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: 18.04.2024).