CC BY
81
Анализ методических подходов к выбору обеспыливающего оборудования при эксплуатации агрегата питания асфальтобетонного завода
В.И. Беспалов, Д.А. Протопопова (Ростовский государственный строительный университет, Ростов-на-Дону)
Асфальтобетонные заводы (АБЗ) относятся к предприятиям, где технологические процессы связаны с дроблением, истиранием, транспортировкой, сушкой инертных материалов и вследствие этого являются одними из наиболее значимых источников загрязнения воздушной среды. Именно поэтому в процессе эксплуатации АБЗ при производстве асфальтобетонной смеси помимо других загрязняющих веществ (например, сажи, углеводородов, оксидов углерода и других) в воздух рабочих зон выделяется значительное количество неорганической пыли. Причем, главной особенностью организации рабочего процесса на АБЗ является размещение технологического оборудования и, следовательно, рабочих мест на открытых площадках, то есть когда воздух рабочей зоны и воздушный бассейн промышленной площадки принимают адекватный смысл. Поэтому пыль в рабочие зоны работников АБЗ поступает не только от основного производственно-технологического оборудования, но и от неорганизованных источников, расположенных на территории предприятия.
Наибольшая запыленность на промышленных площадках АБЗ наблюдается в воздухе рабочих зон операторов агрегатов питания, которая без применения средств обеспыливания в десятки раз превышает ПДК [1].
Выбор обеспыливающего оборудования зависит, в первую очередь, от свойств загрязняющих веществ, образующихся при эксплуатации агрегата питания АБЗ. Рассматривая образующийся и выделяющийся от агрегата питания пылевой аэрозоль как дисперсную систему, можно заключить, что комплексное, последовательное изучение его состояния целесообразно проводить на основе упорядоченного рассмотрения параметров, характеризующих свойства дисперсной фазы (пылевых частиц) и дисперсионной среды (воздуха). Именно такой подход, на наш взгляд, позволит выделить наиболее эффективные и экономичные направления реализации процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ.
Известные методики по выбору оборудования для улавливания ЗВ и очистки от них воздуха имеют ряд недостатков, к которым, на наш взгляд, можно отнести следующие:
- необходимость предварительного задания конкретного типа оборудования;
- расчетные зависимости эффективности практически не отражают основного спектра свойств загрязняющего аэрозоля;
- не учитываются в достаточной мере энергетические характеристики процессов улавливания загрязняющих веществ и очистки от них воздуха, что в значительной мере затрудняет оптимизацию рабочих параметров выбираемого воздухоохранного оборудования.
В настоящее время наибольший практический интерес представляют следующие две методики выбора систем борьбы с производственной пылью.
Так, автором работы [2] предложена методическая последовательность выбора технических решений для реализации систем обеспыливания воздуха применительно к конкретным производственно-технологическим условиям, которая включает шесть основных взаимосвязанных блоков, реализующих соответствующие этапы процедуры выбора.
При анализе условий, применительно к которым проектируется система обеспыливания воздуха, учитывают планировочные решения производственного помещения, технологическую схему производства, технологическое оборудование и физико-химические свойства загрязняющих веществ, выделяющихся от него как критерии-ограничения. В результате матричной оптимизации автор работы [2] предлагает определять технические решения, наиболее адаптированные к рассматриваемым производственным условиям, удовлетворяющие этим требованиям, и получать в виде выходной информации перечень технических решений, численные значения расчетных параметров которых максимально удовлетворяют условиям
обеспечения максимальной эффективности и надежности при минимальных стоимостных затратах.
Предложенная автором работ [3] классификационная схема учитывает тот факт, что на практике различные по функциональному назначению системы могут быть реализованы комплексным инженерным решением. Предлагаемая в рассматриваемом подходе методика формирования высокоэффективных и энергетически экономичных инженерных систем обеспыливания воздуха рабочих зон промышленных предприятий
В настоящее время эффективность очистки воздуха от загрязняющих веществ остается основным определяющим показателем. Различные теоретические подходы к описанию процессов улавливания и очистки воздуха от пыли позволили многим авторам предложить различные оценочные показатели, которые наряду с эффективностью дают возможность решать задачи выбора рациональных конструкций аппаратов снижения загрязнения воздуха для конкретных производственных условий.
Авторы ряда работ предлагают оценивать и сравнивать способы снижения загрязнения воздуха по значениям затраченной на их реализацию энергии и эффективности очистки. Такая оценка, во-первых, не имеет конкретного физического смысла с точки зрения энергетических характеристик; во-вторых, монотонное увеличение эффективности и затраченной энергии при изменении основных параметров процесса снижения загрязнения воздуха стирает границы оптимальности оценки; в-третьих, такой метод оценки не раскрывает взаимосвязи физико-химических механизмов снижения загрязнения воздуха и не выделяет степени их влияния на конечный эффект процесса, а следовательно, не может показать пути дальнейшего совершенствования способов.
Нами рассмотрен энергоемкостный показатель, который по аналогии с коэффициентом полезного действия определяется по формуле:
—
ЕЭ = — х 100, %, (1)
N , , ()
где: I - способ снижения загрязнения воздуха; Wi - энергия, расходуемая в ьтом способе на захват и удаление частиц ЗВ из воздушного потока (полезная энергия); N1 - энергия, расходуемая на реализацию >того способа снижения загрязнения воздуха (затраченная энергия).
Предложенный показатель учитывает эффективность реализации процесса снижения загрязнения воздуха и позволяет оценить, насколько эффективно используется затраченная энергия с точки зрения достижения цели процесса - обеспечения ПДК загрязняющих веществ в
воздухе. Детальный анализ действующих механизмов в процессе снижения загрязнения воздуха
позволяет эффективно использовать каждый из этих механизмов, определить пути совершенствования процесса и получить возможность аналитического прогнозирования и оптимизации его рабочих параметров.
В результате анализа существующих методик выбора обеспыливающего оборудования при работе агрегата питания установлено, что наиболее приемлемой для выбора технологий и оптимизации рабочих параметров процессов улавливания пыли и очистки от пыли воздуха рабочих зон операторов агрегата питания АБЗ является комплексная методика формирования высокоэффективных и энергетически экономичных инженерных систем обеспыливания воздуха, в которой основными оптимизационными критериями выступают эффективность снижения загрязнения воздуха и энергоемкостный показатель процесса обеспыливания воздуха, пока не имеющие совершенного математического описания для рассматриваемых производственно-технологических условий эксплуатации АБЗ.
Дальнейшее существенное повышение эффективности обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ возможно на основе исследования комплексного использования различных технологий обеспыливания воздуха с учетом влияния аэродинамических, гидродинамических и физико-химических параметров внешних воздействий на протекание процесса захвата и удаления пыли из воздушного потока с последующим связыванием частиц пыли и их возвратом в технологический процесс.
Литература:
1. В.И. Беспалов, А.Г. Лазарев, Д.А. Протопопова. Анализ состояния воздуха рабочих зон на асфальтобетонных заводах // «Строительство 2011»: материалы Международной научно-практической конференции-Ростов-на-Дону: Рост. гос. Строит. Университет, 2011.
2. Л.Ю. Овчинникова. Совершенствование методологии выбора технических решений для повышения эффективности защиты воздуха рабочих зон // Ростов-на-Дону, 2003.
3. В.И.Беспалов. Разработка метода формирования высокоэффективных и экономичных систем обеспыливания воздуха рабочей зоны горнодобывающих и перерабатывающих предприятий топливно-энергетического комплекса // Ростов-на-Дону, 1996
