Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Производственные процессы на многих промышленных предприятиях, прежде всего строительной индустрии, несмотря на. используемые средства обеспыливания воздуха, как правило, характеризуются повышенным пылеобра-зованием, что является одним из факторов, отрицательно влияющих на здоровье людей.
Решение вопросов защиты производственной воздушной среды, разработка и внедрение новых средств обеспечения безопасных и здоровых условий труда на предприятиях различных отраслей промышленности, для которых характерен высокий уровень запыленности воздуха рабочих зон внутри производственных помещений и за их пределами, выдвигается в качестве одной из актуальных задач в области охраны труда.
Выполнение различных видов работ в строительстве и промышленности строительных материалов сопровождается выделением большого количества пыли. Схемы производства основных строительных материалов включают в себя добычу, транспортировку, измельчение, перемешивание основного сырья с добавками, водой, формование, сушку или обжиг. На всех этапах этих процессов образуется пыль.
Наиболее распространенные источники пылевыделения на строительных предприятиях - конвейерные линии и узлы перегрузки сыпучих материалов. Работники, обслуживающие транс-портно-технологические линии, подвергаются как внешнему, так и внутреннему воздействию пыли. Пылинки могут проникать в поры потовых и салыпых желез, закупоривая их и тем самым затрудняя функции этих желез. Пыль, попавшая в глаза, вызывает воспалительный процесс слизистых оболочек. Длительное вдыхание пыли приводит к заболеванию пневмокониозом. Наибольшей болезнетворностыо обладают пылевые частицы размерами от 0,3 до 5 мкм.
Конвейерные линии как источники пылевыделения имеют ряд технологических особенностей, которые обусловливают недоста-
точную эффективность и низкую экономичность применения известных способов обеспыливания. К таким особенностям относятся протяженность конвейера, динамичность, периодичность работы и другие. Кроме того, ряд технологических операций, связанных с транспортировкой и переработкой сыпучих материалов и выделяющих большое количество пыли в воздух рабочей зоны, нуждается в способах обеспыливания с малым расходом жидкости на единицу объема запыленного воздуха. Проведенный анализ показал, что этому требованию соответствует пенный способ обеспыливания, который имеет ряд преимуществ перед другими.
Наибольшее распространение получило применение пенного способа на стадии процесса пылеулавливания, который заключается в локализации пылевого аэрозоля непосредственно у источника пылевыделения и направлении его в заранее выделенную зоїгу. Но так как рабочие зоны, связанные с транспортировкой и перегрузкой сыпучих материалов, размещаются не только внутри помещений, но и за их пределами, необходимо также обеспечивать снижение концентрации пыли в воздухе рабочих зон промп-лощадки до величин ПДК. Проведенный анализ пенного способа обеспыливания воздуха показал необходимость дальнейшего его совершенствования на стадиях пылеочистки и рассеивания пыли.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является повышение безопасности условий труда за счет снижения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны до значений ПДК, на основе совершенствования пенного способа гидрообеспыливания с учетом его энергетических характеристик.
