научная статья по теме ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ ВОЗДУХООБМЕНА В ЦЕХАХ ВЕРФИ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ ВОЗДУХООБМЕНА В ЦЕХАХ ВЕРФИ»

СУДОСТРОЕНИЕ 1'2010

ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ ВОЗДУХООБМЕНА В ЦЕХАХ ВЕРФИ

Е. Г. Бурмистров, канд. техн. наук (ФГОУ ВПО «Волжская

государственная академия водного транспорта»)

e-mail: ptps@aqua.sci-nnov.ru удк 629.12.011.5:621.791.7

В настоящее время уровень влияния производственных факторов1 на качество труда, персонал, население, проживающее на прилегающих к промышленным предприятиям территориях, и окружающую среду, составляет до 30%2 и при сохранении существующих тенденций в среднесрочной перспективе может достичь 60%, а затраты на стабилизацию окружающей среды могут стать крупнейшей статьей расходов бюджета предприятий, превысив 50%. Успешное решение данной проблемы может способствовать росту производительности труда, предотвращению оттока кадров на альтернативные предприятия, повышению качества выпускаемой продукции, т. е. повышению конкурентоспособности российских верфей.

При реновации производства в цехах судостроительных предприятий обеспечение санитарной и экологической безопасности приобретает особую актуальность, а санитарные и экологические требования отнесены к доминирующим.

Обеспечение требуемого качества воздушной среды является одним из наиболее реальных направлений выполнения санитарных и экологических требований при реновации производства в цехах. Традиционно данные задачи решаются за счет систем промышленной вентиляции. Большая работа в этом направлении выполняется специалистами ПФ «Союзпроектверфь», структурного подразделения ОАО «ЦТСС». В частности, усилиями М. И. и А. М. Гримитлиных, С. П. Наседкина, Г. М. Позина и других разработаны теоретические основы и практические рекомендации по проектированию высоконадежных и эф-

фективных систем общеобменной и местной вентиляции для цехов основного и вспомогательных производств. Однако высокий уровень энергопотребления известных систем вентиляции (до 30 % от общего), как правило, свидетельствует о низкой энергоэффективности применяемых систем вентиляции. Кроме того, отдельного решения требует очистка вентиляционных выбросов. Эти проблемы необходимо рассматривать как в проектах реновации производства, так и при его организации в цехах верфей.

В отличие от жилых помещений, где кратность воздухообмена составляет не более 0,3—0,5, в цехах основного производства верфи она может достигать 30—50. Значительные энергозатраты в этом случае приходятся на нагрев приточного воздуха. К основным способам сокращения кратности воздухообмена в цехах верфи специалисты относят [1]:

• пересмотр предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе в сторону их «смягчения» и приведения в соответствие с нормативами других промышлен-но развитых стран;

• расширение использования подъемно-поворотных вытяжных устройств для нестационарных источников загрязнений;

• более широкое применение рециркуляции воздуха (после его очистки);

• применение воздухораспре-деляющих панелей, позволяющих создавать на стационарных рабочих местах зоны чистого воздуха;

• рационализацию организации общеобменной вентиляции, например, путем подачи приточного воздуха в рабочую зону методом ее «затопления».

Отмеченное выше справедливо для цеховых климатических систем в целом, в том числе для систем технологического кондиционирования воздуха (СТКВ) — эффективной и весьма популярной в мире альтернативы традиционным системам общеобменной и местной вентиляции.

Известно, что под технологическим кондиционированием воздушной среды цехов понимают комплекс технологических процессов обработки воздуха, обеспечивающий поддержание определенного компонентного состава среды, давления, температуры, влажности и подвижности воздуха в заданном интервале значений [2]. На большинстве отечественных предприятий кондиционирование ограничивается устройством систем вентиляции и воздушного отопления. Однако в ряде отраслей (легкая и пищевая промышленность, авиа- и автомобилестроение, железнодорожный транспорт) имеется положительный опыт использования специальных СТКВ для комплексной обработки воздуха от дисперсных и газообразных аэрополлютантов в одном аппарате. Такие СТКВ представляют собой совокупность оборудования, в котором производится механическая, тепловлажно-стная и физико-химическая обработка воздуха, и устройств для его приема и распределения в обслуживаемом помещении. В процессе обработки воздух может нагреваться, охлаждаться, увлажняться или осушаться.

Анализ существующих процессов и явлений по комплексной обработке воздуха в СТКВ и известных закономерностей, характеризующих эти процессы, позволил автору разработать математическую модель процессов аппаратного обеспечения качества воздушной среды в цехах верфи с использованием СТКВ на базе активированных окислительных технологий (АОТ). Важным элементом АОТ является озонирование обрабатываемого воздуха и промывной воды. Благодаря применению озона — универсального поливалентного химического реагента — озонирование предпочтительнее обработки промывной воды традиционными КМп04, N0^, Н2О2 и др.

1 Интенсивность производственных процессов, применяемые технологии, единичные мощности станков и агрегатов и др.

2От совокупного влияния всех антропогенных факторов как результатов производственно-хозяйственной деятельности человека.

ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

СУДОСТРОЕНИЕ 1'2010

Схемы очистки воздуха с использованием озонных технологий находят все более широкое применение как методы эффективной окислительной деструкции большинства известных веществ. Озон интенсивно окисляет практически все металлы (за исключением золота и металлов платиновой группы)с образованием легко отфильтровывающегося кристаллического осадка. При этом исключается вторичное загрязнение обрабатываемой среды, а побочными продуктами процесса озонирования являются низкомолекулярные биоразлагаемые вещества — молекулярный кислород и вода. Кроме того, воздух обслуживаемого помещения дезодорируется и насыщается легкими аэроионами, в основном отрицательной полярности, что важно для снижения утомляемости производственных рабочих и также определяет качество производственной среды.

Основные процессы обработки воздуха происходят в контактном аппарате кондиционера. Схему воздушных потоков в системе «СТКВ— обслуживаемое помещение» можно представить в виде модели, приведенной на рис. 1.

Уравнение материального баланса расхода воздуха в обслуживаемом помещении и СТКВ имеет вид:

^0 + ^ + Ь + I* = 1-5 + ^ ,

(1

Рис. 1. Схема потоков в модели нестационарного процесса комплексной обработки воздуха в СТКВ с элементами АОТ

где Сс3/Ст — производная по времени; с0 — концентрация озона в атмосферном воздухе (фоновая), мг/м3; з = с2Х^кдеп| — скорость поглощения озона в воздухе, г/с; F¡ — производная по времени; кдеп, — условная скорость распада (депозиции) озона, м/с.

Изменение во времени концентрации озона с1с2 для объема кондиционера V2, в свою очередь, описывается уравнением

Сс2 [0с0 + [1с1П - ио+[1+[з)с2

(3)

где /.0,...Д5 — объемный расход (м3/с) соответственно приточного (свежего) воздуха; озоно-воздушной смеси, поступающей с водой из системы обработки промывной воды; воздуха, поступающего в обслуживаемое помещение при инфильтрации через неплотности в ограждающих конструкциях цеха; рециркуляционного воздуха (для теплонапряженных помещений учитывается только при работе СТКВ в весенне-летний период); воздуха, удаляемого из обслуживаемого помещения; воздуха из обслуживаемого помещения при экс-фильтрации через неплотности в ограждающих конструкциях цеха.

Изменение во времени концентрации озона Сс3 в помещении с объемом V, описывается формулой

к] = ■

сотах(к0 - В)

МВ

(4)

Ст

V

-, (2) где кр= 1/10— коэффициент рецир-

а производительность озонатора (г/с), работающего в составе СТКВ, по озону определится по формуле

е03 = №

(5)

Ст

где с1 — концентрация озона, поступающего из озонатора, г/м3; п — эмпирический коэффициент повышения концентрации озона в контактном аппарате.

При решении выражений (2) и (3) для стационарного режима обработки воздуха (т^^; Сс2/ Ст = 0; Сс3/Ст = 0) возможно определение концентрации озона в воздухе с1, который поступает из озонатора в кондиционер с промывной водой.

Для правильной организации работы СТКВ необходимо соблюдение условия равенства между концентрацией озона в воздухе обслуживаемого помещения и его фоновой концентрацией, т. е. с3 ~ с0. Тогда допустимая концентрация озона [с1] для цеховой СТКВ с рециркуляцией воздуха

Особенностью процессов обработки воздуха в контактных аппаратах СТКВ является относительно небольшой диапазон изменения параметров воздуха в обслуживаемом помещении. Поэтому любое изменение состояния воздуха в кондиционере при орошении его промывной водой может быть выражено через коэффициент эффективности СТКВ Ер и коэффициент орошения цк:

^ - I

Е = ■

р

м2

ж2

-И1 - Ер)

(6)

•^Рф,1 (3600 д°,12

где ^ м — начальная и конечная температуры по «мокрому» термометру, °С; Гж2 — температура промывной воды на выходе из аппарата, °С; А1 = 0,94 (кПа-м3/с) — переводной коэффициент; Рф — давление воды перед форсунками, кПа.

По известному значению цк можно рассчитать производительность системы обработки промывной воды (СОПВ) СТКВ, кг/с: вжК = цкСгК, или более точно, с учетом того, что удельный расход промывной воды для теплонапряженных цеховых помещений может достигать д"ж ~ 10 г/кг:

куляции воздуха; В = 1 - (!Г,(к,/1)), вжК = 0,001 в? АС,

(7)

2

СУДОСТРОЕНИЕ 1'2010

ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

I

Рис. 2. Схема движения струи теплого воздуха при сосредоточенной подаче и соотношении Нуст/Нп » 0,2...0,3: а — t=45 °С и ф0 = 55% (поМ. Гримитлину); б — t=45 °С и ф0 = 86%; в — t=45 °С и ф0 = 95%

Рис. 3. Схема движения струи охлажденного воздуха при сосредоточенной подаче и соотношении Нуст/Нп в 0,2...0,3: а — t = 16 °С и ф0 = 55%; б — t = 16 °С и ф0 = 86%; в — t = 16 °С и ф0 = 95%

где СгК — массовая скорость воздуха, проходящего через СТКВ, кг/с; Ad — требуемое повышение влаго-содержания воздуха, г/кг.

Согласно

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком