Введение к работе
Актуальность темы исследований. Повышение научно-технического уровня и постоянное совершенствование промышленных технологий вывели проблему охраны труда в ряд важнейших общегосударственных задач, решение которой непосредственно связано с защитой здоровья работающих.
Дальнейшее эффективное развитие предприятий стройиндустрии, связанное с их переводом на интенсивные технологии, во многом сдерживается так называемым «пылевым фактором». Техническое перевооружение и применение высокопроизводительного оборудования обуславливает увеличение пылеобразования и пылеотложения в производственных помещениях. В результате на предприятиях строительной индустрии более 50% среднесписочной численности работающих заняты на работах с вредными и опасными условиями труда по уровню запыленности воздуха рабочих зон. Концентрация пыли в воздухе на постоянных рабочих местах и рабочих зонах зачастую в десятки раз превышает требования санитарно-гигиенических нормативов (ПДКр;).
Доказано, что промышленная пыль в целом, и кремнесодержащая пыль, характерная для предприятий стройиндустрии, в частности, обладая особыми физико-химическими и биологическими свойствами, вызывает пневмокониозы, а также широкий круг других, зачастую неизлечимых, профессиональных заболеваний. Пыль не только отрицательно воздействует на организм человека, но и ухудшает производственно-технологическую обстановку, приводя к преждевременному выводу из строя технологического оборудования, зданий и сооружений, нанося серьезный ущерб экономическому потенциалу отрасли.
Решить проблему обеспыливания воздуха рабочих зон возможно только при использовании комплекса мероприятий, в рамках которого наряду с организационными и технологическими мерами важное место занимают инженерные системы обеспечения параметров качества воздушной среды на уровне существующих санитарно-гигиенических нормативов.
В этой области накоплен обширный научный и практический потенциал. Решению отдельных вопросов из числа рассмотренных в диссертационной работе посвящены исследования В.В Батурина, В.И. Беспалова, Е.И. Богуславского, А.С. Бурчакова, В.П. Воронина, Е.Ф. Демишевой, В.П. Журавлева, И.Г. Ищука, Ф.С. Клебанова, В.В. Кудряшова, Г.Д. Нейкова, И.Н. Логачева, Г.А. Позднякова, Г.М.Позина, В.Н. Посохина, В.И. Саранчука,Н.А. Страховой, В.К. Тихомирова, Н.А. Фукса, И.А. Шепелева и других авторов, внесших значительный вклад в изучение состояния воздуха рабочих зон, его загрязнения, вызываемых им последствий, а также в совершенствование технологии и техники обеспыливания.
В то же время, при всем многообразии технических средств обеспыливания не существует единого подхода к выбору наиболее оптимальной технологии применительно к заданным производственно-технологическим условиям, оценке качества работы и совершенствованию инженерных систем пылеподавления. Нуждаются в теоретическом изучении комплексный подход и соответсвующие ему области
рациональных значений основных рабочих параметров процесса обеспыливания воздуха для основного перечня технологического оборудования.
Среди технологического оборудования предприятий стройиндустрии, вносящего основной «вклад» в загрязнение воздуха рабочих зон и ухудшение условий труда работающих, одно из основных мест, безусловно, принадлежит конвейерному транспорту. При этом аэродинамическая и пылевая обстановка на узлах перегрузок является наиболее неблагоприятной для процесса обеспыливания, а обслуживающие их аспирационные системы включают наиболее полный перечень функциональных элементов, характерный для аналогичных систем на других источниках пылевыделения. Вследствие этого совершенствование технологии обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта на предприятиях стройиндустрии, оптимизация основных рабочих параметров данного процесса является актуальной научно-технической проблемой.
Целью работы является повышение эффективности комплексного обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта для обеспечения нормативных санитарно-гигиенических условий труда работающих.
Идея работы заключается в моделировании и управлении рабочими параметрами процессов, определяющих эффективность обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта.
Методы исследования включали использование положений системного анализа, принципа аналогий, методов математического моделирования и теории принятия решений.
Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Усовершенствовано математическое описание технологических мероприятий по обеспыливанию воздуха рабочих зон конвейерного транспорта, в рамках которого получены взаимосвязанные условия:
связного режима движения при гравитационном транспортировании материалов в закрытых каналах, как функции расхода, плотности, скорости движения материала, его объемной концентрации в потоке, а также геометрии узла перегрузки;
минимальной интенсивности пылеобразования при взаимодействии движущегося материала с направленными потоками воздуха в закрытых каналах, как функции эжекционного, теплового и аспирационного давлений, а также плотности, скорости движения материала и размеров образующихся пылевых частиц.
