CC BY
8
являются источником больших потерь тепла. Теряется тепло и через неплотности щелей с отходящими газами и воздухом. В применяемых ныне электропечах полезное тепло составляет лишь 47,5—57%.
В отдельные моменты производственного цикла рабочие находят--, ся непосредственно у печи, подвергаясь, таким образом, воздействию излучения от боковых стен печи (0,7—3 г/кал/см2/м), от заслонок (дш 3,5 г/кал/см2), расплавленного металла и шлака (1,25—1,5 г/кдл'/сГК от открытой печи (до 8—10 г/кал/см2) и т. д. .
Металлургия качественных сталей, столь широко внедряемая в про-' мышленность, ставит перед гигиеной труда ряд вопросов. Одни^з них (метеорологические условия) общи с другими металлургич&кими процессами, другие (возможность воздействия окислов металла) .специфичны именно для плавки качественных сталей. * «*
--4 . •
' * £
Инж. И. И. ТРЕТЬЯК и техник В. ГЯНОРКИН
В. Г$Н(
Эффективность применения щитЬ&
у вытяжных фонарей
>г > »
Из Запорожской областной промсанстанции
Существующие типы аэрационных фонарей, за исключением нового фонаря инж. В. В. Батурина и инж. Л. М. Брандта (видоизмененный тип фонаря Понд), нуждаются в систематической регулировке поворотных фрамуг в зависимости от направления ветра. Процесс регулировки довольно сложен и требует специального обслуживающего персонала как при управлении вручную, так и при наличии различных механизмов управления (электро- и пневмоприводы).
Сравнительно частое изменение направления ветра делает очевидной сложность управления фрамугами. Наши многолетние наблюдения показывают, что даже при наличии механизированных фрамуг на некоторых предприятиях механизмы практически бездействуют, ими никто не пользуется и аэрационные фонари не регулируются. Но даже в случае удачного технического разрешения задачи управления фрамугами существенным недостатком их все же остается односторонняя! работа вытяжных фонарей. Не следует также забывать о дороговизне и дефицитности оборудования и материалов по устройству механизированных фрамуг. Из сказанного вытекает важность разработки новых типов фонарей и переоборудования существующих.
Используя указания Н. В. Синебрюхова («Техника безопасности в черной металлургии»), мы впервые применили в производственных условиях установку щитов у вытяжного фонаря глиноземного цеха Днепровского алюминиевого завода с последующей проверкой эффективности фонаря, оборудованного щитами 1.
Опыт установки щитов на этом заводе дал нам основание рекомендовать их для широкого внедрения на ряде предпрятий. Летом 1940 г. нами изучалась эффективность оборудованных щитами фонарей на перечисленных ниже объектах.
1 Статья инж. И. И1. Третьяк и д-ра И. В. Гольдгефтера в журнале «Охрана труда» № 7, 1939 г.
Кузнечный цех электрометаллургического завода
Здание цеха состоит из четырех пролетов. Слитки высоколегированной стали поступают на цеховой склад, затем подаются в нагревательные new, подвергаются ковке, взвешиваются, клеймятся, после чего следуют охлаждение в каленицах или на воздухе, чистка и отгрузка. При этом цех загрязняется отходящими продуктами горения. Большинство печей экранировано и теплоизолировано. Рабочие места в летнее время обеспечены передвижными душирующими вентиляционными установками, состоящими из вентилятора ЦАГИ № 81/» пропеллерного типа, с числом оборотов 1 450 в минуту и направляющими патрубками Батурина. На рис. 1 показано устройство щитов у вытяжного фонаря.
Шиты Циты
Рис. 1
До оборудования вытяжного фонаря щитами регулировки фрамуг не производилось. В теплый период фрамуги фонаря раскрывались, как можно больше, а к зиме закрывались. При существовавшем положении всегда под фонарем скоплялись отходящие продукты горения, создавая задымленную «подушку», выброс воздуха наружу в значительном количестве происходил рывками. Эта «подушка» сильно затемняла цех и загрязняла его сернистым газом, вызывающим у рабочих чихание. После установки щитов и удаления прогнивших поворотных фрамуг фонаря воздух в цехе резко улучшился: задым-ленность рассосалась, не ощущалось больше присутствия сернистых соединений, в цехе стало много светлее. Многократная проверка направления воздушных токов в цехе с помощью одуванчиков и < наблюдения за выбивающимися газами и паром показали, что нагретый воздух плавно, без закруток подымается к фонарю.
