Научная статья на тему 'Исследование основных показателей выбросов пыли асбестоцемента в атмосферный воздух для оценки их влиянияна качество жизни работающих'

Исследование основных показателей выбросов пыли асбестоцемента в атмосферный воздух для оценки их влиянияна качество жизни работающих Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
126
107
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТОДИКА / АСБЕСТОЦЕМЕНТ / АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ЗАВОДЫ / ОБЪЕМЫ ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЙ / КАЧЕСТВО ЖИЗНИ / ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗДОРОВЬЕ РАБОТАЮЩИХ / DIVERSIFICATION OF MANAGEMENT / PRODUCTION DIVERSIFICATION / FINANCIAL AND ECONOMIC PURPOSES OF A DIVERSIFICATION / TECHNOLOGICAL PURPOSES OF ENSURING FLEXIBILITY OF PRODUCTION

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Азаров Валерий Николаевич, Кошкарев Сергей Аркадьевич, Николенко Максим Александрович, Бурханова Рената Анверовна

В статье приводятся результаты сравнительного анализа полученных авторами основных показателей при расчете выбросов пыли асбестоцемента в атмосферный воздух в соответствии со стандартной методикой и расчет коэффициента оседания F для асбестоцементной пыли.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Азаров Валерий Николаевич, Кошкарев Сергей Аркадьевич, Николенко Максим Александрович, Бурханова Рената Анверовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Simulation of the design activity diversification of innovative enterprise

The article presents the results of a comparative analysis of the authors of the main indicators in the calculation of asbestos dust emissions in the atmosphere air, in accordance with standard procedures and their impact on quality of life.

Текст научной работы на тему «Исследование основных показателей выбросов пыли асбестоцемента в атмосферный воздух для оценки их влиянияна качество жизни работающих»

Исследование основных показателей выбросов пыли асбестоцемента в атмосферный воздух для оценки их влияния на качество жизни работающих

11 2 1 В.Н. Азаров , С.А. Кошкарев , М.А. Николенко , Р.А. Бурханова

1 Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет 2Ростовский государственный строительный университет

Аннотация: В статье приводятся результаты сравнительного анализа полученных авторами основных показателей при расчете выбросов пыли асбестоцемента в атмосферный воздух в соответствии со стандартной методикой и расчет коэффициента оседания F для асбестоцементной пыли.

Ключевые слова: методика, асбестоцемент, асбестоцементные заводы, объемы пылевыделений, качество жизни, воздействие на здоровье работающих.

Качество жизни человека напрямую зависит от качества окружающей среды для населения, проживающего в районах расположения предприятий стройиндустрии, и от качества производственной среды для работающих на предприятии [1].

При осуществлении многих технологических процессов в асбестоцементной промышленности в рабочие зоны предприятий выделяется большое количество мелкодисперсной пыли [2]. В настоящее время с медицинской точки зрения достаточно изучен патогенез воздействия пылевых частиц на организм работающего, причем их размер является очень важным фактором. Вследствие этого особо важное значение приобретают вопросы, связанные с исследованием дисперсного состава пыли, объема пылевыделений и фракционной концентрации пыли в воздухе рабочих и жилых зон [3,4].

В настоящее время действует целый ряд методик по расчету выбросов, достаточно апробированных на практике и позволяющих определять выбросы в атмосферу с погрешностью, не превышающей точность определения с помощью инструментальных методов [5,6].

В соответствии с методикой для расчетов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу неорганизованными источниками предприятий промышленности строительных материалов [7], объемы пылевыделений от всех этих источников при производстве асбестоцемента могут быть рассчитаны по формуле (1):

Мг = К1 • К 2 • К 3 • К 4 • К 5 • К 7 • К 8 • К 9 • В • < ' ^ (1)

3600 ( )

где К1; К2 ... К8 - полуэмпирические коэффициенты, учитывающие физико-химические характеристики строительного материала, местные метеоусловия и тип перегрузочного устройства;

К5 - коэффициент, учитывающий влажность пылевой и мелкозернистой фракции материала ^<1мм).

К9 - поправочный коэффициент, учитывающий фактор «залповости» выброса.

Оч - суммарное количество перерабатываемого материала в час, т/час;

В - коэффициент, учитывающий высоту пересыпки.