2. Уточнено математическое описание аэродинамического метода обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта, в рамках которого получены:
зависимости для расчета скоростей пылевых частиц в условиях их безынерционного и инерционного движения, учитывающие суперпозицию подвижности воздуха в помещении, скорости всасывания, конвективных течений, собственной скорости частиц, скорости их гравитационного оседания и используемые при расчете эффективности турбулентного, диффузионного, форетического и инерционного механизмов пылеулавливания в условиях точечного и линейного стоков;
условия достаточности расхода удаляемого воздуха при пылеулавливании и предотвращения выноса пыли в рабочую зону под действием сдувающих потоков как функции расчетных скоростей движения и геометрических характеристик источника пылевыделения.
3. Уточнено математическое описание гидродинамического метода обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта, в рамках которого усовершенствованы зависимости для определения:
эффективности инерционного осаждения как функции инерционности пылевых частиц, стойкости пенного аэрозоля и степени ограничения его свободного распространения;
эффективности электростатического осаждения как функции удельного электрического заряда пенного аэрозоля, плотности раствора пенообразователя и расхода пенного аэрозоля.
Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы подтверждается:
использованием классических положений системного анализа, аэро- и гидродинамики многофазных сред, механики аэрозолей, а также принципа аналогий при моделировании процесса и теории принятия решений при оптимизации технологии комплексного обеспыливания воздуха рабочих зон;
применением при обработке результатов лабораторных исследований и промышленной апробации аппарата математической статистики;
удовлетворительной сходимостью результатов значительного объема экспериментов (более 400 опытов), проведенных в лабораторных и промышленных условиях, с полученными аналитическими зависимостями (в пределах абсолютной погрешности 6,7 - 13,0 % при доверительной вероятности 0,95).
Практическое значение диссертационной работы заключается в разработке методики оптимизации технологии комплексного обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта, включающей: анализ фактической запыленности и расчет требуемой эффективности обеспыливания; использование технологических мероприятий обеспыливания; уточнение перечня и значимости частных целей; формирование перечня вариантов технических решений комплексного обеспыливания с последующей многофакторной оптимизацией параметров, их характеризующих, и выбором варианта, наилучшего в заданных производственных условиях конвейерного транспортирования материалов.
Методика может быть использована в условиях действующих строительных предприятий и организаций, при выполнении проектных работ, в научных исследованиях и учебном процессе при работе с различным объемом данных.
Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований РГСУ по теме № 01.9.2004851 «Разработка и внедрение в практику систем жизнеобеспечения в производственной и окружающих средах».
Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы:
при реконструкции комплексной системы обеспыливания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта БСУ ЗАО «Ростовский завод ЖБК»;
при проектировании комплексной системы обеспыливания воздуха рабочей зоны узла выгрузки глиномассы дробильного отделения Кирпичного завода ООО «Диалог Восток-Запад»;
в научных исследованиях и учебном процессе кафедры «Инженерная защита окружающей среды» РГСУ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Уровень пылеобразования и загрязнения воздуха рабочих зон на узлах перегрузки определяется расслоением потока на материал и пылевую оболочку, которое обусловлено взаимосвязью режима движения при гравитационном транспортировании материалов и интенсивности пылеобразования при взаимодействии движущегося материала с направленными потоками воздуха в закрытых каналах.
-
Зависимости, полученные для скоростей пылевых частиц при их безынерционном и инерционном движении и для условий достаточности расхода удаляемого воздуха при пылеулавливании и предотвращения выноса пыли в рабочую зону под действием сдувающих потоков, обеспечивают корректность расчета эффективности аэродинамического обеспыливания воздуха рабочих зон с учетом турбулентного, диффузионного, форетического и инерционного механизмов пылеулавливания для технических решений, реализующих условия точечного и линейного стоков.
-
Уточнение зависимостей для расчета эффективностей инерционного и электростатического механизмов осаждения при гидродинамическом обеспыливании воздуха рабочих зон раскрывает взаимосвязь свойств пыли (дисперсность, плотность пылевых частиц) и орошающей жидкости (расход, стойкость, удельный электрический заряд пенного аэрозоля, степень ограничения его свободного распространения, плотность раствора пенообразователя).
4. Разработанная методика оптимизации технологии комплексного обеспыли
вания воздуха рабочих зон конвейерного транспорта позволяет обеспечить объек
тивность принятия технического решения обеспыливания воздуха рабочих зон,
наилучшего в конкретных производственных условиях конвейерного транспорти
рования материалов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 8-й региональной научно-практической конференции молодых ученых, и ежегодной Международной научно-практической конференции РГСУ «Строитель-ство-2007».
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 работах, общим объемом 2,18 печатных листов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и заключения, списка использованной литературы из 129 наименований литературных источников отечественных и зарубежных авторов и б приложений. Работа содержит 167 страниц основного машинописного текста, 23 рисунка и 14 таблиц.