При широких пределах колебаний как направления ветра (от 30 до 90°), так и скорости его от 3,6 до 9 м/сек) фонарь полностью работает на двустороннюю вытяжку. Многократные наблюдения и замеры показали, что при любом направлении и силе ветра случаев задувания фонаря не было; наоборот, если температура уходящего воздуха по обеим сторонам фонаря одинакова, то более интенсивно работает подветренная сторона. Почти все опыты производились в жаркие летние дни. Последнее испытание проведено 5.Х1.1940г. в связи с заявлением руководства завода, что фонарь со щитами при сильно увлажненном наружном воздухе не дает должного эффекта. Проверка показала, что, готовясь к зиме, администрация распорядилась возийшно плотнее закрыть боковые проемы в вертикальном остеклении, а это совершенно прекратило доступ свежего воздуха в цех. В результате условия труда в цехе резко ухудшились, снова в воздухе почувствовался запах сернистых соединений и цех стал задымленным. Только после того как мы добились открытия в верхней зоне бокового остекления проемов площадью примерно 25—30 м2, наступило значительное улучшение атмосферных условий в цехе. Выбрав ненастный день, когда относительная влажность воздуха доходила до 100°/о (15.XI.1940), мы произвели ряд замеров (табл. 1).
А
Таблица 1
Стороны фонаря ■ к о. "S оа о а® а> S Скорость уходящего Ч1'рез проемы фонаря воздуха « СП X д Л X Си 4 г» « 2 2 я я о. к н в а « в Разность 1 емпе-рагури уходящего и наружного воздуха в градусах
Дата Скорость ветр о ° Е« Я о £ = » ч Is £ ° £ в минимальная А 4 <4 а я и 2 * 5 2 к м S ч 4) О. о ° 5-е- и 3 g-й, и 5. V я ' 4« 3 О 3 щ ii Ш я Наружная те* в градусах минимальная Л V Л Я я и X к 1 я 5 X н к а к О) о. о
13.VI / 1940 \ Подветренная . . Заветренная . . \ * <90° { 1,72 1,62 2,35 2,20 2,03 1,91 761 500 710 000 }19,0{ 16,0 14,0 19,0 20,0 12,5 17,0
14.VI ( 1940 \ Подветренная . . Заветренная . . } 9 <30° | 2,26 2,10 3.40 3,50 2.83 2,80 1 137 000 1 014 400 }24,8{ 11,2 12,7 14,75 17,3 13,0 15,0
15.VI 1 19» \ Подветренная . . Заветренная . . } 3,6 <45° { 1,81 1,60 2,60 2,06 1,70 1,83 738 С00 683 40J }23,5{ 9,5 8,5 15,0 16,5 12,0 13,0
15.XI 1 1940 \ Подветренная. . Заветренная . . }■ 4,5 <60° | 1,40 1,60 2,30 2,30 1,80 1,90 679 000 722 000 13,0 17,0 19,0 19,0 16,0 18,0
Сред- 1 ние ие- < личины 1 Подветренная . . Заветренная . . \ От 3,« / ДО 9 1.67 1.68 2,54 2,44 2,01 2,04 778 900 762 230 м 12,6 14,4 17,6 18,45 14,2 16,5
Из анализа замеров выяснилось, что фонарь работал довольно интенсивно, скорость выхода из него воздуха по обеим сторонам составляла по верхним ярусам фрамуг 2,3 м/сек, по нижним 1,5 м/сек. Результаты организованного проветривания цеха, естественно, должны были снизить температуру на рабочих местах, что является основной целью данного мероприятия.
Оказалось, что при наружной температуре в 23,5° на основных рабочих местах она была на 3,0—5,0° больше. Температурный градиент после установки щитов ib кузнечном цехе по нашим замерам составляет 0,7° на 1 м высоты помещения от уровня рабочей зоны до середины фонаря.