ОСНОВНАЯ ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в комплексной увязке функциональных элементов процесса снижения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны- ПУ, ПО, РП пенным способом и разработки методики выбора оптимальных технологических параметров пенного способа на каждом этапе его реализации по энергетическим характеристикам.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
- усовершенствованы математические зависимости, описы
вающие основные параметры пены и пылевого аэрозоля на этапах
пылеулавливания, пылеочкстки на основе выявления взаимосвязи
между энергетическими параметрами процесса и физико-хими
ческими параметрами пены;
установлены новые закономерности, раскрывающие взаимосвязь между физико-химическими параметрами пылевого и пенного аэрозолей (рч, d4, цв, сж-г, Dn, рр) и параметрами, характеризующими воздушную среду рабочих зон (U(Z), Та) на стадии рассеивания пыли;
выполнено математическое описание процесса рассеивания пыли пенным способом, на основе выявления функциональных зависимостей эффективности и энергоемкостного показателя от параметров пылевого, пенного аэрозолей и воздушной среды рабочих зон.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ обоснована:
применением основных положений теории аэро- и гидродинамики, физических законов и математического аппарата при моделировании изучаемых процессов;
использованием современных методик исследований и обработки экспериментальных данных;
- удовлетворительной сходимостью результатов стендовых
экспериментов с теоретическими выводами, а также с работами
других авторов;
- апробацией разработанных средств обеспыливания воздуха
рабочих зон в конкретных производственных условиях.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в следующем:
- разработана методика выбора оптимальных рабочих пара
метров пылеулавливания, пылеочистки и рассеивания пыли пен
ным способом с учетом особенностей производственных условий,
экономичности и значительного снижения запыленности воздуха
в рабочей зоне до концентраций, близких к ПДК;
разработана конструкция устройства регенерационной очистки воздуха от тонкодисперсной пыли пенным способом (заявка №99109790/12), обеспечивающего высокую эффективность реализации последовательно двух функциональных элементов обеспыливания - пылеочистки и рассеивания пыли;
разработана программа для ЭВМ, позволяющая в условиях производства выбирать оптимальные рабочие параметры каждого этапа обеспыливания с учетом обеспечения ПДК.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР РГСУ по госбюджетной теме «Методолопгческие основы совершенствования и выбора технических решений защиты атмосферы и строительных материалов от антропогенного загрязнения», № гос. регистрации 01.99.0006443.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы внедрены на ряде предприятий: строительной индустрии ЗАО РЗ «ЖБК»; машиностроения- в механическом цехе завода «Квант» на участке пескоструйной обработки; горнодобывающей промышленности - на шахте «Майская» ОАО Ростовуголь; в учебном процессе РГСУ при проведении лабораторных и практических работ в курсе «Безопасность технологических процессов и производств», «Гидрообес-пылипание», «Техника и технология защиты окружающей среды».
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие основные положения:
процесс обеспыливания воздуха рабочих зон пеной, включающий три стадии его реализации -пылеулавливание, пылеочи-стку, рассеивание пыли, с учетом совокупного действия аэродинамических, гидродинамігческих, электрических, межмолекуляр-ньгх и поверхностных сил, характеризуется энергетическими параметрами, которые определены в зависимости от физико-химических свойств взаимодействующих фаз, технологических и производственных условий;
пенный способ рассеивания пыли однозначно характеризуется оценочным энергоемкостным показателем, который функционально зависит от эффективности, а также параметров, ха-
растеризующих производственно-технологические условия и воздушную среду;
- анализ энергетических характеристик процесса рассеивания
пенным аэрозолем позволяет определить пути его дальнейшего со
вершенствования;
- разработанное математическое описание процесса сниже
ния загрязнения воздушной среды позволяет производить оценку,
выбор и прогнозирование эффекта реализации как отдельных
функциональных элементов обеспыливания -пылеулавливания,
пылеочистки, рассеивания пыли, так и комплексного их примене
ния без проведения опытных испытаний.
Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на: Международной научно-практической конференции «Экология и регион», г.Ростов-на-Дону, 1995г.; Международной научно-практической конференции ИИЭС, г. Ростов- на- До ігу, 1997г.; 3-й Международной научно-практической конференции «Экология и здоровье человека», г.Ростов-на-Дону, 1997г.; на Международной научно-технической конференции «Проблемы охраны производственной и окружающей среды», Волгоград, 1997г.; областном конкурсе «Экология-Безопасность-Жизнь», г.Ростов-на-Дону, 1999г; Юбилейной научно-практической конференции «Строительство-99», г.Ростов-на-Дону, 1999г.; научно-технических конференциях РГСУ в 1997-2000гг.; 5-й Всероссийской научно-практігческой конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», г.Санкт-Петербург, 2000г.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований по теме диссертационной работы опубликованы в 1L научных работах, а также в госбюджетных научно-технических отчетах кафедры, получено решение о выдаче патента по заявке №99109790/12.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, 26 приложений и содержит 128 стр. основного машинописного текста. Список литературных