Особое внимание представляют такие показатели, как весовая доля пылевой фракции в материале (К1) и доля пыли, переходящая в аэрозоль (К2). Анализ справочных данных литературы показывает, что значение данные коэффициентов для пыли асбестоцемента в справочной части методики [7] отсутствуют.

В соответствии с проведённым авторами дисперсным анализом проб асбестоцементной пыли [8], взятых в воздухе рабочей зоны и из систем аспирации, обслуживающих технологическое оборудование и процессы на предприятии Волгоградской области (рис.1), диаметр частиц пыли не превышает 60 мкм. Таким образом, масса пылевой фракции размером от 0 до 200 мкм соответствует всей массе навески.

Следовательно:

т

т,- пыл.фр.

к1 =-=1

т

пыли

По данным, имеющимся в литературе (ГОСТ 12871-93 (Асбест хризотиловый. Общие технические условия)), размер частиц аэрозоля пыли асбестоцемента установлен авторами и имеет величину 3 мкм. Таким образом, для пробы, взятой в воздуховоде:

т

К = аэр

т

пыл.фр.

Рис.1. - Интегральные кривые распределения и(йч) массы частиц по диаметрам при производстве асбестоцементных изделий: 1 - из систем аспирации, обслуживающих технологическое оборудование и процессы, характеризующиеся наиболее интенсивным пылеобразованием; 2 -выделяющейся в воздух рабочей зоны.

таэр = 20% • ™пыл.фР

20 % - доля частиц асбестоцементной пыли, переходящей в аэрозоль, в соответствии с интегральными кривые распределения В(йч) массы частиц по диаметрам (рис .1).

К2 = 0,2

Однако, анализируя [7], табличное значение К1 должно стремиться к 0,05, а значение К2 - к 0,01, как у материала наиболее близкого по своим физико-механическим свойствам к минеральной вате.

Тогда произведение этих коэффициентов составит для асбестоцемента:

Кац = 10,2 = 0,2 для минеральной ваты, соответственно методике [7]:

Кмв = 0,05-0,01 = 0,005 Отношение коэффициентов:

Кац / Кмв = 0,2 / 0,005 = 40 В соответствии с (ГОСТ 12871-93 (Асбест хризотиловый. Общие технические условия)), естественная влажность асбеста не должна превышать 2%. Следовательно:

К5 = 0,8

Значение К5 должно стремиться к 1, как у строительного материала наиболее близкого по физико - механическим характеристикам к минеральной вате. Данное условие выполняется.

Согласно технологической схеме производства асбестоцементных изделий, асбест доставляют на заводы в бумажных мешках в железнодорожных вагонах. На заводе хранят в закрытом складе на деревянном полу в отдельных отсеках для разных марок и сортов. Следовательно, в данном случае «залповость» выброса не наблюдается.

К9 = 1

То есть, значение К9 совпадает с табличным значением для минеральной

ваты.

Далее авторами был определен коэффициент Б для расчётов загрязнения атмосферы от мелкодисперсных взвешенных частиц размерами 10 мкм (РМ10) и 2,5 мкм (РМ 2,5) пыли асбестоцемента с помощью двух различных методик.

Чтобы определить безразмерный коэффициент Б, учитывающий скорость оседания частицы, согласно примечания 1 к п. 2.5. ОНД-86 [9], необходимо с помощью интегральной кривой распределения масс частиц по диаметрам (рис.1) выявить такой диаметр ^ , чтобы масса всех частиц диаметром больше dg составляла 5 % общей массы частиц пыли и соответствующую ^ скорость оседания частицы Vg (м/с).

Далее определяется опасная скорость ветра им в соответствии с п. 2.9 ОНД-86 [9]. После чего устанавливается значение коэффициента Б в зависимости от соотношения V/ им, а именно: при V/ им <0,015 Б=1,0; при 0,015^/ им <0,030 Б=1,5; для всех остальных значений Vg/Uм коэффициент оседания Б устанавливается согласно п. 2.5 «б» ОНД-86.

Скорость оседания твердых частиц Vg определяется по закону Стокса:

V _9.8 • р у (2)

18 •м

где - диаметр частиц, м;

р- плотность частиц диаметром кг/м3;

п- ускорение свободного падения, м/с2;

^- динамическая вязкость газа, Па-с; для воздуха

М =

1.75 • 10-6 • (273 + г)

0.683

273

0.683

(3)

где г - температура уходящих дымовых газов, °С. С учетом реальных условий (3) формула (2) преобразуется:

у = 1,45 -!°6 • Р (4)

Ж т0683

где Т - температура дымовых газов, равная 273+г, К;

Для данного строительного материала авторами получено значение УЖ =3,51-Ю-4 м/с.

Опасная скорость ветра Uм для г.Волгограда принимается в соответствии со средними многолетними данными, повторяемость превышения которой составляет 5% : им1 = 9 м/с и штилевое значение им2 = 0,5 м/с. Таким образом, параметр УЖ/им <0,015 и в первом и во втором случае. Следовательно, согласно приложения Е [10] коэффициент оседания Б =1.

В соответствии с методикой [9] скорость оседания примеси зависит от характеристики её частицы и среды, в которой она движется и определяется в зависимости от критерия Рейнольдса Я^. Критерий Рейнольдса, в свою очередь, для практических расчётов определяется по графику в зависимости от комплекса [11], который определяется расчётом:

= 8/6-Рср -йЪ- Ж- (Рч-Рср) V1

3

рср - плотность среды, для воздуха - 1,29 кг/м , d - диаметр частицы пыли, м, g =9,81-ускорение свободного падения,

рч - плотность частицы пыли, кг/м3,

вязкость воздушной среды, для воздуха- 18,1410-6 н*сек/м2. В зависимости от согласно [12] скорость оседания частицы Vg определяется:

й 2 ( )

при Re <1,0 V _ g —Рср , м/с (формула Стокса);

18 • л

при 500 > Re >1,0 V _ , м/с;

g рр

при Re>500 V _ 5,45 •

(РЧ )•й

с^_ м/с.

рр

Далее определяется опасная скорость ветра им в соответствии с п. 2.9 ОНД-86 [9]. После чего устанавливается значение коэффициента Б в зависимости от соотношения V/ им, а именно:

при Vg/ Им <0,015 Б=1,0, при 0,015^/ Им <0,030 Б=1,5, для всех остальных значений Vg/Uм коэффициент оседания Б устанавливается согласно п. 2.5 «б» ОНД-86 [9].

2 7

Авторами статьи было определено значение параметра ^^ =0,23 10"' для асбестоцементной пыли. Далее вычислено значение Vg (Re <1,0), оно составило:

Vg =3,6-10-4 м/с

Параметр vg/uм <0,015. Следовательно, согласно приложения Е [10] коэффициент оседания равен Б =1.

Проведенные экспериментальные исследования дисперсного состава пыли позволили получить значения К1 = 1 и К2 = 0,2 для асбестоцементной пыли, которое можно использовать в расчетах выделения пыли по методике [1].

Расчёт ведется по укрупненным показателям для аналогичных по физическим свойствам материалов. Результаты работы показали, что

фактические выбросы асбестоцементной пыли превышают в 40 раз ориентировочные значения, полученные расчетом по методике [7] для материалов-аналогов. Значения К5 и К9 для пыли асбестоцемента совпадают с табличными значениями для аналогичных по физическим свойствам материалов.

На основании экспериментальных данных К1 , К2 и F можно с высокой степенью достоверности утверждать, что данная пыль относится к пылям с высокой степенью полидисперсности. Известно, что расчет рассеивания для пыли этого класса не проводится. Данная методика по ОНД-86 не работает для такого диаметра частиц, они стратифицируются на тысячи километров и находятся во взвешенном состоянии в течение нескольких часов. Следовательно, требуется дальнейшее изучение процессов рассеивания с созданием математического аппарата, методики, которая могла бы учесть данные физико-химических свойств частиц при их стратификации и седиментации.

Литература

1. Ильичев В.А. Техносферная безопасность. М.: Либрком, 2011. 240 с.

2. Workbook of atmospheric dispersion estimates: an introduction to dispersion modeling / D. Bruce Turner. Lewis Publishers, 2000. 192 p.

3. Азаров В.Н., Тертишников И.В, Маринин Н.А. Нормирование РМ10 и РМ2,5 как социальные стандарты качества жизни в районах расположения предприятий стройиндустрии // Жилищное строительство. 2012. №3. С. 2022.

4. Ullrich Teichert. Immissionen durch Asbestzement-Produkte Teil 1. Staub Reinhaltung der Luft, Vol. 46. 1986. No. 10, pp. 432-434.

