О методике оценки пылевыделения от технологического оборудования  для предприятий по производству асбестоцементных изделий Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.61.076 Бурханова Р.А.1, Киво А.М.2, Маринин Н.А.3

1 Кандидат технических наук, Волгоградский государственный технический университет 2Кандидат технических наук, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

3Кандидат технических наук, Нижне-Волжский филиал АО «Ростехинвентаризация - Федеральное БТИ» О МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЯ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Аннотация

В статье представлена методика оценки технологического оборудования как источника пылевыделений, адаптированная для сферы асбестоцементных производств. Пример определения герметичности технологического оборудования и расчета объёма пылевых выбросов в заготовительном цеху ОАО «Себряковский комбинат асбестоцементных изделий» позволил выявить источники наибольших пылевыделений, оценить качество функционирования применяемых средств очистки воздуха рабочей зоны, уровень превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ.

Ключевые слова: асбестоцементная пыль, технологическое оборудование, загрязнение окружающей среды, герметичность оборудования, масса выбивающейся пыли, источник пылевыделения.

Burkhanova R.A.1, Kivo A.M.2, Marinin N.A.3

1PhD in Engineering, Volgograd State Technical University, 2PhD in Engineering, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI) , 3PhD in Engineering, Lower Volga Branch of "Rostechinventory - Federal Recorder of Deeds" ON METHODOLOGY OF DUST EVALUATION FROM TECHNOLOGICAL EQUIPMENT AT ENTERPRISES MANUFACTURING ASBESTOS-CEMENT PRODUCTS

Abstract

The article presents a technique for evaluating technological equipment as a source of dust emissions adapted for asbestos-cement production. An example of the air-tightness determination of the process equipment and the calculation of the amount of dust emissions at the blank production shop of the Public Corporation "Sebryakovsky Combine of Asbestos-Cement Products" enabled the identification of the sources of the largest dust emissions, assessing the quality offunctioning of th e air purification facilities of the working area, as well as the level of exceeding the maximum permissible concentration of harmful agents.

Keywords: asbestos-cement dust, process equipment, environmental pollution, air-tightness of equipment, the mass of emitted dust, the source of dust emission.

В сфере асбестоцементных производств наблюдается значительное образование мелкодисперсной пыли. При этом для борьбы с пылевым фактором применяют технологии механической очистки, за счет осаждения частиц под действием внешних сил и очистки при помощи фильтров, за счет задерживания частиц в фильтрующем материале. В соответствии с особенностями строения волокон асбеста, а также спецификой производства наиболее мелкие фракции, с диаметром частиц менее 10 мкм и менее 2,5 мкм не могут быть уловлены. Концентрация асбестоцементной пыли в воздухе рабочей зоны на ряде предприятий превышает значение предельно допустимой в 5 раз, а концентрация на границе санитарно-защитной зоны предприятия имеет двукратное превышение нормативов [1, С. 256-261].

Чтобы разработать комплекс долговременных решений по проблеме защиты от пылевых выбросов на рабочих местах, кроме исследований процессов пыления, необходимо проводить их оценку.

Для получения объективных и достоверных результатов проведенных испытаний, авторами были осуществлены подготовительные работы. При этом особую значимость имело определение основных мест пыления, возникающих при работе технологического оборудования. Анализ технологического оборудования в заготовительном цеху ОАО «Себряковский комбинат асбестоцементных изделий» (СКАИ, г.Михайловка, Волгоградская обл.) позволил определить главные источники пылевыделения: места растаривания асбеста, станки для выпиливания шифера, дозаторы закачки асбеста, элеваторы, конвейерные бегуны.

Предварительные замеры запыленности, проведенные по стандартным методикам [2], [3], у каждой единицы технологического оборудования показали, что участок в рабочей зоне возле бегунов узла пересыпки подвержен наибольшему пылевыделению.

Чтобы рассчитать величину воздухообмена и разработать эффективные меры по борьбе с выделяющимися вредными веществами, важно определить количество пыли, поступающей в воздух рабочей зоны от технологического оборудования Мто.

В соответствии с методикой, разработанной М.П. Калинушкиным, масса пыли, поступающей от источника пыления, рассчитывается как сумма отдельных масс пыли, осевшей на различных участках пола [4, С. 183 - 185]:

Мто = + а 2 ^ + а 3 ^ +......+ Оп¥п , кг / ч

1=1

(1)

где О1,02, Оз, О п — плотность пылеоседания на каждом участке поверхности;

к

площадь участка

поверхности оседания, м2; I = 1...П — количество участков поверхности оседания пыли.

В.Н. Азаров и Е.И. Богуславский, [5, С. 48 — 49], предложили определять количество пыли, выбивающейся из технологического оборудования в следующем виде:

п

= I

О

п(р тах г

г =1360

(

■ +

2

■ + ■

2| х, -А. к г

\

+

к

где

( -

участок, на который выделяются загрязняющие вещества, град;

X

К - отрезок от точки замера интенсивности пылеоседания до источника выброса пыли, м;

ехр| - а х

(2)

а - показатель интенсивности

вт

шах -

пылеоседания;

интенсивность оседания частиц пыли непосредственно у источника, г/(м2ч); Аг - отрезок между первым и последующим источником пыления, м.

Направление движения пыли является определяющим для расчета интенсивности пылеоседания на горизонтальную поверхность. Его можно определить путем расстановки тарелочек-ловушек через каждые 2м от загрязняющего источника по кругу. Такие ловушки готовятся для проведения исследования в лабораторных условиях. Их внутренняя поверхность покрывается тонким слоем несохнущих масел. Они взвешиваются и нумеруются. Далее

ловушки расставляют на расстоянии от источника пыления по длине окружности через угол я/ 4. Схемы размещения ловушек показаны на рис. 1 и 2. Она определяется с учетом специфики конкретного производства. Осевшая в каждой из тарелочек пыль взвешивается, и определяется интенсивность распределения пылеоседания. Конкретный метод дает возможность с инженерной точностью определять количество выбивающейся пыли. При этом, величина плотности пыли принимает значения от 0,1 до 100 г/(м2^ч).

Когда результаты получены, возникает необходимость определения максимальных и минимальных значений плотности пылеоседания — Отгп и Отах соответственно. Для того, чтобы найти среднюю линию для зоны пылеоседания фиксированного источника пыления, проводят ее через значения Отгп и Отах. Площадь оседания пыли разделяют на секторы, а именно получают два сектора с наибольшим и наименьшим оседанием. В них размещают не менее трех дуг. На них располагается по 3 ловушки. Длительность проведения эксперимента (г) составляет 3 часа, площадь каждой тарелочки (К) составляет 0,003768 м2.

а

а) б)

Рис. 1 — Схема расположения тарелочек-ловушек: а — первичный замер; б — основной замер

Полученная в результате эксперимента пыль взвешивается для того, чтобы определить среднюю плотность распространения пылеоседания:

О

О =■

^ • г

кг/(м2ч),

(3)

где О — масса пыли, уловленной тарелочкой, кг; К — площадь тарелочки - ловушки, м ; г- время пылеоседания, ч.

х

2

2

3

2

3

х

а

а

к

а

к

В таблице 1 представлены результаты замеров средней плотности пылеоседания в заготовительном цеху ОАО СКАИ.

Изменение плотности пылеоседания во на удалении Х от источника загрязнения можно определить:

а = о..

е

где а - параметр, описывающий скорость потока воздуха, 1/м.

(4)

\ 5 | 4 /

Ч ? ^

6

А

/ \ 1

/ 7 8 \

/ I \

/' \ \ О 9 О 92

\ \ у

\ 01 о 11 Л В -■-----------------------31—

/ | \ 41

О 61 | \

93

82 О

©

/

Ф

; 51

\

О

04

81

Рис. 2 - Схема расположения тарелочек-ловушек у узла пересыпки асбеста На рис.2 обозначены: 1-40 - номера тарелочек-ловушек; А - тарелочки-ловушки; В - узел пересыпки асбеста. Таблица 1 - Результаты замеров средней плотности пылеоседания в заготовительном цеху завода

Средняя плотность № тарел. Средняя плотность

№ тарел. Привес, г. распространения пылеоседания G0, кг/(м2ч). Привес, г. распространения пылеоседания G0, кг/(м2ч).

1 0,1695 0,044984 21 0,1537 0,040791

2 0,1884 0,050000 22 0,1052 0,027919

3 0,0836 0,022187 23 0,1362 0,036146

4 0,0092 0,002442 24 0,1069 0,02837

5 0,0503 0,013349 25 0,0251 0,006661

6 0,0063 0,001672 26 0,0087 0,002309

7 0,0074 0,001964 27 0,0072 0,001911

8 0,0675 0,017914 28 0,0581 0,015419

9 0,0056 0,001486 29 0,0241 0,006396

10 0,0081 0,002150 30 0,0159 0,004220

11 0,0635 0,016852 31 0,1153 0,030600

12 0,0572 0,01518 32 0,1764 0,046815

13 0,0099 0,002627 33 0,1284 0,034076

14 0,0075 0,00199 34 0,0178 0,004724

15 0,0064 0,001699 35 0,0141 0,003742

16 0,0053 0,001407 36 0,0172 0,004565

17 0,0076 0,002017 37 0,0310 0,008227

18 0,0034 0,000902 38 0,0243 0,006449

19 0,0053 0,001407 39 0,0526 0,013960

20 0,0162 0,004299 40 0,0290 0,007696

Воспользовавшись системой уравнений и преобразований находим параметр а для полидисперсной пыли асбестоцемента. Примем расстояние / от /'-го источника пылевыделений/ = 1,5 м, ]2 = 3 м, _/3 = 4,5 м, тогда:

ах

2

a =

a =

a=

1 , 45,6 АО„

--ln—— = 0,87

3 -1,5 12,3

1 45,6

• ln-= 0,72

5,2

1 12,3 А

• ln^- = 0,57

4,5 -1,5 1

4,5 - 3,0 5,2

0,87 + 0,72 + 0,57 л „„ ат = ----— = 0,72

сР

3

+0,72-1,5

134,3 г /(м2 •

Gmax11 = 45,6 - е

Gmax12 = 12,3 • е+0,72 3 = 106,7 г/(м2 • ч

Gmax13 = 5,2 • е

+0,72*4,5

= 132,8 г /(

8 г/(м2 • ч

Авторами получено, что величина плотности пылеоседания принимает максимальные значения в заготовительном цеху при влиянии двух соседних источников и вычисляется согласно формуле:

G

max ср

134,3 +106,7 +132,8 3

= 124,6

г/(м-ч).

(5)

Чтобы найти суммарную величину пылевыделений от рассматриваемого сектора источника определяют G

параметры max, а, хк и рассчитывают Мто. Для узла пересыпки асбеста Мто = 2,6 кг/ч. Пылеоседание от конкретного источника пыления может быть найдено в результате удвоения суммы средних показателей оседания пыли в секторах с наибольшим и наименьшим выпадением пыли.

Показатель Мср вычисляем отдельно для каждого вида оборудования. Обозначим количество оборудования определенного типа - n, тогда общую массу пыли от производственного оборудования М, можно определить:

М.= У M • n

h epi

а общую массу пыли, вследствие неполной герметичности оборудования:

(6)

epi

мТ = ЕЕ м с

'=1 г=1 , (7)

где п — количество единиц данного типа оборудования; к — общее количество видов источников пылевыделения.

т " ч

Так как количество пыли, уносимой вентиляционными и аспирационными системами ( 1), и количество пыли,

уносимой через проемы помещения (М2), в уравнении (8) составят только 0,05-0,1 от суммарной вел,™

пылевыделений в цех (м):

М = м + М + Мт

тогда общая масса пыли, выделяющаяся в рабочую зону, рассчитывается как:

n к

M = 1,1 У У M

то '

срг

i=1 i=1

(8)

(9)

а мощность пылевыделения от одного узла пересыпки материала составит:

mшо = 1,1 • МTl = 1,1 • 2,6 = 2,86 кг/ч.

Результаты исследований показали, что наибольшее пылевыделение наблюдается через 0,5-1м от источника и превосходит предельно-допустимую концентрацию до 7 раз. Величина плотности пылеоседания принимает максимальные значения в заготовительных цехах асбестоцементных производств при влиянии двух соседних источников и равна 124,6 г/(м2ч). Мощность пылевыделения от одного узла пересыпки материала составляет 2,86 кг/ч.

Данная методика может использоваться, как для уточнения количества пыли, распространяющейся при технологическом процессе Мто, так для определения источника наибольших пылевыделений заготовительного цеха и описания параметров воздухообмена.

Список литературы / References

1. Азаров В. Н. О дисперсном составе пыли в воздушной среде в производстве строительных материалов / В.Н. Азаров, Р.А. Бурханова, Н.А. Маринин // Вестник ВолгГАСУ, сер. Строительство и архитектура, вып. 30 (49) 2013, с. 256-261.

2. Методика определения концентрации пыли в промышленных выбросах (Эмиссия) / НИИОГАЗ. - М., 1970. - 47 с.

3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: ОНД - 86 [Электронный ресурс] / Госкомгидромет. - Л., 1985. - URL: https://ohranatruda. ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2826/.

<

i=1

к

n

4. Калинушкин М. П. Измерение осадочной запыленности / М.П. Калинушкин // Всесоюз. науч. конф. "Очистка вентиляционных выбросов и защита воздушного бассейна от загрязнения". - Ростов-на-Дону, 1977. - С. 183 - 185.

