Оценка эффективности работы пылегазоулавливающих установок цеха номер два на предприятии АО «Восточная верфь» Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

DOI dx.doi.org/10.24866/VVSU/2073-3984/2019-2/120-129

УДК 504.064.4

К.И. Илюшина В.Н. Макарова2

Владивостокский государственный университет экономики и сервиса Владивосток. Россия

Оценка эффективности работы пылегазоулавливающих установок цеха номер два на предприятии АО «Восточная верфь»

С увеличением количества судостроительных предприятий усугубляется их негативное воздействие на окружающую среду. Такие предприятия имеют множество источников загрязнения атмосферы, и на каждом из них необходимо проводить очистку выбросов независимо от класса опасности выбрасываемых веществ, оценку работы пылегазоулавливающих установок. Важно, чтобы нормативы загрязняющих веществ соблюдались на каждом из участков промышленных предприятий. На судостроительных предприятиях расположены деревообрабатывающие цеха, в которых в процессе деревообработки выделяется древесная пыль. Очистка от древесной пыли осуществляется с помощью пылегазоулавливающих установок. В данной работе проводилась оценка эффективности работы пылегазоулавливающих установок цеха № 2 на предприятии АО «Восточная верфь». Целью данной работы являются оценка работы циклонов цеха № 2 и определение их эффективности. Предмет исследования - эффективность работы пылегазоулавливающих установок цеха №2. Методы исследования, применяемые в работе, стандартные, соответствуют действующим нормативным документам. В статье подробно рассказывается об установках для очистки отходящих газов от вредных примесей и древесной пыли. Актуальность исследования заключается в важности и значимости оценки эффективности работы пылегазоулавливающих установок, осуществляющих очистку воздуха от пылевых частиц, выделяющихся при деревообработке на судостроительном предприятии. Если не очищать рабочие помещения от пыли и не улавливать ее в специальных циклонах, она может навредить человеку и окружающей среде. Проведенные исследования показали, что эффективность циклонов цеха №2 колеблется в пределах от 54 до 60%. Полученные замеры свидетельствуют, что простота конструкции циклона позволяет в течение долгих лет поддерживать заявленную производителем эффективность работы.

Ключевые слова и словосочетания: древесная пыль, окружающая среда, пылегазоулав-ливающие установки, эффективность работы, судостроительное предприятие.

1 Илюшина Ксения Игоревна - бакалавр; e-mail: [email protected]

2 Макарова Вера Николаевна - канд. техн. наук, доцент кафедры туризма и экологии; e-mail: [email protected], [email protected]

120

K.I. Ilyushina V.N. Makarova

Vladivostok State University of Economics and Service Vladivostok. Russia

Assessment of efficiency dust and gas collector installations of floor number two at the enterprise JSC «Vostochnaya verf»

The increase in the number of shipbuilding enterprises their negative impact on the environment increases. Such enterprises have many sources of air pollution, but at each of the organized sources of air pollution it is necessary to clean the emissions regardless of the hazard class of the discharged substances, to evaluate the performance of dust and gas trapping plants. It is important that the standards of pollutants, regardless of their hazard class, are respected at each of the sites of industrial enterprises. Woodworking workshops are located at shipbuilding enterprises, where wood dust is released during wood processing. Cleaning of wood dust is car-ried out with the help of dust and gas trapping plants. In this work, the effectiveness of the op-eration of dust and gas trapping facilities of workshop No. 2 at the enterprise of Vostok-Naya Shipyard JSC was evaluated. The purpose of this work is to evaluate the work of the cyclones of workshop No. 2 and determine their effectiveness. The subject of research is the performance of dust and gas trapping plants of the shop №2. Research methods used in the standard, in accor-dance with current regulations. The article details the installations for cleaning waste gases from harmful impurities and wood dust. The relevance of this work lies in the importance and importance of evaluating the performance of dust and gas trapping plants that clean the air from dust particles released during woodworking at a construction company. If you do not clear the working premises of dust and do not catch it in special cyclones, then it can harm the person and the environment. Studies have shown that the effectiveness of the cyclones of the shop number 2 is in the range from 54 to 60%. The obtained measurements showed that the simplicity of the cy-clone design allows for many years to maintain the efficiency of work declared by the manufac-turer.

Keywords: wood dust, environment, dust and gas collector, running efficiency, shipbuilder.

Введение. По всему миру находится большое количество судостроительных и судоремонтных предприятий. Их развитие с каждым годом только возрастает, ведь с помощью специальных судов перевозка грузов, которые невозможно поставить другим путем, стала возможной, легкой и относительно быстрой. Например, на морских судах перевозятся насыпные грузы, сжиженные грузы, нефтепродукты, различная техника. Для запуска в эксплуатацию любого морского судна нужны специальные предприятия для их строительства и ремонта.

Согласно ФЗ от 10.01.2002 № 7-ФЗ (ред. От 29.07.2018) «Об охране окружающей среды» каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам, которые являются основой устойчивого развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации [1],

121

поэтому на предприятии должны соблюдаться правила, относящиеся к уменьшению загрязнения окружающей среды.

На любом судостроительном предприятии находятся цеха, где производится деревообработка. Обрабатывается древесина механическим способом. В процессе обработки древесины в атмосферу активно поступают загрязняющие вещества -пыль древесная. Древесная пыль так же как и любая другая производственная пыль оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду.

АО «Восточная верфь» - предприятие, занимающееся строительством и ремонтом судов водоизмещением до 2500 тонн. На территории предприятия имеются два цеха, в которых образуется древесная пыль.

Для улавливания древесной пыли на заводе АО «Восточная верфь» установлены специальные пылегазоулавливающие установки.

Целью данной работы являются оценка работы циклонов цеха № 2 и определение их эффективности.

Объектом работы являются пылегазоулавливающие установки цеха № 2 АО «Восточная верфь» (г. Владивосток).

Предмет исследования - эффективность работы пылегазоулавливающих установок цеха №2.

Методы исследования, применяемые в работе, стандартные, соответствуют действующим нормативным документам.

Научная новизна исследования - подтверждение эффективности многолетней работы циклонов за счет простоты их конструкции.

Для осуществления данной цели в цехе № 2 были проведены замеры концентрации пыли трех циклонов непосредственно до очистки и после очистки. Циклоны, на которых проводились замеры: Циклон Ц - 950, Циклон ЦН-1500 № 476, Циклон ЦН-1500 №47, отсос 1 (остальные заглушены).

Измерения проводились в соответствии с:

1) ГОСТ 33007-2014 Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Методы определения запыленности газовых потоков. Общие технические требования и методы контроля [2];

2) ГОСТ 17.2.4.06-90 Охрана природы (ССОП). Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения[3].

3) ГОСТ 17.2.4.07-90 Охрана природы (ССОП). Атмосфера. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения [4];

4) приказом от 15.09.17 № 498 «Об утверждении правил эксплуатации установок очистки газа» [5].

Оборудование, которое использовалось, для проведения замеров: электроаспиратор ПУ-4Э, трубка напорная конструкция НИИОГАЗ по ГОСТ 17.2.4.06, термометр стеклянный жидкостный по ГОСТ 28498, трубки пылезаборные, микроманометр жидкостный многопредельный ММН-2400, анемометр ручной МС-13, психрометр аспирационный МВ-4В, секундомер СОСпр-26-2-0.

122

Ход измерений и расчетов. Газоходы циклонов оборудованы специальными местами отбора проб, патрубками, необходимыми для определения фактической эффективности работы пылегазоулавливающих установок. Места расположения патрубков и их число определено в соответствии с требованиями ГОСТ.

Так как газоход имеет прямоугольное сечение, то замеры делали по вертикальной и горизонтальной измерительным сторонам. Расчет производился по формуле:

е А + В ' У '

где Ве - диаметр газохода, м;

А и В - внутренние размеры прямоугольного сечения, м.

Затем определялся объем расхода газа. Для этого замерялась температура и давление газа у аспиратора, плотность воздуха при нормальных условиях.

Измерения проводились при установившемся движении потока газа. Выбиралось измерительное сечение в газоходе в соответствии с ГОСТ 17.2.4.0690. К штуцеру микроманометра со знаком «+» присоединялась полость полного давления, к штуцеру со знаком «-» присоединялась полость статического давления.

Учитывались коэффициент трубки (брался из паспорта трубки) и угол наклона микроманометра. Замеры проводились у каждого циклона до очистки и после очистки.