5. Сергина Н.М., Боровков Д.П., Семенова Е.А. Совершенствование методов очистки воздуха рабочей зоны от пыли известкового щебня,

выделяющейся при разгрузке железнодорожных вагонов // Инженерный вестник Дона, 2012, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250/.

6. Сергина Н.М. О применении вероятностного подхода для оценки эффективности многоступенчатых систем пылеулавливания // Инженерный вестник Дона, 2013, №3. ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1866/.

7. Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов. Новороссийск: ЗАО «НИПИОТСТРОМ», 2001. 31 с.

8. Азаров В.Н., Юркъян В.Ю., Сергина Н.М., Ковалева А.В. Методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли с применением персонального компьютера (ПК) // Законодательная и прикладная метрология. 2004. №1. С. 46-48.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. М.: Гидрометеоиздат, 1987. 92 с.

10. Методические указания по определению коэффициента оседания F при оценке загрязнения атмосферы твердыми выбросами ТЭС с учетом дисперсности летучей золы. М.: Российское акционерное общество энергетики и электрификации «ЕЭС России», 2001. 12с.

11. Рапопорт О.А., Копылов И.Д., Рудой Г.Н. К вопросу о нормировании выбросов мелкодисперсных частиц размерами менее 10 мкм (РМ10) и менее 2,5 мкм (РМ2,5). Екатеринбург: ООО «УГМК-Холдинг», 2009. 36 с.

12. Авербух Я.Д., Заостровский Ф.П., Матусевич Л.Н. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1. Свердловск: УПИ, 1969. 288 с.

References

1. Il'ichev V.A. Tekhnosfernaya bezopasnost' [Technosphere Safety]. M.: Librkom, 2011. 240 p.

2. Workbook of atmospheric dispersion estimates: an introduction to dispersion modeling / D. Bruce Turner. Lewis Publishers, 2000. 192 p.

3. Azarov V.N., Tertishnikov I.V, Marinin N.A. Zhilishhnoe stroitel'stvo. 2012. №3. pp. 20-22.

4. Ullrich Teichert. Immissionen durch Asbestzement-Produkte Teil 1. Staub Reinhaltung der Luft, Vol. 46. 1986. No. 10, pp. 432-434.

5. Sergina N.M., Borovkov D.P., Semenova E.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250/.

6. Sergina N.M. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №3. URL:ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1866/.

7. Metodicheskoe posobie po raschetu vybrosov ot neorganizovannykh istochnikov v promyshlennosti stroitel'nykh materialov [Guidelines on the calculation of emissions from fugitive sources in the building materials industry]. Novorossijsk: ZAO «NIPIOTSTROM», 2001. 31 p.

8. Azarov V.N., Jurkjan V.Ju., Sergina N.M., Kovaleva A.V. Zakonodatel'naja i prikladnaja metrologija. 2004. №1. pp. 46-48.

9. OND-86. Metodika rascheta kontsentratsiy v atmosfernom vozdukhe vrednykh veshchestv, soderzhashchikhsya v vybrosakh predpriyatiy [Method of calculating the concentrations in the air of harmful substances contained in industrial emissions]. M.: Gidrometeoizdat, 1987. 92 p.

10. Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu koeffitsienta osedaniya F pri otsenke zagryazneniya atmosfery tverdymi vybrosami TES s uchetom dispersnosti letuchey zoly [Methodological guidance on the definition of sedimentation coefficient F in the evaluation of air pollution emissions solid TPP with the fineness of fly ash]. M.: Rossiyskoe aktsionernoe obshchestvo energetiki i elektrifikatsii «EES Rossii», 2001. 12p.

11. Rapoport O.A., Kopylov I.D., Rudoy G.N. K voprosu o normirovanii vybrosov melkodispersnykh chastits razmerami menee 10 mkm (RM10) i menee

2,5 mkm (RM25) [On the regulation of emissions of fine particles smaller than 10 microns (PM10) and less than 2.5 microns (PM25)]. Ekaterinburg: OOO «UGMK-Kholding», 2009. 36 p.

12. Averbukh Ya.D., Zaostrovskiy F.P., Matusevich L.N. Protsessy i apparaty khimicheskoy tekhnologii [Processes and devices of chemical technology]. Ch.1. Sverdlovsk: UPI, 1969. 288 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.