5. Богуславский Е. И. Интенсивность выделения и накопления пыли в производственном помещении / Е. И. Богуславский, В. Н. Азаров // Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающая среда. - Ростов н/Д : РИЦ Ростов-на-Дону гос. акад. сельхозмашиностроения, 1997. - С. 48-49.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Azarov V. N. O dispersnom sostave pyli v vozdushnoy srede v proizvodstve stroitelnykh materialov [About disperse composition of dust in the air environment in production of construction materials] / V. N. Azarov, R. A. Burkhanova, N. A. Marinin // Vestnik VolgGASU, ser. Stroitelstvo i arkhitektura [Bulluten of VolgGASU. Construction and architecture]. - V. 30(49). - 2013. - P. 256-261. [in Russian]

2. Metodika opredeleniya koncentracii pyli v promyshlennykh vybrosakh [Technique of definition of concentration of dust in industrial emissions] (Emissiya). - M. : NIIOGAZ, 1970. - 47 p. [in Russian]

3. Metodika rascheta koncentraciy v atmosfernom vozdukhe vrednykh veshchestv, soderzhashchikhsya v vybrosakh predpriyatiy [Method of calculation of concentration in atmospheric air of the harmful substances which are contained in emissions of the enterprises]: OND - 86 [Electronic resource]. - - L. : Goskomgidromet, 1985. - URL: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2826/ [in Russian]

4. Kalinushkin M. P. Izmerenie osadochnoy zapylennosti [Measurement of sedimentary dust content] / M.P. Kalinushkin // Vsesoyuz. nauch. konf. "Ochistka ventilyacionnykh vybrosov i zashchita vozdushnogo basseyna ot zagryazneniya" [Cleaning of ventilating emissions and protection of the air basin against pollution]. - Rostov-na-Donu, 1977. - P. 183-185. [in Russian]

5. Boguslavskiy E. I. Intensivnost vydeleniya i nakopleniya pyli v proizvodstvennom pomeshchenii [Intensity of allocation and accumulation of dust in the production room] / E. I. Boguslavskiy, V. N. Azarov // Bezopasnost zhiznedeyatelnosti. Okhrana truda i okruzhayushchaya sreda [Health and safety. Labor protection and environment]. - Rostov n/D: RICz Rostov-na-Donu gos. akad. selkhozmashinostroeniya, 1997. - P. 48-49. [in Russian]

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.61.088 Веприков А. А.1, Полищук В.В.2

1Аспирант, Санкт-Петербургский горный университет, 2Кандидат технических наук, Петербургский энергетический институт повышения квалификации министерства энергетики Российской Федерации ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ АКТИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Аннотация

Приведены научно-технические проблемы повышения энергоэффективности систем электроснабжения промышленных потребителей постоянного тока большой мощности. С использованием компьютерной модели подтверждена эффективность работы активных преобразователей в условиях электротехнологических установок постоянного тока. Показано, что при соблюдении норм параметров качества электроэнергии в пределах действующих стандартов коэффициент мощности электротехнического комплекса с активным выпрямителем напряжения может достигать 0,98-0,99. По результатам эксперимента на физическом объекте мощностью 0,5 МВт установлено, что реальный коэффициент мощности составляет 0,97-0,98 на всём диапазоне регулирования тока нагрузки.

Ключевые слова: электролизёры, дуговая печь постоянного тока, активный преобразователь, коэффициент мощности.

Veprikov A.A.1, Polishchuk V.V.2

1Postgdauate Student, St. Petersburg Mining University,

2PhD in Engineering, St. Petersburg Power Engineering Institute of Continuing Education Ministry of Energy of the Russian Federation

INCREASE OF ENERGY EFFICIENCY OF SYSTEMS OF POWER SUPPLY OF INDUSTRIAL CONSUMERS

OF DC ON THE BASIS OF ACTIVE CONVERTERS

Abstract

The article discusses scientific and technical problems of increasing the energy efficiency of power supply systems for industrial consumers of high-power direct current. The use of a computer model increases the efficiency of active converters under the conditions of electro-technological installations of direct current. It is shown that if the norms of the electric power quality parameters are observed within the limits of the current standards, the power factor of the electrical complex with the active rectifier can reach 0,98-0,99. Based on the results of the experiment, a 0.5 MW physical facility established that the real power factor is 0.97-0.98 over the whole range of load current control.

Keywords: electrolysers, DC arc furnace, active converter, power factor.

В настоящее время в промышленности широко используется электроэнергия постоянного тока, при этом большая её часть (до 60 %) приходится на цветную металлургию. Мощность потребителей постоянного тока различается в зависимости от их вида, режима работы, удельного расхода электроэнергии и производительности, наиболее энергоёмкими являются: