Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ СТАЛЕЛИТЕЙНОГО ЦЕХА

Шеронова Т.С. 1
1 Муромский институт ВлГУ
Предприятия тяжелого машиностроения могут оказывать вредное воздействие как на жизни и здоровье людей, так и на окружающую среду. Для обеспечения безопасных условий работы на предприятиях создаётся отдел охраны труда и промышленной безопасности. Одной из задач работы этого отдела является работа с вентиляцией на рабочих местах. Анализируя выбросы в рабочей зоне можно определить необходимые свойства будущей вентиляции, определиться с методами очистки воздуха. Эффективная вентиляция – это один из пунктов, ведущих к безопасным условиям труда на рабочем месте. Вопросы охраны труда в настоящее время актуальны и выходят на первый план в развитии промышленности. Целью работы является оценка эффективности действующей системы вентиляции на одном из участков сталелитейного цеха. Актуальность темы вызвана необходимостью соблюдения экологических норм и защитой окружающей среды и рабочих от промышленных выбросов, образующихся в ходе технологического процесса изготовления отливок из стали. Определяются основные вредные и опасные вещества. Описывается имеющаяся вентиляция. Выявляется эффективность очистки системы вентиляции путем расчета. Делаются выводы о пригодности, либо непригодности имеющейся вентиляции.
промышленная безопасность
сталелитейный цех
вентиляция
зонт
воздуховод
кмп
1. А.С. Килов, А.В. Попов, В.А. Недыхалов / Производство заготовок. Литье. Серия учебных пособий - книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок) [Электронный ресурс]:- URL: http://window.edu.ru/resource/227/19227/files/metod534.pdf (Дата обращения: 01.08.2020)
2. Коагуляционные мокрые пылеуловители КМП [Электронный ресурс]:- URL: https://zavodtm.ru/produkciya/ciklony-i-pyleuloviteli/koagulyacionnye-mokrye-pyleuloviteli-kmp/ (Дата обращения: 01.08.2020)
3. Описание конструкции смесителя типа АМК 2000Н [Электронный ресурс]:- URL: https://mybiblioteka.su/tom2/3-58105.html (Дата обращения:05.08.2020)
4. Вентиляция производственных помещений. Методические указания к выполнению практических расчетов для студентов по направлению 20.03.01«Техносферная безопасность» (профиль «Безопасность технологических процессов и производств») – Ростов н/ Д: Издательский центр ДГТУ, 2016. – 54 стр. (Дата обращения: 17.08.2020)
5. Очистка выбросов. Расчет и классификация пылеуловителей [Электронный ресурс] - URL: https://studme.org/260541/ekologiya/ochistka_vybrosov (Дата обращения: 24.08.2020)

Введение

Данная работа направлена на обеспечения производственной безопасности на рабочих местах. Цех является сталелитейным – а значит выбросы от технологического процесса представляют угрозу для здоровья рабочих.

Актуальность темы вызвана необходимостью защиты жизней и здоровья рабочих, а так же населения и окружающей среды от воздействия вредных производственных факторов. Целью работы является оценка эффективности степени очистки вентиляции внутри цеха.

Для выполнения этой цели необходимо решить следующие задачи

1. Выявить и проанализировать технологический процесс.

2. Определить профессии с вредными условиями труда и проанализировать значения концентраций выбросов.

3. Оценить эффективность системы вентиляции путем расчета.

Технологический процесс изготовления отливок

На машиностроительном предприятии в сталелитейном цехе происходит процесс изготовления отливок. Применяется литье в разовые песчано-глинистые формы [1]. Технологический процесс изготовления стальных заготовок включает в себя следующие этапы:

1) Изготовление модельной оснастки,

2) Приготовление формовочных и стержневых смесей,

3) Изготовление полуформ и стержней,

4) Сушка полуформ и стержней,

5) Сборка форм,

6) Плавка металла,

7) Разливка металла в ковш,

8) Заливка форм,

9) Выбивка форм (извлечение отливок),

10) Очистка отливок,

11) Термообработка,

12) Заварка дефектов.

В процессе плавки, во время загрузки и слива готовой стали в ковши происходит выделение технологических газов. Газы, выделяющиеся из печей, содержат в своем составе оксид углерода, диоксид азота, пыль.

Источники выбросов оборудованы установками очистки газов – коагуляционными мокрыми пылеуловителями КМП-3,2 [2].

Годовой фонд рабочего времени – 251 день. Режим работы оборудования – 8 / 10 часов в день.

Проанализировав параметры выбросов загрязняющих веществ от сталелитейного цеха, можно выявить следующие вещества: пыль неорганическая SiO2, азота диоксид, азота оксид, серы диоксид, углерода оксид, метан, марганец и его соединения, аммиак.

Выбросы вредных веществ на рабочих местах

Рассмотрим основные профессии сталелитейного цеха. Данные по выбросам вредных веществ в воздух рабочей зоны в соответствии с рабочим местом сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – вредные вещества на рабочих местах и их концентрации

Наименование рабочего места

Концентрации вредных веществ на рабочем месте, мг/м3

Пыль (ПДК = 4 мг/м3)

Фенол (ПДК = 0,3 мг/м3)

Формальдегид

(ПДК=0,5 мг/м3)

Марганца оксиды (ПДК=0,05мг/м3)

Земледел

19,2

0,14

0,25

-

Формовщик

5,6

0,11

0,06

-

Выбивальщик

8,2

-

-

-

Обрубщик

11,6

-

-

-

Заливщик

5,2

-

-

0,22

Стерженщик

4,9

0,05

0,38

-

Сушильщик

6,4

0,1

-

-

Плавильщик

8,5

-

-

0,2

 

В таблице 1 приведен перечень профессий с вредными веществами на рабочем месте.

Среди них имеется профессия земледел – с максимальным среди других профессий концентрацией пыли на рабочем месте. Концентрация пыли превышает ПДК в 4,8 раз. Необходима очистка воздуха именно по этому параметру.

Земледел работает на смесеприготовительном участке, значит расчет необходимо провести именно по нему.

Смесеприготовительный участок имеет следующие размеры: 45х 25 м х 15м

Описание и расчет имеющейся системы вентиляции

Смесеприготовительный участок включает в себя 2 смесителя мод. АМК-2000Н [3] производительностью 60м3/час каждый и системы конвейеров подачи готовой смеси и возврата горелой смеси.

Смесители оснащены местными отсосами. В состав вытяжной вентиляции входят:

- зонт вытяжной «ЗВОК 1500х1500х400 h» из оцинкованной стали толщиной 0,7 мм;

- воздуховод выполнен из нержавеющей стали толщиной – 0,7мм, круглого сечения диаметром 315 мм, монтируется по стене на кронштейнах;

- вентилятор ВР 132-30-8 производительностью 4680-13680 м3/час, частота вращения рабочего колеса составляет 1450 об/мин;

- выхлопная труба металлическая высотой 2 м и диаметром 0,315 м.

- коагуляционный мокрый пылеуловитель КМП-3,2

Участок оснащен 2 зонтами – по одному зонту надо каждой чашей смесителя. Зонты соединены общим воздуховодом.

Зонт располагается на высоте 0,5 м от уровня чаши смесителя. Угол раскрытия зонта составляет 750 для равномерного удаления пыли.

Произведен расчет эффективности зонта [4]. Объем воздуха, проходящего через зонт равен 1,575 м3/с = 5670 м3/час.

Произведен расчет воздуховода и получены следующие размеры:

Диаметр d=710 мм;

Площадь поперечного сечения F=0,396 м2.

Скорость в воздуховоде составила м/с.

Рассчитываем параметры циклона-каплеуловителя:

1) диаметр Dц, циклона-каплеуловителя, м:

, (1)

где L – расход воздуха, м3/ч;

- скорость (фиктивная) воздуха в расчете на площадь сечения цилиндрической части циклона; = 4,5¸6 м/с [5].

1) гидравлическое сопротивление циклона , Па,

, (2)

где - коэффициент местного сопротивления циклона, отнесенный к скорости (для пылеулавливателей типа КМП = 30 [5]);

– плотность воздуха, = 1,2 кг/м3.

д) Из формулы (1.3) находится гидравлическое сопротивление труб Вентури.

е) Расчет скорости воздуха , м/с, в горловине трубы Вентури:

, (3)

где , - плотность воздуха и воды соответственно, кг/м3;

, - коэффициенты гидравлического сопротивления соответственно «сухой» трубы и трубы с подачей жидкости.

При нормальный условиях = 1,2 кг/м3, = 1000 кг/м3, = 0,15, а
определяется по формуле

(4)

ж) Определим геометрические размеры трубы Вентури:

1) диаметр горловины dг трубы Вентури, м:

(5)

2) длина горловины , м:

(6)

3) диаметр входного отверстия конфузора dк, м:

(7)

где - скорость воздуха во входном патрубке, равная 15-20 м/с;

2) длина конфузора lк, м:

, (8)

где - угол раскрытия конфузора, равный 25-30° (при необходимости
уменьшения длины трубы Вентури угол может быть увеличен до 60°, но тогда длина горловины должна приниматься = 0,3 dг);

3) диаметр выходного отверстия диффузора , м:

, (9)

где – скорость выхода воздуха из диффузора, равная 16-18 м/с [5];

4) длина диффузора , м:

, (10)

где - угол раскрытия диффузора, равный 6-7° [5];

з) Диаметр сопла для подачи воды , м:

, (11)

где – расход воды, м3/c.

После очистки количество пыли сократилось до значения 0,0065 мг/м3, что составляет 99,9% от изначального значения.

Вывод

Таким образом, по полученным расчетам стали известны параметры коагуляционного мокрого пылеуловителя и степень очистки, равная 99,9%.

Рассмотренная система вентиляции полностью подходит для очистки воздуха сталелитейного цеха.


Библиографическая ссылка

Шеронова Т.С. АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ СТАЛЕЛИТЕЙНОГО ЦЕХА // Международный студенческий научный вестник. – 2020. – № 5. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=20296 (дата обращения: 28.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074