют многоступенчатые системы обеспыливания, включающие в качестве первой ступени циклоны различных конструкций, например НИИОгаза, в которых улавливаются в основном крупнодисперсные частицы, а также циклоны-промыватели СИОТ или циклоны пенной очистки. Применение аппаратов мокрой очистки в реальных условиях ограничивается необходимостью устройства систем подачи воды и специальной переработки сточных вод. С другой стороны, поставляющиеся в комплекте с технологическим оборудованием циклоны не обеспечивают необходимой степени очистки дымовых газов от мелкодисперсной пыли.

Повышения эффективности улавливания твердых частиц можно достичь применением аппаратов с пористыми средами, среди которых для улавливания выбросов сушильного барабана целесообразно использовать аппараты на базе зернистых фильтров, которые обладают при достаточно высокой степени очистки стойкостью к большим температурам и агрессивным средам, что предопределяет перспективность использования этих аппаратов.

Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на обоснование и разработку технических решений по снижению запыленности рабочей зоны оператора сушильного барабана для уменьшения риска профессиональных заболеваний.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы - улучшение условий труда операторов сушильных барабанов АБЗ за счет снижения уровня запыленности воздуха рабочей зоны.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- анализ условий труда оператора, обслуживающего сушильный барабан асфальтобетонного завода;

- оценка воздействия пыли на организм работающего и экспериментальное исследование и обобщение данных о дисперсном составе и основных физико-химических свойствах асфальтобетонной пыли;

- экспериментальная оценка пылевыделений в рабочую зону оператора сушильного барабана АБЗ и исследование закономерностей распространения частиц пыли в воздухе рабочей зоны;

- теоретическое и экспериментальное обоснование применения высокоэффективного пылеулавливающего оборудования в системах обеспыливания выбросов сушильного барабана, как одно из перспективных мероприятий по нормализации пылевой обстановки в рабочей зоне, расположенной на открытой площадке; •

- теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию системы обеспыливания сушильного барабана АБЗ, разработка двухступенчатого пылеулавливающего аппарата на базе зернистого фильтра для снижения запыленности воздуха рабочей зоны оператора и исследование процессов улавливания пыли в аппарате;

- оценка социально-экономического эффекта разработанных мероприятий.

Основная идея работы состоит в улучшении пылевой обстановки в рабочей зоне оператора асфальтобетонного завода за счет совершенствования системы обеспыливания сушильного барабана путем использования высокоэффективною двухступенчатого аппарата на базе зернистого фильтра, где в качестве зернистой загрузки используется пыль, уловленная на первой ступени.

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

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений механики газа и теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментальных исследований, и подтверждена удовлетворяющей сходимостью теоретических результатов с результатами полученных экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и промышленных условиях, патентной чистотой разработанного технического решения.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- получены экспериментальные зависимости, характеризующие изменение концентрации пыли и плотности пылеоседания в воздухе рабочей зоны оператора сушильного барабана в зависимости от времени года и направления ветра;

- определены и систематизированы данные о дисперсном составе и физико-химических свойствах асфальтобетонной пыли в рабочей зоне оператора АБЗ;

- уточнена математическая модель, описывающая процессы улавливания пористыми зернистыми слоями твердых частиц, характерных для систем обеспыливания производства асфальтобетона;

- теоретически и экспериментально обосновано применение высокоэффективного пылеулавливающего оборудования на базе зернистого фильтра в системах обеспыливания сушильного барабана асфальтобетонного завода, как одно из перспективных мероприятий по нормализации пылевой обстановки в рабочей зоне при ее расположении на открытой площадке;

- проведена оценка социально-экономического эффекта разработанных мероприятий.

Практическое значение работы:

- для систем обеспыливания сушильного барабана АБЗ разработана конструкция пылеуловителя на базе зернистого фильтра (патент Российской Федерации на полезную модель за № 74307), обладающего высокой эффективностью очистки (до 99,8%) и обеспечивающего запыленность воздуха в рабочей зоне в пределах ПДКр,;

- разработана методика инженерного расчета эффективности улавливания аппарата на базе зернистого фильтра;

- разработаны рекомендации по улучшению условий труда оператора сушильного барабана АБЗ.

