Введение к работе
Актуальность темы исследований. Дальнейшее развитие научно-технических разработок и развитие промышленных технологий выводят проблему охраны труда в ряд важнейших общегосударственных задач, решение которой непосредственно связано с защитой здоровья человека на производстве. В первую очередь это относится к предприятиям стройиндустрии. Так, средняя запыленность воздуха рабочей зоны участков транспортировки инертных материалов на заводах железобетонных конструкций и.комбинатах строительных материалов составляет 50 - 300 мг/м ,что в десятки раз превышает ПДК. Высокий уровень загрязнения воздушной среды, значительно превышающий ПДК, характерен и для предприятий других отраслей промышленности, территориально или технологически связанных с предприятиями стройиндустрии.
В то же время имеющиеся теоретические представления о механизмах протекания процесса захвата частиц пыли каплями жидкости в настоящее время недостаточно обобщены и слабо увязаны с практикой одного из его наиболее простых и эффективных способов низконапорного орошения. Остаются недостаточно изученными вопросы взаимозависимости аэрогидродинамических и физико-химических параметров при захвате и удалении частиц пыли из воздуха каплями диспергированной жидкости. Прогноз эффективности протекания процесса поэтому затруднен. При всем многообразии технических решений на практике широкое распространение получила отраслевая типизация средств орошения. Вследствие этого дальнейшее совершенствование методов прогноза и повышения эффективности низконапорного орошения является актуальной научно-технической задачей в области охраны труда.
Диссертационная работа выполнена на кафедре «Инженерная защита окружающей среды» Ростовского государственного строительного университета в соответствии:
- с планом научно-исследовательских работ РГСУ по теме «Создать и внедрить
инженерные системы обеспечения чистоты воздуха в производственных помещениях и
предупреждения загрязнения атмосферы промышленных площадок»
per. № 01.860070360 в рамках комплексной научно-технической программы ГКНТ РФ;
- планом важнейших научных исследований РГСУ по теме № 01.9.2004851 «Раз
работка и внедрение в практику систем жизнеобеспечения в производственной и ок
ружающей средах».
Целью работы является обеспечение нормативных санитарно-гигиенических условий в воздухе рабочей зоны предприятий стройиндустрии за счет прогноза и повышения эффективности процесса подавления каплями орошающей жидкости пыли песка и щебня, выделяющейся из объема инертных материалов, транспортируемых ленточными конвейерами.
В соответствии с состоянием и потребностями дальнейшего развития теоретических основ, технических средств и способов гидрообеспыливания для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
исследовать закономерности массовых процессов и определить взаимосвязь аэрогидродинамических и физико-химических факторов, действующих при гидрообеспыливании низконапорным орошением;
уточнить математическое описание процесса гидрообеспыливания воздуха низконапорным орошением;
усовершенствовать методику прогноза эффективности процесса гидрообеспыливания воздуха низконапорным орошением;
определить направления совершенствования гидрообеспыливания низконапорным орошением;
провести экспериментальные исследования эффективности процесса гидрообеспыливания низконапорным орошением в зависимости от основных параметров факела орошения и пылевоздушного потока;
проверить и внедрить в производственных условиях результаты исследований, расширить возможную область применения гидрообеспыливания орошением.
Идея работы заключается в выделении и использовании взаимосвязанных аэрогидродинамических и физико-химических параметров капель орошающей жидкости для оптимизации процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны и выбора рациональных средств его реализации в конкретных производственных условиях заводов железобетонных конструкций и комбинатов строительных материалов.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. В основе процесса обеспыливания воздуха низконапорным орошением нахо
дится тесная взаимосвязь аэрогидродинамического режима движения капель, пылевоз
душного потока и физико-химических свойств орошающей жидкости, в частности:
- аэрогидродинамический режим движения пылежидкостного аэрозоля определяет целесообразность изменения физико-химических свойств орошающей жидкости;
- физико-химические факторы (добавки химических веществ и другого рода воз
действия) выступают модификаторами, изменяющими энергетические параметры
жидкостного аэрозоля, аэрогидродинамический режим его распространения и эффек
тивность захвата пылевых частиц в зоне транспортировки сырья.
Уточненное математическое описание процесса обеспыливания воздуха низконапорным орошением позволяет оптимизировать параметры и осуществить прогноз достигаемого санитарно-гигиенического эффекта защиты воздуха рабочих зон предприятий стройиндустрии.
Параметрический анализ эффективности процесса обеспыливания позволяет определить пути дальнейшего совершенствования технологии реализации низконапорного орошения применительно к конкретным производственным условиям его pea-
лизации на участках транспортировки песка и щебня заводов железобетонных конструкций и комбинатов строительных материалов.
Достоверность научных положений диссертационной работы подтверждается:
- обеспечением наилучших показателей качества работы систем обеспыливания
воздуха в результате применения низконапорного орошения в конкретных производ
ственных условиях;
-согласованностью научных выводов с результатами, представленными в предшествующих научных работах, научно-технической и патентной литературе;
- высокой сходимостью результатов большого объема экспериментов (более 1000
опытов), проведенных в лабораторных и промышленных условиях, с полученными
аналитическими зависимостями (в пределах абсолютной погрешности ±13,26 % при
доверительной вероятности 0,95).
Научная новизна результатов работы заключаются в следующем:
1. Исследованы и определены закономерности совокупного действия физико-
химических и аэрогидродинамических факторов, действующих в условиях низконапор
ного орошения, и их влияние на захват пылевых частиц каплями орошающей жидкости.
Уточнено математическое описание процесса обеспыливания воздуха низконапорным орошением, позволяющее оптимизировать параметры процесса и совершенствовать технологию метода.
Уточнены зависимости для прогноза эффективности низконапорного орошения, учитывающие технологические параметры орошения, аэрогидродинамические режимы распространения жидкостного аэрозоля, состав орошающей жидкости, а также условия вторичного дробления капель.
Практическое значение работы заключается в том, что на базе уточненного математического описания процесса обеспыливания воздуха низконапорным орошением:
Усовершенствована инженерная методика прогноза эффективности процесса обеспыливания воздуха орошением, включающая оптимизацию его основных технико-экономических параметров и заключающаяся в обеспечении требуемого по санитарно-гигиеническим нормативам качества воздуха рабочих зон при минимальном расходе (давлении) орошающей жидкости.
Разработан программный комплекс «GEO-NO», обеспечивающий автоматизацию проведения инженерных расчетов и оптимизацию рабочих параметров систем низконапорного орошения на стадиях их проектирования и реконструкции.
3. В результате целенаправленного совершенствования стандартной технологии низконапорного орошения предложены комбинированные способы и технические средства защиты воздушной среды предприятий стройиндустрии.
Реализация работы. Результаты диссертационных исследований использованы:
-при разработке системы гидрообеспыливания низконапорным орошением с применением химических добавок к орошающей жидкости на участке транспортировки инертных материалов ленточным конвейером БСО ЗАО «РзЖБК» г. Ростов-на-Дону;
при разработке системы гидрообеспыливания низконапорным орошением с применением химических добавок к орошающей жидкости на бетоносмесительном узле ООО «ГрадоСтройСервис» г. Ростов-на-Дону;
в научных исследованиях и учебном процессе кафедры «Инженерная защита окружающей среды» ГОУ ВПО «РГСУ».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях: «Строительство - 2008», «Строительство - 2009».
Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе З в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и заключения, списка использованной литературы из 114 наименований источников отечественных и зарубежных авторов и 7 приложений. Работа содержит 122 с. основного машинописного текста, 24 рисунка, 2 таблицы.