Результаты измерений показателей до и после очистки приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Данные измерений по каждому циклону, полученные до очистки

№ циклона Атм. давл. воздуха, КПа Температура газа в газоходе, °С Давление в газоходе (Рг), КПа Давление динамическое (Рдим), КПа Давление статическое (Рст), КПа Диаметр газохода, мм

Циклон Ц-950 101,9 3 50 Рр70 Р2=62 Р3=65 Р4=75 170 450

Циклон Ц-1500 № 476 102,8 4 32 Р1=55 Р2=56 Р3=60 Р4=52 70 450

Циклон Ц-1500 №47, отсос 1 103,0 4 30 Р1=50 Р2=55 Р3=52 Р4=55 75 450

123

Таблица 2

Данные измерений по каждому циклону, полученные после очистки

№ циклона Атм. давл. воздуха, КПа Температура газа в газоходе, С Давление в газоходе (Рг), КПа Давление динамическое (Рдим), КПа Давление статическое (Рст), КПа Диаметр газохода, мм

Циклон Ц-950 101,9 3 40 Рр44 Р2=40 Р3=42 Р4=42 150 480

Циклон Ц-1500 № 476 102,8 4 40 Р1=10 Р2=12 Р3=12 Р4=10 68 480

Циклон Ц-1500 №47, отсос 1 103,0 4 30 Р1=10 Р2=12 Р3=15 Р4=10 58 440

Затем проводились следующие расчеты:

1. Динамическое давление газа Рдин, Па, рассчитывалось по формуле:

Рдин = р * в * Кт, (2)

где р - отсчет по шкале микроманометра, Па;

в - коэффициент, зависящий от угла наклона измерительной трубки микроманометра;

Кт - коэффициент напорной трубки, определяемый при ее метрологической аттестации. Для напорных трубок конструкции НИИОГАЗ коэффициент равен 0,55-0,60.

Проводились измерения показателей (р в; Кт), а затем рассчитывалось по формуле динамическое давление газа в газоходе. В каждой точке выполнялось не менее трех измерений показателей для расчета динамического давления; по результатам измерений определялось динамическое давление и рассчитывалось среднее динамическое давление для данной точки измерения. Одновременно измерялись температура газа и разрежение (давление) в газоходе, а также атмосферное давление воздуха.

Данные измерений показателей до и после очистки представлены в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Данные измерений по каждому циклону, полученные до очистки

№ циклона Ктрубки в (угол наклона микроманометра) У N (плотность воздуха при н.у.), кг/м3 Давление у аспиратора (Ра), КПа Температура у аспиратора 1а, С°

Циклон Ц-950 0,571 0,6 1,29 56 2,5

Циклон Ц-1500 № 476 0,571 0,2 1,29 35 3

Циклон Ц-1500 №47, отсос 1 0,571 0,2 1,29 28 3

124

К.И. Илюшина, В.Н. Макарова. Оценка эффективности работы пылегазоулавливающих установок ...

Таблица 4

Данные измерений по каждому циклону, полученные после очистки

№ циклона Ктрубки в (угол наклона микроманометра) 0 N (плотность воздуха при н.у.), кг/м3 Давление у аспиратора (Ра), КПа Температура у аспиратора 1^, С°

Циклон Ц-950 0,571 0,6 1,29 42 2

Циклон Ц-1500 № 476 0,571 0,2 1,29 30 3

Циклон ЦН-1500 №47, отсос 1 0,571 0,2 1,29 28 3

Определение скорости газовых потоков проводилось следующим образом: 1. Рассчитывалась плотность газа, кг/м3, по формуле:

Б+Рт

х -

о =2,695 х пк Ув 273+t

(3)

где 0в - плотность газа при нормальных условия, кг/м3; tг - температура газа в газоходе, С°; Б - атмосферное давление воздуха, кПа. 2. Рассчитывалась скорость газопылевых потоков V, м/с:

V=!2 хдхрдин

Пв

(4)

где g - ускорение свободного падения (равно 9,8), м/с;

Пв - плотность газа, кг/м3.

После этого определялась запыленность газопылевых потоков.

Пробоотбор на запыленность осуществлялся в тех точках, в которых были измерены скорости газопылевых потоков. Пробоотбор проводился методом внутренней фильтрации - пылеуловитель располагался внутри газохода.

Так как фильтрация внутренняя, то в качестве пылеуловителя использовались патроны с набивкой из стекловолокна. Патроны предварительно доводили до постоянной массы в сушильном шкафу при 105 С°. В таблице 5 указаны данные веса патронов до забора и после забора пыли на установках до и после очистки.

125

Таблица 5

Вес патронов для каждого циклона до забора и после забора проб

до и после очистки

№ циклона Вес патрона до очистки Вес патрона после очистки

до прокачки, г после прокачки, г до прокачки, г после прокачки, г

Циклон Ц-950 24,3546 24,3490 23,9611 23,9630

Циклон Ц-1500 № 476 24,3516 24,3600 23,9817 23,9832

Циклон Ц-1500 №47, отсос 1 24,1586 24,1591 23,9817 23,9832

1. Рассчитывался объемный расход газа V, м3/с, по формуле:

V = 5XV , (5)

где V - скорость газопылевых потоков в точках измерения, м/с.

2. Затем рассчитывался расход отбираемого газа по аспиратору Ур, л/мин, по формуле:

3 2 Б + Р Vp = 2,45 х 103 х С2 х V х - " '

273 + и

1

Чс х (273 + )

(6)

ЧР х (Б - Рр)

где с - диаметр входного сечения наконечника или пылезаборного устройства (при внутренней фильтрации), мм;

Б - атмосферное давление воздуха, Па;

Рг - давление (+) или разрежение (-) газа в месте отбора пробы, Па; 4 - температура газа в месте отбора пробы, °С;

Чо - плотность газа при нормальных условиях, кг/м чр - плотность газа, принятая при калибровке диафрагмы реометра, кг/м; 1р - температура газа у реометра, С°; Рр _ разрежение газа у диафрагмы реометра, Па.

3. Диаметр входного сечения наконечника (при внешней фильтрации) ^ мм, рассчитывался по формуле:

л 24

С = ~Г , (7)

где V - скорость газопылевых потоков в точках измерения, м/с.

Затем осуществлялся забор пыли с помощью пылезаборной трубки, с вкрученным в ее наконечник патроном. Продолжительность отбора проб длилась 10 минут. При отборе пробы пылезаборную трубку со сменным наконечником вводят в газоход так, чтобы входное отверстие наконечника находилось в заданной точке измерительного сечения и было направлено отверстием навстречу газовому потоку.

126

4) Концентрация пыли % (г/м3) рассчитывалась по формуле: (т+т1+ Дт)*1000*Б*(273)

% = -

V р*т*273*( Б-Рр) , (8)

где Ур - расход отбираемого газа по аспиратору, л/мин;

т - масса пыли, осевшей на пылеуловителе (привес), г; т: - масса пыли, осевшей в заборной трубке при внешней фильтрации, г; Ат - поправка на изменение массы контрольных бумажных фильтров, г; т - время отбора пробы, мин.

5) Количество выброса в секунду V, г/с, рассчитывалось по формуле:

Ж=У х % , (9)

где % - концентрация пыли, г/м3;

У - объемный расход газа, м3/с.

После того, как все показатели рассчитаны, определялась эффективность работы установок. Эффективностью работы циклонов называется степень очистки, показывающей в процентном выражении соотношение осевшей пыли к пыли, которая содержится в поступающем потоке воздуха.

6) Эффективность работы установок (%) рассчитывалась по формуле:

7 X У

Эффективность ПГУ: -ы-% вх *100%, (10)

7 X У

вх вх

где % вых - концентрация пыли на выходе из очистного сооружения, г/м3; Увых - объемный расход газа на выходе из очистного сооружения, м3/с; % вх _концентрация пыли на входе в очистное сооружение, г/м3; Увх - объемный расход газа на входе в очистное сооружение, м3/с. Данные расчетов по работе циклонов до очистки представлены в табл. 6.

Таблица 6

Данные расчетов работы циклонов до очистки

№ циклона Динамическое давление Рд, Па Плотность воздушного потока 9в, кг/м3 Скорость газа , м/с Площадь сечения 8, 2 м Объемный расход газа V, 3 м /с Расход отбираемого газа по электроаспиратору Vp, л/мин Кон-цен- трация % , г/м3 Ж, г/с

