Введение к работе
Актуальность. Технологические процессы в литейных цехах машиностроительных предприятий связаны с транспортировкой и переработкой формовочных масс (перегрузка, дробление, смешивание и др.). Данные процессы сопровождаются интенсивным выделением пыли в атмосферу производственных помещений, которая характеризуется высокой дисперсностью и является одной из основных причин возникновения у рабочих болезней пылевой этиологии. Наиболее эффективными методами борьбы с болезнями этого типа следует считать технические меры: аспирацию, централизованную пылеуборку и общеобменную вентиляцию.
Проведенный анализ технологического процесса переработки формовочных масс позволяет сделать вывод, что наибольшая запыленность возникает при их перегрузках с конвейера на конвейер. Самым эффективным способом коллективной защиты рабочих от действия пыли в этом случае является локализация мест пылевыделений при помощи систем аспирации, определяющим элементом которой является аспирационное укрытие. Системы аспирации определяют требуемую производительность всего комплекса обеспыливающей вентиляции и, как правило, имеют двухступенчатую систему очистки воздуха: циклон для очистки от крупнодисперсной пыли и фильтр для очистки от мелких фракций. Данная схема весьма энергоемка и требует значительных эксплуатационных и капитальных затрат.
В этих условиях возникает необходимость разработки и внедрения усовершенствованных аспирационных укрытий, обладающих простотой конструкции, которые будут выступать не только как устройство локализации источника пылевыделения, но и в качестве первой ступени очистки воздуха, значительно снижая тем самым энергоёмкость аспирационных систем. Этим требованиям в полной мере отвечают аспирационные укрытия, конструкция которых содержит двойные стенки и жесткую внутреннюю перегородку. Практика показала, что эффективная работа укрытий возможна лишь в том случае, если при их конструировании учитывалась динамика формирования и движения запылённых потоков.
Таким образом, разработка новых конструкций укрытий, исследование их работы и получение инженерной методики расчёта является весьма актуальной задачей в области охраны труда предприятий литейной промышленности.
Тематика работы соответствует одному из научных направлений каф. ТГВ БГГУ им. В.Г. Шухова «Обеспыливающая вентиляция и газоочистное оборудование».
Целью данной работы является совершенствование конструкции аспирационного укрытия места пылевыделений, являющегося средством коллективной защиты от воздействия вредных факторов, и использование её в качестве первой ступени очистки воздуха при перегрузке формовочных масс в литейных цехах машиностроительных предприятий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Установлена зависимость влияния геометрических параметров
разработанного аспирационного укрытия на концентрацию и
дисперсный состав аспирируемой пыли.
-
Уточнена математическая модель движения одиночной частицы, основанная на уравнении движения в поле скоростей воздушного потока, учитывающая влияния зон вихреобразования, что позволило разработать эффективную конструкцию укрытия и исследовать процесс пылеулавливания в ней.
-
Предложены эмпирические зависимости, позволяющие прогнозировать дисперсный состав пыли, содержащейся в аспирируемом воздухе.
4. Уточнена интегральная модель формирования концентрации
пыли в воздухе помещений литейных цехов при использовании
комплекса систем обеспыливания.
Практическая значимость работы:
-
Разработана усовершенствованная конструкция укрытия, новизна которой подтверждена патентом РФ на полезную модель, позволяющая до двух раз снизить как концентрацию аспирируемой пыли, так и требуемые объёмы удаляемого воздуха.
-
По результатам проведённых исследований получена инженерная методика, позволяющая определить параметры работы усовершенствованной конструкции аспирационного укрытия.
3. Использование разработанной конструкции укрытия позволит
в ряде случаев отказаться от двухступенчатой схемы очистки
аспирационного воздуха, снизив тем самым энергопотребление и
стоимость систем.
4. Даны практические рекомендации по проектированию
разработанной конструкции укрытия, которая выступает в роли первой
ступени очистки аспирационного воздуха.
-
Предложена методика расчёта концентрации пыли в воздухе литейных цехов при использовании комплекса систем обеспыливания.
-
Предложен практический способ модернизации существующих аспирационных укрытий с одинарными стенками до разработанной конструкции без их демонтажа.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, моделирование
изучаемых процессов пылеулавливания, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК, опытно-промышленные исследования на специально разработанных установках полупромышленного и промышленного типа.
Реализация результатов работы в промышленности:
1. Исследования выполнены в рамках гранта Президента
Российской Федерации НШ-588.2012.8 "Разработка методов пыле- и
газоулавливания в пыльных цехах промышленных предприятий".
-
Разработанная конструкция укрытия внедрена и исследована на ОАО «Мценский литейный завод».
-
Произведена промышленная апробация полученной методики расчёта на узле перегрузки песка предприятия ЗАО «Белшпала», при использовании разработанной конструкции укрытия.
4. Внедрение разработанной конструкции укрытия на ООО
«Завод силикатного кирпича» (г. Ст. Оскол).
-
Полученные рекомендации по внедрению в качестве первой ступени очистки воздуха и инженерная методика расчета работы предлагаемой конструкции укрытия используются в практике работы проектного института «Центрогипроруда».
-
Результаты проведённых исследований и научно-технических разработок реализованы при выполнении хоздоговорной темы У №116/06 «Проект систем аспирации и общеобменной вентиляции дробильно-сортировочной фабрики ОАО «Стойленский ГОК».
7. Материалы диссертационной работы используются для
подготовки учебных пособий и лекционных курсов кафедры ТГВ БГТУ
им. В.Г. Шухова, а также в учебном процессе при подготовке инженеров
по специальности 270109.65-«Теплогазоснабжение и вентиляция»,
280102.65 - «Безопасность технологических процессов и производств»,
и бакалавров 270800.62-06 «Теплогазоснабжение и вентиляция»,
280200.62 - «Защита окружающей среды».
Апробация. Основные положения и результаты работы доложены и получили положительную оценку на: III Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии: наука, промышленность, образование» (Белгород, 2006); ГХ Международной научно-технической конференции «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства «ИнЭРТ-2010» (Ростов-на-Дону 2010); конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград - Самарканд, 2010; Волгоград 2012).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 25 научных публикациях, в том числе 4 в журналах, входящих в «Перечень ведущих научных журналов и
изданий», а также в одной монографии и трех патентах на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы - 203 страницы, в том числе: 160 страниц - основной текст, содержащий 26 таблиц, 43 рисунка; список литературы из 152 наименований; 9 приложений на 43 листах.