Реализация результатов работы:

- разработана и внедрена система обеспыливания сушильного барабана АБЗ с двухступенчатым аппаратом очистки воздуха от пыли на базе зернистого фильтра в ДРСУ г. Дубовка, Волгоградской области;

- рекомендации по проектированию системы обеспыливания сушильного барабана АБЗ внедрены в ПТБ ПСО «Волгоградгражданстрой» при разработке проектной документации на предприятиях отрасли;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке инженеров по специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств» и 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

На защиту выносятся:

- теоретические и экспериментальные результаты исследования закономерностей распространения частиц пыли в воздухе рабочей зоны оператора сушильного барабана АБЗ;

- математическая модель и аналитические зависимости, описывающие процесс пылеулавливания в пористых слоях зернистых фильтров систем обеспыливания сушильного барабана АБЗ;

- экспериментальные зависимости эффективности улавливания твердых частиц и аэродинамического сопротивления аппарата с циклоном и зернистым фильтром от скорости в живом сечении, концентрации пыли и времени фильтрования;

- данные исследований состава и основных физико-химических свойств асфальтобетонной пыли.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: Vil, VI, V Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград, 2007-2009); V Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2009г); Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образование» (Волгоград, 2008 г); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (Волго1рад, 2000-2009 г.г.).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 10 работах, в том числе в 1 патенте на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы - 133 страницы, в том числе: 98 страниц - основной текст, содержащий 15 таблиц на 14 страницах, 32 рисунка на 27 страницах; список литературы из 125 наименований на 15 страницах, 7 приложений на 8 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 проведен анализ условий труда на рабочем месте оператора сушильного барабана асфальтобетонного завода, который показал, что состояние воздуха рабочей зоны не соответствует нормативным требованиям. Повышенное содержание пыли в рабочей зоне ведет к возникновению профессиональных заболеваний, таких как пневмокониозы и силикозы (40% из числа профзаболеваний по отрасли).

Особенностью организации рабочего процесса на АБЗ является размещение технологического оборудования, а следовательно, и рабочего места, на открытых площадках, то есть когда воздух рабочей зоны - атмосферный воздух. Поэтому пыль в рабочую зону поступает не только от технологического оборудования, но и от организованных и неорганизованных источников пыления, расположенных на территории предприятия. Исследованиями закономерностей поступления пыли в рабочую зону и ее распространением в воздухе рабочей зоны занимались многие известные ученые: Коптев Д.В., Калинушкин М.П.,

Журавлев В.П., Богуславский Е.И., Беспалов В.И., Мечик В.Л., Азаров В.Н., F. Pasquill, Н. Murmann и другие.

Анализ поступления пыли в рабочую зону оператора сушильного барабана АБЗ показал, что от неорганизованных источников пыль в рабочую зону оператора попадает в процессе дробления щебня, погрузо-разгрузочных работ, от сдувания пыли с поверхности открытых складов инертных материалов, при бульдозерных работах, движении автотранспорта по территории предприятия. В сушильном барабане интенсивное пылевыделение происходит в загрузочном и разгрузочном коробах, также пыль выносится с дымовыми газами.

Воздействие пыли на организм работающего приводит к развитию профессиональных заболеваний, таких как пневмокониоз и силикоз, что объясняется задержкой пыли в альвеолярной области легких. Пыль вызывает рост соединительной ткани в легких, так называемый легочный фиброз. Так же она может быть причиной возникновения бронхиальной астмы и кожной экземы. Степень опасности пыли зависит от ее дисперсного состава.

Во второй главе дана оценка воздействия пыли асфальтобетонного производства на организм работающего. Проведен анализ дисперсного состава пыли. Для проведения анализа дисперсного состава были отобраны пробы на асфальтобетонном заводе ОГУП "Волгоградавтодор", г. Дубовка Волгоградской области в рабочей зоне оператора сушильного барабана АБЗ (рис.1).

Рис. 1. Схема расположения рабочей зоны оператора АБЗ: 1- сушильный барабан; 2 - дробилка; 3 - открытые склады хранения щебня

Анализ проводился методом микроскопии с использованием аттестованной программы Dust для обработки полученных результатов. На рис. 2 приведены результаты проведенного анализа дисперсного состава пыли, отобранной в зоне действия источников неорганизованных выбросов (в зоне работы дробильного агрегата, от открытых складов инертных материалов), в зоне за-грузочно-выгрузочных отверстий сушильных барабанов (запыленный воздух от

разгрузочной части отсасывается из бункера и от укрытия тарельчатого питателя, от зонта над топочными дверцами, у разгрузочной части сушильного барабана пыль отсасывается из бункера и мест пересыпки на конвейер).

Рис. 2. Интегральные кривые распределения массы по диаметрам частиц £>(5,) в вероятностно-логарифмической координатной сетке для асфальтобетонной пыли, отобранной: 1 - в зоне сушильного барабана; 2 - в зоне складов инертных материалов; 3 - в зоне обслуживания дробильного агрегата Анализ результатов для исследуемой пыли показал, что пыль, отобранная в зоне сушильного барабана имеет среднемедианный диаметр ё$о= 70 мкм, диапазон изменения крупности до 110 мкм; пыль в зоне складов инертных материалов имеет с150= 50 мкм, диапазон изменения крупности 25- 98 мкм; пыль в зоне обслуживания дробильного агрегата имеет <15(>= 3,7 мкм, диапазон изменения крупности 1,1-10 мкм.

По стандартным методикам были исследованы физико-химические свойства асфальтобетонной пыли, изучен ее компонентный состав. Получена экспериментальная зависимость равновесной влажности пыли <рп от различных значений относительной влажности воздуха <рв, фп=0,0784е0'4706<р1'.

В третьей главе проведена экспериментальная оценка запыленности воздуха рабочей зоны оператора сушильного барабана АБЗ.

Для уточнения закономерностей распространения твердых частиц в рабочей зоне оператора сушильного барабана были проведены натурные экспериментальные исследования. На первом этапе определялась концентрация пыли в воздухе рабочей зоны оператора, на втором исследовалась плотность пылеосе-дания, т. е. масса пыли, оседающей на единице площади поверхности рабочей зоны в единицу времени на различных расстояниях от источника пыления. Для определения плотности пылеоседания применена методика Е.И. Бо^славского

и В.Н. Азарова. При планировании эксперимента было определено необходимое число экспериментальных измерений. Эксперимент проводился при неработающем сушильном барабане и открытых неорганизованных источниках; при работе только сушильного барабана и укрытых неорганизованных источниках; при работе сушильного барабана и открытых неорганизованных источниках. Экспериментальные исследования проводились в переходный и теплый периоды года с учетом восточного, юго-восточного, юго-западного и западного направления ветра и его скорости (рис. 4-9). Анализ полученных данных показывает, что концентрация пыли в воздухе рабочей зоны достигает максимума в теплый период года при восточном направлении ветра и составляет при учете только неорганизованных источников пыления 60-78 мг/м3, при работе сушильного барабана 33-45 мг/м3, при работе сушильного барабана и открытых неорганизованных источниках 90-125 мг/м3.

Исследования плотности пылеоседания в воздухе рабочей зоны оператора АБЗ показали, что плотность пылеоседания в воздухе рабочей зоны достигает максимума в теплый период года при восточном направлении ветра и составляет при работе сушильного барабана 80-100 мг/м2, при учете только неорганизованных источников 100-140 мг/м2, при работе сушильного барабана и открытых неорганизованных источниках 160-240 мг/м2. Анализ экспериментальных данных показал, что независимо от периода года, скорости и направления ветра пылепоступления в рабочую зону оператора от сушильного барабана составляют 40-45% от общего поступления пыли в рабочую зону. Поэтому, одним из мероприятий по улучшению пылевой обстановки является повышение эффективности улавливания выбросов сушильного барабана.

В четвертой главе проведены исследования по повышению эффективности работы системы обеспыливания. Для снижения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны определены необходимые расходы воздуха, отсасываемого от оборудования. Был выбран экспериментальный подход, рекомендуемый проф. В.Н. Посохиным. Требуемые интенсивности местных отсосов от источников пылевыделений приведены в табл. 1.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию системы обеспыливания сушильного барабана АБЗ. Исследованы аэродинамические характеристики и эффективность улавливания твердых частиц на экспериментальной установке, схема которой представлена на рис. 10. При проведении экспериментальных исследований был использован

симметричный план В] для трех факторов В3. В качестве функций отклика были приняты потери давления в аппарате и эффективность улавливания.

Рис. 4. Изменение концентрации пы-лп при работе сушильного барабана в теплый период года при направлении ветра: 1-восточпом, У=25-12 м/с; 2-юго-восточном, У=18-10 м/с; 3- западном, У=16-22 м/с; 4-юго-западном, У=15-10 м/с; 5-южном, У=6-3 м/с

Рис. 5. Изменение концентрации пыли при открытых неорганизованных источниках в теплый период года при направлении ветра: 1- восточном, У=25-12 м/с; 2 - юго-восточном, У=18-10 м/с; 3- западном, У=16-22 м/с; 4- юго-западном, У=15-10 м/с; 5- южном, У=6-3 м/с

Рис. 6. Изменение концентрации пыли при Рис.7, работе сушильного барабана и открытых неорганизованных источниках в теплый период года при паправлении ветра: 1- восточном, У=25-12 м/с; 2-юго-восточном, У=18-10 м/с; 3- западном, У=16-22 м/с; 4- юго-западном, У=15-10 м/с; 5- южном, У=6-3 м/с

Изменение плотности пылеосе-дания при работе супшльного барабана в теплый период года при направлении ветра: 1- восточном, У=25-12 м/с; 2- юго-восточном, У=18-10 м/с; 3- западном, У=16-22 м/с; 4- юго-западном, У=15-10 м/с; 5- южном, У"=6-3 м/с

Рис. 8. Изменение плотности пыяеоседа-ния при открытых неорганизованных источниках в теплый период года при направлении ветра: 1-восточном, У=25-12 м/с; 2- юго-восточном, У=18-10 м/с; 3- западном, 16-22 м/с; 4- юго-западном, У=15-10 м/с; 5- южном, У=б-3 м/с

Рис. 9. Изменение плотности пылеоседания при открытых неорганизованных источниках и работе сушильного барабана в теплый период года при направлении ветра: 1- восточном, У=25-12 м/с; 2- юго-восточном, Л?=18-10 м/с; 3- западном, V-16-22 м/с; 4- юго-западном, У=15-10 м/с; 5- южном, У=6-3 м/с

Таблица 1 - Рекомендуемые интенсивности местных отсосов от источников пылевыделений Дубовского ДРСУ

Наименование ПДКМ., Рекомендуемое ко- Концентрация пы-

источника мг/м3 личество удаляемого воздуха, м3/ч ли в воздухе рабочей зоны, мг/м3

Зонт над топочными 6 500 4,7

дверцами сушильного

барабана

Зонт над бункером 6 500 3,5

Зонт над тарельчатым 6 300 3,1

питателем

В качестве определяющих факторов были выбраны: К-скорость в живом сечении аппарата; с- концентрация пылевых выбросов; / - время фильтрования. Для проверки воспроизводимости эксперимента и проведения статистических оценок его результатов проведены три параллельные серии опытов. Для вычисления коэффициентов уравнения регрессии использован модуль "Нелинейное оценивание" пакета программ статистического анализа "ЗТАТОТЮА 6.0". Оценка воспроизводимости экспериментальных исследований выполнена

на основании сопоставления расчетного и табличного критериев Кохрена, на уровне доверительной вероятности р = 0,05 результаты экспериментальных исследований воспроизводимы.