Циклон Ц-950 23,3 1,28 18,9 0,1590 3,0 8 0,1778 0,53

Циклон Ц-1500№ 476 6,37 1,29 9,84 0,25 2,46 11,18 0,1931 0,48

Циклон Ц-1500 №47, отсос 1 6,0 1,29 9,55 0,25 2,39 10 0,0034 0,008

127

Данные расчетов по работе циклонов после очистки представлены в табл. 7

Таблица 7

Данные расчетов работы циклонов после очистки

№ ци- Дина- Плот- Ско- Пло- Объем- Расход Кон- W, г/с Эффек-

клона миче- ность рость щадь ный отби- цен- тив-

ское воз- м/с сече- расход раемого трация, ность,

давле- душно- ния S, 2 м газа V, газа по г/м3 %

ние Рд, го пото- м3/с электро-

Па ка 9в, кг/м3 аспиратору V^ л/мин

Циклон Ц-950 14,4 1,26 15 0,1809 2,7 6,1 0,0798 0,21 60

Циклон Ц-1500 1,25 1,29 4,4 0,6079 2,67 5 0,0758 0,20 58

№ 476

Циклон Ц-1500 № 47, 6,0 1,29 9,55 0,6079 2,67 5,5 0,0014 0,0037 54

отсос 1

Из таблиц 3 и 4 следует сделать вывод, что эффективность работы Циклона Ц-950 составляет 60%, циклона ЦН-1500 № 476 составляет 58% и циклона ИН-1500 №47, отсос 1 составляет 54%. Эффективность работы невысокая, но в соответствии с паспортами данных установок находится в пределах нормы.

В настоящее время очень много предприятий, на которых используются пылеулавливающие установки. Эти установки не дают попасть в атмосферный воздух пыли различного происхождения (древесной, металлической и т.д.), а также защищают рабочие места от запыленности. На АО «Восточная верфь» был проведен анализ пылегазоулавливающих установок цеха № 2, улавливающих древесную пыль. Была рассчитана эффективность работы циклонов данных установок. Полученные замеры свидетельствуют, что простота конструкции циклона позволяет в течение долгих лет поддерживать заявленную производителем эффективность работы. Эффективность улавливания пылевых частиц колеблется в пределах нормы работы установок, но так как возраст данных установок более 20 лет, стоит рассматривать вариант их замены на более новые и усовершенствованные установки с более высокой эффективностью улавливания пылевых частиц.

1. Об охране окружающей среды: федер. закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ (последняя редакция) [Электронный ресурс] // СПС КонсультантПлюс. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/

2. ГОСТ 33007-2014 Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Методы определения запыленности газовых потоков. Общие технические требования и методы контроля. Введ. 01.12.2015 [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200121305

128

3. ГОСТ 17.2.4.06-90 Охрана природы (ССОП). Атмосфера. Методы определения скорости и

расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. Введ. 01.01.1991 [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200007367

4. ГОСТ 17.2.4.07-90 Охрана природы (ССОП). Атмосфера. Методы определения давления и

температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. Введ. 01.07.1991 [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200007365

5. Об утверждении Правил эксплуатации установок очистки газа: приказ от 15 сентября 2017 года № 498 [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/542608718

Транслитерация

1. Ob ohrane okruzhayushchej sredy: federal'nyj zakon ot 10.01.2002 № 7-FZ (poslednyaya redakciya) [Elektronnyj resurs] // SPS «Konsul'tantPlyus». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/

2. GOST 33007-2014 Oborudovanie gazoochistnoe i pyleulavlivayushchee. Metody opre-deleniya zapylennosti gazovyh potokov. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya i metody kontrolya. Vved. 01.12.2015 // [Elektronnyj resurs]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200121305

3. GOST 17.2.4.06-90 Ohrana prirody (SSOP). Atmosfera. Metody opredeleniya skorosti i raskhoda gazopylevyh potokov, othodyashchih ot stacionarnyh istochnikov za-gryazneniya. Vved. 01.01.1991 // [Elektronnyj resurs]. URL: http ://docs.cntd. ru/document/1200007367

4. GOST 17.2.4.07-90 Ohrana prirody (SSOP). Atmosfera. Metody opredeleniya davleniya i temperatury gazopylevyh potokov, othodyashchih ot stacionarnyh istochnikov za-gryazneniya. Vved. 01.07.1991 // [Elektronnyj resurs]. URL: http ://docs.cntd. ru/document/1200007365

5. Ob utverzhdenii Pravil ekspluatacii ustanovok ochistki gaza: prikaz ot 15 sentyabrya 2017 goda № 498 [Elektronnyj resurs]. URL: http://docs.cntd.ru/document/542608718

© К.И. Илюшина, 2019 © В.Н. Макарова, 2019

Для цитирования: Илюшина К.И., Макарова В.Н. Оценка эффективности работы пылегазоулавливающих установок цеха номер два на предприятии АО «Восточная верфь» // Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. 2019. Т. 11, № 2. С. 120-129.

For citation: Ilyushina K.I., Makarova V.N. Assessment of efficiency dust and gas collector installations of floor number two at the enterprise JSC «Vostochnaya verf», The Territory of New Opportunities. The Herald of Vladivostok State University of Economics and Service, 2019, Vol. 11, № 2, pp. 120-129.

DOI dx.doi.org/10.24866/VVSU/2073-3984/2019-2/120-129 Дата поступления: 10.06.2019.

129