Очень интересные явления мы наблюдали, изучая потоки воздуха при обтекании ветром фонаря, оборудованного щитами. Потоки ветра, ударяясь о щит фонаря (подветренная сторона), естественно, создавали некоторое давление с наружной стороны щита, и срыв потока обычно происходил выше кромки щита на 100—150 мм, а с заветренной стороны — на 0,5—0,8 м (от кромки щита заветренной стороны при ширине фонаря со щитами 8 м). После срыва потока ветра у щита как преграды от задувания воздушные струи плавно подымаются вверх на расстоянии 10—12 м от места срыва; по нашим наблюдениям, ветер не меняет своего направления и, таким образом, не мешает выходу воздуха из фонарей, расположенных в указанной зоне.
Используя описанный опыт, мы пришли к заключению, что при наличии в одном здании двух и более фонарей, близко расположенных один от другого, целесообразно использовать наружные стороны крайних фонарей в качестве щитов, т. е. наглухо закрыть их, а остальные как можно больше открыть. К проверке этого на опыте мы уже приступили, причем получили некоторые предварительные положительные данные (окончательные выводы будут сделаны после проверки ряда фонарей).
Электросталеплавильный цех электрометаллургического завода
Цех состоит из 5 пролетов. В печном пролете в один ряд расположено несколько электропечей. Они подняты над уровнем пола на 3,8 м, где устроена рабочая площадка для их обслуживания. Завалка печей производится специальной машиной, ко-
тора я, забирая мульды с балкона рабочей площадки, поворотом на 180° подает их в печи. Выплавленная в электропечах сталь выпускается в ковши и затем разливается литейным краном в изложницы, установленные в литейных канавах. После остывания в канавах слитки направляются в инспекторский и дальше в отжиговый и обдирочный пролеты. В отжиговом отделении смонтировано несколько отжигательных печей.
Отдельные рабочие места снабжены передвижными душирующими вентиляционными установками по типу установок кузнечного цеха. Цех имеет 9 двухярусных однотипных фонарей, расположенных по одной оси, с интервалами между фонарями в 7 м. Расположение щитов представлено на рис. 2.
Рис. 2
До установки щитов у вытяжного фонаря здание цеха не аэрировалось, и условия труда здесь были весьма неблагоприятными как вследствие высокой температуры, так и по причине задымленности воздуха. После установки щитов фрамуги фонарей по обеим сторонам были широко раскрыты, а затем производилось испытание фонаря на эффективность. Оказалось, что фонарь, оборудованный щитами, обеспечивает двустороннюю вытяжку. Характер снижения температуры воздуха на рабочих местах после упорядочения аэрации приведен в табл. 2.
Таблица 2
Место замера
Температура в градусах
до установки щитов
а
ь о
и о aj о, г <и я ««в = т
после установки щитов
и о v (X 3 о> X
Разница температуры в местах замеров с наружной (в градусах)
н « и о
>|Н
•» я
Cj X
п % *
о) 2 о й «в
P.S и
а> 5 55 «в 3 я
Зн о
О) о о
<0 н» и
а 5.°
ООО
IIS О-б-МЭ
Условия работы
У печи № 1 » № 2 » № 9 У канавы № 3 » № 10 » № 11
22,8
I
34,4 39,4 28,0
36.0
36.1
31.2
26,0
28,0 11,6 2,0 82,7 При загрузке
печи
32,3 16,6 6,3 62,0 При скатыва-
нии шлака
26,5 5,2 0,5 79,8 При закрытой
12-16 1; 1 печи
31,8 13,2 5,8 56,0 При остыва-
нии металла
33,0 13,3 7,0 47,4 То же
30,5 8,2 4,5 45,0 » »
3 Гигиена и здоровье, № 3
Приведенные данные говорят о весьма значительном снижении температуры воздуха на рабочих местах. Достигнутые воздухообмен и понижение температуры на рабочих местах после оборудования фонарей щитами не являются предельными. Эффективность проветривания цеха можно значительно повысить за счет увеличения площади раскрытия боковых проемов, при непременном условии максимально возможного равномерного распределения доступа воздуха с обеих сторон продольных стен аэрируемого здания. Этот вывод надо признать общим для всех аэрируемых помещений.
Заслуживает внимания следующий случай, отмеченный в сталеплавильном цехе. Внедряя щиты на производстве, мы считали общеизвестным, что в переходные периоды года придется регулировать открытие и закрытие как проемов фонаря, так и проемов бокового остекления. Однако оказалось, что это далеко не так. Если летом данное мероприятие оказывалось весьма эффективным, то с наступлением осени к нам стали поступать жалобы на резкое ухудшение условий труда в цехе. Проверка показала, что хотя ббльшая часть приточных отверстий закрыта, все же обмен воздуха возможен и через оставленные проемы в вертикальных ограждениях, а между тем тяги никакой нет, и цех стал неузнаваем. Осмотр фонаря обнаружил, что все фрамуги были наглухо закрыты; так руководство цеха опять сподготови-лось к зиме». Открыв верхний ярус фрамуг фонаря, мы снова получили интенсивный воздухообмен в помещении.
Для сравнительной оценки работы фонаря, снабженного щитами, с работой фонаря при регулировке фрамуг в зависимости от направления ветра нами проведены наблюдения, результаты которых даны в табл. 3.
Таблица 3
Стороны м О и У и сЗ о а с и «8. Р-сЗ Н Ж <и О а о к р. я в о ■& Скорость уходящего через проемы фонаря воздуха в и/сек т а> О. 1 и 3 9 » Я „ м а V к а 53« Л Р, >. н сЗ а <0 с Разница температуры уходящего и наружного воздуха в градусах
фонаря н <и и л н и о а о X и к к д О о о и и «о Я сЗ (О К № а о 5 >> >> я О. а о ь а К минимальная максимальная « « В ч 0) а о ® 8§» ь V га и я V а л в* а о. » и Я 5 я 5 О о. О «Ов Наружная тем в градусах минимальная максимальная К 5 к о а о
Подвет- 1 3,5 <90° | Без щи-1 тов \ И I —
ренная | 4,0 <45°{ Со щи- ( тами \ II I 3,30 1,54 1,50 1,26 2,05 1,40 1 490000 28,5 19,5 6,5 11,5
Заветрен- 1 3,5 <90° | Без щи-1 тов \ II I 2,20 1,90 1,92 1,23 2,07 1,51 1 550 000 31,5 18,5 10,5 14,0
ная | 4,0 <45°{ Со щи- 1 тами | II 2,20 1,40 1,40 1,36 2,00 1,38 1 470 000 28,5 14,5 6,5 10,5
Как видно из этих цифр, эффективность фонаря со щитами повышается на 91%. Из ряда замеров следует, что температурный градиент по сталеплавильному цеху составляет без щитов 0,75°, со щитами 0,6° на 1 м высоты помещения.
Цех феррохрома ферросплавного завода
Здание цеха состоит из двух пролетов. С западной стороны к цеху примыкают печные подстанции. В печном пролете установлены шахтные печи открытого типа с угольными электродами. На уровне 2,8 м от пола построена железобетонная площадка1, с которой и проиаводится вручную загрузка печей шихтой, подвозимой элек-
трокарами. Выплавленный в печах металл выпускается под площадкой вместе со шлаком в плоские футерованные изложницы. Наполненные металлом и шлаком изложницы выкатываются лебедкам» в остывочный пролет. Остывшие слитки феррохрома очищаются от шлака, разбиваются вручную кувалдами и здесь же погружаются в вагоны для отправки. К местам отдыха рабочих подведены душирующие патрубки от стационарных вентиляционных установок. Вредность работы в данном цехе заключается в наличии пыли и высокой температуры.
Как правило, южная сторона фонаря была всегда открыта при любом направлении ветра и периодическая регулировка производилась только с севера. В беседе с рабочими было выяснено, что при южных ветрах подветренная сторона цеха всегда работает на вытяжку. При изучении этого вопроса оказалось, что расположенный поблизости цех ферросилиция намного выше цеха феррохрома и служит для последнего преградой от задувания южных ветров. Таким образом, при перпендикулярном к продольным осям цехов направлении ветров между цехами создается отрицательное давление.
Проведенные замеры показали, что скорости выхода воздуха из фонаря колеблются в пределах 1,8—3,2 м/сек по обеим сторонам независимо от направления и скорости ветра. Особо следует отметить, что несоблюдение элементарных требований открывания проемов в боковом остеклении (летом — снизу, зимой — сверху) может привести к нежелательным результатам, что мы и наблюдали. Вытяжной фонарь цеха феррохрома расположен по центру печного пролета, а по отношению к центру помещения несколько смещен в сторону печного пролета, где на площадке плавильщиков боковые проемы в верхней части были открыты. Эти проемы до установки щитов служили для вытяжки. Резкое увеличение тяги после установки щитов изменило движение ¿токов воздуха, верхние проемы в стене стали работать на приток. Свежий воздух поступал к фонарю сверху, минуя рабочую зону. На пути его движения к фонарю сталкивалось два воздушных течения различных направлений — токи нагретого воздуха, идущие снизу, и токи менее нагретого воздуха, поступающие через проемы в стене. В зоне их встречи создавалось вихревое движение, которое способствовало сильному выпадению (сепарации) пыли. Это резко ухудшило условия труда вследствие запыленности площадки плавильщиков.
Замеры с заветренной стороны фонаря по ярусам показали довольно устойчивое превышение температуры в нижних ярусах фонаря на 3° по сравнению с температурой воздуха верхних ярусов. Нагретый до 27° наружный воздух, поступая в цех, в силу тяги фонаря и задувания ветра в отверстия, находившиеся на подветренной стороне, проходил выше рабочей зоны и подогревался до 44°; в результате температура выходящего воздуха в верхних ярусах составляла 44°, в нижних 47°. После закрытия верхних проемов в стене условия на площадке резко улучшились. Только тогда рабочие дали щитам положительную оценку. С наступлением осени, когда температура наружного воздуха понизилась до +6°, часть верхних проемов в стене была открыта и наружный воздух стал поступать сверху в рабочую зону загрузочной площадки, отчего метеорологические условия несколько улучшились. В результате установки щитов температура на рабочих местах понизилась на 1—5,5° (14—40,7%). Сравнительно незначительное снижение температуры на рабочих местах в пределах 14—40,7% объясняется неравномерным и недостаточным поступлением наружного воздуха вследствие пристройки помещений подстанции к ограждению цеха. Температурный градиент по цеху феррохрома составлял до установки щитов 2,3°, после установки—1,7°.
Сравнительная оценка эффективности щитов с работой фонаря при регулировке фрамуг в зависимости от направления ветра представлена в табл. 4.
Недостатком является раздельная установка щитов в цехе феррохрома по каждому фонарю, вследствие чего нельзя использовать
з* -
-
Таблица 4
и о S.S h- — о s £ V а о к о. я в о •& Скорость уходящего черрз проемы фонаря воздуха в м/сек « № h н «в & о в Разница температуры уходящего и наружного воздуха в градусах о m Л
Стороны фонаря Скорость нет] в м/сек Направление i продольной о наря <и 5 6 m к а о ч и * s « о. ■& 3 и >, Р. R к Я X Л ч •а X к в s 3' максимальная К « X tí 1) о. о щ H « я '1 >.я е.ех я и X в « 1 я в 2 ч я х Б в s максимальная W M X е* о а и и о X а S H M а> •е- сг5
Подвет- 1 3,0 <90° | Без щи-1 тов 1 II I — — — )- — — —
ренная | 4,0 <45° | Со щи- I тами \ II I 3,12 1,90 2,66 1,80 2,80 1,85 }27,0 17,0 13,0 16,0 59
3«, 1 3,0 <90° | Без щи-1 тов 1 II 3,50 2,79 2,82 2,34 3,08 2,62 |28,6 25,4 21,9 23,9
ренная | 4,0 <45°. Со щи-i тами ' II 2,84 2,63 2,43 1,80 2,70 2,16 ¡27,0 20,0 17,0 19,5
площадь открывающихся фрамуг в торцах фонарей, и их пришлось наглухо закрыть. Следовало бы устроить один сплошной щит по типу сталеплавильного цеха.
Цех ректификации коксохимического завода
Основной вредностью в цехе являются пары продуктов перегонки коксохимического производства.
Изучение эффективности фонаря, оборудованного щитами, представляет собой интерес, так как в один из дней испытания (З.У1.1940) разность температуры воздуха, выходящего через фонарь, и наружного составляла только 1°, т. е. по сути тепловой подпор на работу фонаря не имел решающего значения (цех не работал). Несмотря на это, через фонарь удалялось более 60 ООО м3 воздуха, уносившего с собой в 1 час из цеха 34 ООО кал. в час при скорости ветра в 3 -м/сек.
Таблица 5
Дата испытания Стороны фонаря ¡>а в м/сек № О. M Я * В я о йО ь й) S Скорость уходящего через проемы фонаря воздуха в м/сек Количество воздуха, выбрасываемого из цеха через фонарь, в мя/час S . u § « Ï а° «е Наружная температура в градусах Разность температуры уходящего и наружного поздуха в градусах
Скорость вет] «I ° 5(5 X © g в 5 а 5 4 2о 5 ° S е- X с минимальная максимальная средняя Количество вь ваомого тепла в кал/час минимальная максимальная средняя Тип фонаря
З.УП. ( 1940 | Подветренная Заветренная I 3,0 <30'| 1,01 0,83 1,38 1,32 1,20 1,07 61,318 57,100 | 34 000 22,о| 0,5 0,5 1,5 1.5 1.0 1,0
2.XI. I 1940 1 Подветренная Заветренная | 8,5 <30'| 1,92 1,38 3,08 2,42 2,50 1,90 119,110 97,740 |з >8 000 23,о| 3,5 4,0 9,5 6,0 6,5 5,0 П-об- разный
Сред- [ ние ве- ( личины 1 Подветренная Заветренная 1от 3,0 j ДО 8,5 -! 1,45 1,10 2,23 1,87 1,85 1,48 90,214 77,420 J210 000 22, б| 2,0 2,25 5,5 3,8 3,9 3,0
L
36
В данном случае мы относим эффективность фонаря исключительно за счет работы ветра как причины тяги (табл. 5).
В данном испытании особенно наглядно выявилось, что подветренные стороны фонарей (при одинаковой температуре по обеим сторонам фонаря) работают на вытяжку более интенсивно, чем заветренные.
К недостаткам вытяжного фонаря цеха ректификации относится устройство верхнеподвесных фрамуг, так как при раскрытии они суживают сечение между фонарем и щитом, что несколько тормозит выход воздуха из фонаря.
Конструктивное выполнение щитов
1. Щиты могут быть выполнены из дерева или листового железа толщиной 1—2 мм в рамках из уголков'35 X 35 мм или 45X45 мм.
2. Минимальная высота щитов берется на 5—10% ниже верхней кромки ската крыши фонаря.
3. Расстояние между щитами и фонарем должно примерно равняться высоте щитов.
4. У основания щитов необходимо оставлять для стока осадков просвет не свыше 20 мм.
5. Обязательно следует зашивать торцевые стороны между фонарем и щитами.
6. Для периодического осмотра и регулирования фрамуг фонаря примерно через каждые 50 м надо предусматривать в щитах открывающиеся двери.
7. Крепление щитов к ферме фонарей нужно производить распорными уголками с расчетом на максимальное давление ветра для данной местности.
В заключение укажем, что стоимость 1 м2 щитов из листового железа и уголков 45 Х45Х5 мм с накладными расходами, по нашим подсчетам, составляет 55 рублей.
Выводы
1. Устройство щитов у аэрационных фонарей гарантирует не только нейтрализацию вредного действия ветра, но и одновременно способствует улучшению тяги фонаря с обеих сторон независимо от направления и скорости ветра.
2. За необходимость широкого внедрения щитов говорят также простота их конструкции и дешевизна.
3. При проектировании новых объектов щиты позволяют уменьшить высоту вытяжных фонарей вдвое.