Выход

очищенного

гаи

Рис. 10. Схема экспериментальной установки: 1 - воздуховод; 2 - запорно-регулируюгцее устройство; 3 - зернистый фильтр-циклон; 4 - вентилятор; 5 - трубки Пито - Прандтля; 6 - микроманометры ММН - 250, х - точки замера

В результате аппроксимации экспериментальных данных полиномами второй степени получены следующие уравнения регрессии, которые с учетом только значимых коэффициентов в именованных величинах имеют вид:

АР = 1883,5 + 0,003

Ату =98,96-0,498 V /

+ 0,52

+ 17,98

-116,5

- 1 г Т/ - - - -

с -2,2 V + 4,02 с + 0,01

Те Т, л.

О) (2)

где —,—,--отношение фактора к соответствующему интервалу варьи-

Д А ^с

рования.

Значимость коэффициентов проверяли, сопоставляя табличные значения критерия Стьюдента с расчетными при доверительной вероятности р=95% и числе степеней свободы £=28 ^ =2,048. Проверка адекватности уравнений проводилась по критерию Фишера. При уровне доверительной вероятности а = 0,05 расчетное значение критерия Фишера составляет Рр =2,57, что меньше табличного значения Р'„, =5,75, следовательно, уравнения адекватны.

Анализ зависимостей (1,2) показал, что на величину потерь давления в аппарате значительное влияние оказывают два фактора - средняя по площади

скорость в живом сечении аппарата и время фильтрования. На величину эффективности улавливания оказывают влияние все варьируемые факторы. На основании экспериментальных зависимостей определен допустимый диапазон изменения скорости в живом сечении аппарата, допустимый диапазон времени до замены зернистой засыпки фильтрующего слоя для эффективной очистки : V = 0,01 - 0,03 м/с; t — 6 - 8 ч. Для полученных данных допустимые параметры толщины фильтрующего слоя S - 0,1- 0,3 м.

Проведены исследования поровой структуры фильтрующего зернистого слоя. При проведении исследований принята дискретная модель с криволинейными каналами, которая обеспечивает более точное совпадение расчетных и экспериментальных данных. Определены значения пористости (77), средних размеров пор (dncp), максимального размера nôp(rf„„„), удельная поверхность

пор (5^). По методике проф. C.B. Белова рассчитан коэффициент извилистости пор (ацм). Полученные значения коэффициента извилистости пор в зависимости от пористости и толщины слоя фильтровального материала представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Значение коэффициента извилистости в зависимости от пористости и толщины фильтровального слоя

№ П а„„ при H, мм

100 150 200 250 300 350 400

1 0,2 1,11 1,09 1,07 1,05 1,047 1,039 1,028

2 0,28 1.13 1,11 1,09 1,08 1,05 1,03 1,01

3 0,35 1,16 1,159 1,157 1,15 1,144 1,12 1,11

4 0,42 1,25 1,23 1,21 1,19 1,18 1,16 1,13

5 0,51 1,47 1,45 1,42 1,39 1,35 1,31 1,28

6 0,6 1,6 1,58 1,53 1,51 1,46 1,41 1,35

7 0,62 1,8 1,73 1,7 1,68 1,65 1,58 1,55

Аэродинамическое сопротивление фильтровального слоя в зависимости от влажности воздуха и с учетом формул Дарси, Козени и Томсона-Кельвина можно определить:

где Шф- скорость фильтрования, м/с, ¡1 - динамическая вязкость, Па-с, Я - пористость, доли, К - коэффициент проницаемости, м2, определяемый по формуле Дарси с учетом определенного коэффициента извилистости пор, <р- относительная влажность воздуха, А. = 1,9——.

ЯТ

Эффективность очистки воздуха с учетом формул В. П. Куркина, Дарси, Козени, 'Гомсона-Кельвина находится из выражения:

0.5

\,Кт АР

где * = -(-Л0'5 —

2 цт Ж ф

где т- продолжительность цикла фильтрования, с; тр;,- время релаксации слоя частиц, с; АР- определяется из (3).

В пятой главе рассмотрены вопросы практической реализации результатов исследования. Разработан комплекс мероприятий по снижению запыленности воздуха рабочей зоны оператора АБЗ от неорганизованных источников асфальтобетонных заводов. Для складов открытого хранения инертных материалов применялись удаляемые при проведении технологического процесса укрытия поверхности насыпи, для этого использовалась строительная мелкоячеистая сетка, эффективность применения которых подтверждена результатами натурных исследований величины плотности пылеоседания.

Разработана и внедрена на Дубовском ДСУ г. Дубовка, Волгоградской области система обеспыливания с двухступенчатым аппаратом очистки воздуха рабочей зоны от пыли на базе зернистого фильтра. Эффективность улавливания разработанной системы обеспыливания составляет 99-99,8%. Рекомендации по проектированию системы обеспыливания сушильного барабана АБЗ внедрены в ПТБ ПСО «Волгоградгражданстрой». Данные по эффективности работы системы приведены в табл. 4.

Разработана методика инженерного расчета эффективности улавливания аппарата на базе зернистого фильтра. Разработаны рекомендации по улучшению условий труда на рабочем месте оператора сушильного барабана АБЗ. Эффективность разработанных мероприятий подтверждена проведенным анализом дисперсного состава пыли в рабочей зоне оператора сушильного барабана АБЗ, полученные результаты приведены на рис. 11. Содержание мелкодисперсной (респирабельной) фракции пыли уменьшилось до <150= 3,7 мкм, диапазон

щ = 0,5[1 + Ф(х)] = 0,5

1+1 2

Л,П г ,

изменения крупности 1,1 - 10 мкм. Социально-экономический эффект от внедрения мероприятий составил 28100 руб/год.

Таблица 4 - Эффективность работы систем обеспыливания по данным Ду-бовского ДРСУ

Установленные аппараты очистки Эффективность очистки % Относительная величина выброса, Мв/Мпдв Относительная величина концентрации, Са/ПДКт

До внедрения После внедр. До внедрения После внедр. До внедрения После внедр. До внедр. После внедр.

Циклон Разработанный аппарат 86,5 99,8 1,6 0,43 2,5 0,4

3 Э и «¿и Ьи и с*

Рис. 11. Интегральная кривая распределения массы частиц В(с1ч) по диаметрам в вероятностно-логарифмической координатной сетке для асфальтобетонной пыли: 1 - после зернистого фильтра; 2 - в воздухе рабочей зоны в местах замера после проведенных мероприятий Заключение

В диссертационной работе дано решение актуальной проблемы совершенствования мероприятий по снижению запыленности воздуха рабочей зоны операторов сушильных барабанов асфальтобетонных заводов.

Основные выводы по работе

1. Проведен анализ условий труда оператора сушильного барабана АБЗ, который показал, что основным вредным фактором, увеличивающим риск возникновения профессиональных заболеваний, является повышенная запыленность воздуха рабочей зоны. Концентрация пыли в воздухе рабочей зоны в 1,52 раза превышает ПДКрэ. Особенностью формирования пылевой обстановки в рабочей зоне оператора сушильного барабана АБЗ в связи с её расположением на открытой площадке является поступлешге пыли от организованных и неорганизованных источников.

2. Проведен анализ дисперсного состава пыли, отобранной в рабочей зоне оператора сушильного барабана, анализ результатов показал, что пыль, отобранная в зоне работы сушильного барабана, имеет медианный диаметр (]50= 70 мкм, диапазон изменения крупности до 110 мкм; пыль в зоне складов инертных материалов имеет ¿50= 50 мкм, диапазон изменения крупности 25- 98 мкм; пыль в зоне обслуживания дробильного агрегата имеет <150= 3,7 мкм, диапазон изменения крупности 1,1- 10 мкм. Исследованы основные свойства асфальтобетонной пыли. Изучен морфологический и компонентный состав пыли сушильного барабана. Получена зависимость равновесной влажности пыли от относительной влажности воздуха.

3. Получены экспериментальные зависимости концентрации пыли и плотности пылеоседания в воздухе рабочей зоны в зависимости от расстояния от источника с учетом преимущественного направления и скорости ветра, а также периода года и источника пылевыделения. Установлено, что на концентрацию пыли и изменение плотности пылеоседания в воздухе рабочей зоны преимущественное влияние оказывает скорость и направление ветра. При работе сушильного барабана и открытых неорганизованных источниках концентрация пыли в воздухе рабочей зоны достигает максимума (90-125 мг/м3) в теплый период года при восточном направлении ветра, плотность пылеоседания в воздухе рабочей зоны достигает максимума (160-240 мг/м2) в теплый период года при восточном направлении ветра.

4. Проведены теоретические и экспериментальные исследования по снижению запыленности воздуха рабочей зоны оператора сушильного барабана асфальтобетонного завода. Определена требуемая интенсивность местных отсосов. Для очистки выбросов сушильного барабана разработана двухступенчатая конструкция зернистого фильтра-циклона, где в качестве зернистой загрузки используется пыль, уловленная циклоном на первой ступени. Проведены экспериментальные исследования аэродинамического сопротивления и эффективности улавливания системы обеспыливания выбросов сушильного барабана в зависимости от скорости в живом сечении, запыленности и времени работы фильтра. Установлено, что на величину потерь давления аппарата основное влияние оказывают два фактора - концентрация пыли на входе в аппарат (запыленность) и средняя по площади скорость в живом сечении аппарата. Установлены рекомендуемые параметры работы аппарата: V = 0,02 - 0,04 м/с; с=10-90 мг/м3; I =6-8ч.

5. Уточнена математическая модель улавливания твердых частиц пористым зернистым слоем с учетом влияния влажности воздуха. Получена зависимость аэродинамического сопротивления и эффективности улавливания твердых частиц от структуры пористого слоя. Получена зависимость коэффициента проницаемости от пористости. Проведены исследования поровой структуры фильтрующего зернистого слоя.

6. Разработан комплекс мероприятий по снижению запыленности воздуха рабочей зоны оператора сушильного барабана АБЗ от неорганизованных источников асфальтобетонных заводов. Разработана и внедрена система обеспыливания сушильного барабана с двухступенчатым аппаратом очистки воздуха рабочей зоны от пыли на базе зернистого фильтра. Эффективность улавливания разработанной системы обеспыливания составляет 99-99,8%.

7. Социально-экономический эффект от внедрения мероприятий по снижению запыленности воздуха рабочей зоны оператора АБЗ составил 28100 руб/год.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

(150 - медианный диаметр частиц; Л, - диаметр частиц, мкм; - инте-

гральная функция распределения массы частиц по диаметрам, %; V - средняя по площади скорость движения воздуха в фильтрующем слое, отнесенная к скорости V = 1 м/с; с- концентрация пылевых выбросов, отнесенная к 1 г/м3; г - время фильтрования, отнесенное к 1 час; у - эффективность улавливания, %; кпр -коэффициент проскока; П - пористость фильтрующего слоя; с1пср - средний размер пор; к - коэффициент проницаемости; - величина аэродинамического сопротивления при Уф= 1 см/с.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ

ПУБЛИКАЦИЯХ

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

1. Плеханова, Л.И. Снижение запыленности воздуха рабочей зоны операторов асфальтобетонных заводов, как профилактика профзаболеваний [Текст] / Л.И. Плеханова, Н.В. Мензелинцева // Вестник Волгогр. гос. арх. - строит, ун-та; Сер.: Строительство и архитектура. - Волгоград; ВолгГАСУ, 2009 -Вып. 14(33).-С. 154-156

2. Плеханова, Л.И. Аппарат для высокоэффективной очистки промышленных выбросов от твердых частиц [Текст] / Л.И. Плеханова, Н.В. Мензелинцева,

Н.Ю. Карапузова // Вестник Волгогр. гос. арх. - строит, ун-та; Сер.: Строительство и архитектура. - Волгоград; ВолгГАСУ, 2007 - Вып. 7(26). - С. 161 -163

Патенты и авторские свидетельства

3. Патент № 74307 Россия, МПК ВОЮ 36/00, В0Ш 50/00. Двухступенчатый фильтр-циклон/ Плеханова Л.И., Мензелинцева Н.В., Азаров В.Н.-№107559/22. Заявлено 27.02.2008; Опубл. 27.06.2008. Бюл. № 18

Отраслевые издания и материалы конференций

4. Плеханова, Л.И. Оценка запыленности воздуха рабочей зоны оператора сушильного барабана АБЗ [Текст]/ Л.И. Плеханова // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: сб. матер, междунар. науч. конф. / Волгогр. Гос. архит.-строит. ун-т. - Волгоград, 2009. Вып VII. - С. 32 - 35

5. Плеханова, Л.И. Разработка мероприятий по снижению запыленности воздуха рабочей зоны [Текст] // Л.И. Плеханова, Н.В. Мензелинцева, О.В. Бо-гдалова // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: сб. матер, междунар. науч. конф. / Волгогр. Гос. архит.-строит. ун-т. - Волгоград, 2009. Вып VII. -С. 169-171

6. Плеханова, Л.И. Определение физико-химических свойств асфальтобетонной пыли [Текст] / Л.И. Плеханова, Н.В. Мензелинцева, С.Б. Дьякова // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: сб. матер, междунар. научн.-техн. конф. / 2009г., г. Волгоград,: в 3-х ч. / Волгогр. гос. архит.- строит, ун-т. - Волгоград, 2009. Вып. У.Ч.П. С. 141-143.

7. Плеханова, Л.И. Анализ запыленности воздуха рабочих зон асфальтобетонных заводов[Текст] / Л.И. Плеханова, Н.В. Мензелинцева, С.Б. Дьякова // Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образованиехб. матер. Всероссийской научно-практической конференции / 2008 г., г. Волгоград,: в 3 ч. / Волгогр. гос. архит.- строит, ун-т. - Волгоград, 2009. 4.1. С. 151-154.

8. Плеханова, Л.И. Особенности улавливания пылей выбросов асфальтобетонных заводов пористой средой зернистого фильтра-циклона [Текст] /Н.В. Мензелинцева, Л.И. Плеханова // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: сб. матер, междунар. науч. конф. / Волгогр. Гос. архит.-строит. ун-т. - Волгоград, 2008. Вып VI. - С. 205 - 208.

9. Плеханова, Л.И. Разработка инженерной методики расчета фильтровального аппарата на базе зернистого фильтра [Текст] / Л.И. Плеханова, Н.В. Мен-

и

зелинцева, Е.С. Круподерова, Н.Ю. Карапузова // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: сб. матер, междунар. науч. конф. / Волгогр. Гос. архит.-строит. ун-т. - Волгоград, 2008. Вып V. - С. 216 - 218. Ю.Плеханова, Л.И. Аппарат для высокоэффективной очистки промышленных выбросов от твердых частиц [Текст] /Н.В. Мензелинцева, Н.Ю. Карапузова, Л.И. Плеханова // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: сб. матер, междунар. науч. конф. / Волгогр. Гос. архит.-строит. ун-т. - Волгоград, 2008. Вып V. - С. 205 - 208.

ПЛЕХАНОВА ЛИНА ИЛЬИНИЧНА

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ОПЕРАТОРОВ СУШИЛЬНЫХ БАРАБАНОВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДОВ

05.26.01 Охрана труда (строительство)

05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27 .05.09 г. Заказ № 145 Тираж 100 экз. Печ.л. 1,0

Формат 60x84 1/16 Бумага писчая. Печать плоская. Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1. Сектор оперативной полиграфии ЦИТ