лекция. Химические факторы и методы защиты от их воздействия

• Название: Химические факторы и методы защиты от их воздействия
• Дата: 24.09.2022
• Размер: 81.94 Kb.
• Имя файла: лекция.docx
• Тип: Документы; #693870
• страница: 6 из 7

 

6.7.2. Искусственная общеобменная вентиляция

 

Искусственная (механическая) вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. Она предназначена для обеспечения в рабочих помещениях оптимальных или допустимых микроклиматических условий и снижения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны до ПДК. При механической вентиляции воздухообмен в помещении осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами.

Чаще всего на производстве используют смешанную вентиляцию (естественную в сочетании с механической).

По степени охвата помещения или по месту действия системы вентиляции делятся на общеобменные и местные (локальные).

По способу организации воздухообмена в помещении механическая общеобменная вентиляция может быть выполнена в виде приточной, вытяжной или приточно-вытяжной (рис. 6.4).

В системе приточной вентиляции воздух с помощью вентилятора подается в помещение организованно, повышая в нем давление, а уходит неорганизованно, вытесняясь через щели, проемы окон и дверей в соседние помещения или наружу. Количество подаваемого воздуха можно регулировать клапанами или заслонками, устанавливаемыми на вентиляционных каналах.

При вытяжной вентиляции воздух организованно удаляется вентиляторами через сеть воздуховодов из помещения, в котором вследствие этого снижается давление. Взамен загрязненного в вентилируемое помещение подсасывается воздух из соседних помещений и снаружи через открытые проемы окон, двери, ворота или неплотности ограждающих конструкций.

В системе приточно-вытяжной вентиляции воздух организованно подается и удаляется в вентилируемом помещении через отдельные воздуховоды. В зависимости от соотношения расходов удаляемого и подаваемого воздуха, давление в помещении может снижаться или повышаться (отрицательный или положительный баланс).

Общеобменную вентиляцию устраивают, если:

- в производственное помещение попадают вредные выделения вследствие невозможности полной герметизации производственного оборудования;

- отсутствуют строго фиксированные источники вредных выделений;

- работа местных отсосов является недостаточно эффективной.

Общеобменная вентиляция обеспечивает необходимые параметры микроклимата и снижение концентрации вредных веществ до допустимых значений во всем объеме производственного помещения.

Различают четыре основные схемы организации воздухообмена в помещении при общеобменной вентиляции: сверху вниз, сверху вверх, снизу вверх и снизу вниз. Кроме того, возможны различные комбинации из этих схем.

При устройстве общеобменной вентиляции исходной величиной для определения воздухообмена является количество вредных выделений в виде теплоты, влаги, пыли, газов, которое обычно устанавливают на основании материального или теплового балансов, а также на основе экспериментальных или расчетных данных.

Воздухообмен L, м³/ч, из условия разбавления вредных веществ (пыль, газы, пары) до допустимых концентраций определяется по формуле

,

где G- количество выделяющихся вредных веществ, мг/ч; ПДК_рз и С₀ - соответственно ПДК

 

6.7.3. Местная вентиляция

 

Местная вентиляция предназначена для обеспечения санитарно-гигиенических условий труда непосредственно на рабочем месте, она может быть вытяжной и приточной.

Местная вытяжная вентиляция – система, при которой вытяжные устройства в виде зонтов, укрытий и других приспособлений размещаются непосредственно у мест выделения вредных веществ и предназначены для их улавливания и удаления. Это наиболее эффективный и дешевый способ, обеспечивающий удаление максимального количества вредных веществ при минимальном объеме удаляемого воздуха.

Гигиеническое значение местной вентиляции заключается в том, что она полностью исключает или сокращает проникновение вредных выделений в зону дыхания работающих. Экономическое значение ее состоит в том, что вредные вещества отводятся в больших концентрациях, чем при общеобменной вентиляции, а, следовательно, сокращаются воздухообмен и затраты на подготовку и очистку воздуха.

Различают три вида местных укрытий: полностью закрывающие источник выделения вредных веществ; находящиеся вне источника выделения (открытые отсосы); передувки (рис. 6.5).

Укрытия, полностью закрывающие источник выделения вредных веществ, наиболее эффективны, но не всегда применимы по условиям технологии. В качестве устройств местной вентиляции можно использовать капсулирование (оборудование полностью заключают в кожух, капсулу), аспирацию (вредные выделения удаляют из внутренних объемов технологического оборудования), вытяжные зонты, вытяжные шкафы, всасывающие панели, витринные, фасонные и бортовые отсосы и др.

Наиболее часто на производстве используют местные отсосы (рис. 6.6). Конструкция местного отсоса должна обеспечивать максимальное удаление вредных веществ с минимальным расходом воздуха. В то же время она не должна загромождать помещения и затруднять работу обслуживающего персонала.

Вытяжные зонты представляют собой простые и наиболее распространенные местные отсосы. Их устанавливают для локализации вредных выделений, имеющих тенденцию подниматься вверх, например, при выделениях теплоты или вредных веществ, которые легче окружающего воздуха при незначительной его подвижности в помещении. Зонты могут быть как с естественной, так и с механической вытяжкой.

Зонт  над  источником  вредных  выделений  располагают  на высоте 1,6–1,8 м над полом. Наилучшие условия для равномерного удаления вредных выделений создаются, если угол раскрытия зонта не менее 60 °. Лишь при малой высоте помещения допускается увеличение угла до 90 °. В современном технологическом оборудовании отсосы предусматриваются в самой его конструкции.

Вытяжные шкафы обеспечивают наибольшую локализацию вредных выделений при минимальном расходе воздуха. Они выпускаются разных модификаций (рис. 6.7). Шкафы с верхним отсосом (рис. 6.7 а) используются при значительных тепло- и влаговыделениях. Для проведения работ, связанных с выделением газов и паров тяжелее воздуха, можно применять шкафы с нижним отсосом (рис. 6.7 б, г). Удобен в работе вытяжной шкаф с комбинированным удалением воздуха (рис. 6.7 в). Портативный шкаф с горизонтальной «улиткой» и боковым отсосом воздуха (рис. 6.7 д) рекомендуется при работе с пылящими веществами, так как «улитка», создавая вращение воздуха, способствует осаждению крупных примесей и пыли.

Воздушный душ представляет собой направленный на рабочего поток воздуха, действие которого основано на увеличении отдачи теплоты человеком при возрастании скорости обдувающего воздуха. Скорость обдува составляет от 1 до 3,5 м/с в зависимости от интенсивности теплового облучения. Воздух для обдува работающих предварительно может нагреваться или охлаждаться в зависимости от периода года и места его забора. Воздухораспределители для душирования рабочих мест оборудуются устройствами для регулирования расхода и направления струи в горизонтальной плоскости на угол до 180° и в вертикальной плоскости – на 30°.

Водовоздушные души применяют в тех случаях, когда температура воздуха на рабочем месте превышает 30 °С.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы служат для предупреждения проникновения холодного воздуха внутрь зданий при открывании наружных дверей или ворот. Они применяются в случаях, если наружные двери (ворота), ведущие в цехи, складские помещения, вестибюли, а также у технологических проемов отапливаемых зданий в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже -15 °С (рис. 6.8).

Для создания воздушной завесы воздух подается в виде плоской струи на всю ширину и высоту дверей (ворот) из канала, находящегося снизу или с боков последних. Воздух для создания воздушных завес обычно забирается из помещения и подогревается так, чтобы при смешивании его с наружным воздухом температура смеси отличалась не более, чем на 2-5°С от температуры воздуха в помещении.

Температуру воздуха, подаваемого воздушно-тепловыми завесами, следует принимать не выше 50 °С у наружных дверей и не выше 70 °С у наружных ворот и проемов.

 Воздух подается струей под углом 30 – 45 ° по отношению к плоскости дверей (ворот).

Система, в которой сочетаются элементы общеобменной и местной вентиляции, называется комбинированной системой вентиляции. Такая система устраивается в тех случаях, когда все выделяющиеся вредные вещества невозможно удалить местными вытяжными устройствами.

Отопление, вентиляцию и кондиционирование следует проектировать, используя тепловые вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) воздуха, удаляемого системами общеобменной вентиляции, кондиционирования и местных отсосов, а также тепло- и хладоносителей технологических установок.

Аварийная вентиляция представляет собой, как правило, самостоятельную вентиляционную установку и применяется для обеспечения безопасности эксплуатации взрыво- и пожароопасных производств, а также производств, связанных с использованием вредных веществ. Ее устраивают в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление больших количеств вредных или горючих газов, паров или аэрозолей.

Для аварийной вентиляции можно использовать:

- основные системы вытяжной общеобменной вентиляции с резервными вентиляторами, рассчитанными на аварийный расход воздуха;

- системы аварийной вытяжной вентиляции в дополнение к основным системам, если расход воздуха основных систем не полностью обеспечивает аварийный воздухообмен, с резервными вентиляторами для основных систем;

- только системы аварийной вытяжной вентиляции, если использование основных систем невозможно или нецелесообразно;

- только системы аварийной приточной вентиляции для одноэтажных зданий.

Для автоматического включения аварийную вентиляцию блокируют с автоматическими газоанализаторами, установленными либо на величину ПДК, либо на величину нижнего концентрационного предела распространения пламени для взрывоопасных смесей. Аварийная вентиляция устраивается только вытяжной для предотвращения перетока вредных или взрывоопасных веществ в соседние помещения. Кратность вытяжной вентиляции определяется отраслевыми правилами техники безопасности и производственной санитарии и может колебаться в широких пределах.

Если в ведомственных нормативных документах отсутствуют указания о величине воздухообмена аварийной вентиляции, то следует иметь в виду, что аварийная вентиляция вместе с постоянно действующей должны обеспечивать кратность воздухообмена в помещении не менее восьми. Такой воздухообмен рекомендован нормами и является минимальным.

Для перемещения воздуха используют различные типы вентиляторов, которые по принципу действия подразделяются на осевые и центробежные (рис. 6.9).

Достоинствами осевых вентиляторов являются простота конструкции и высокая производительность, которую можно быстро и легко регулировать поворотом лопаток. К недостаткам нужно отнести небольшую величину развиваемого давления и повышенный уровень шума.

Центробежные вентиляторы в зависимости от развиваемого ими давления делятся на вентиляторы:

- низкого давления – до 1000 Па;

- среднего давления – от 1000 до 3000 Па;

- высокого давления – от 3000 до 12 000 Па.

Для вентиляции производственных помещений в основном используют первые два типа вентиляторов (например, Ц4-76, Ц4-46 и др.).  Вентиляторы изготавливаются различных типоразмеров, и каждый из них характеризуется номером, который соответствует диаметру рабочего колеса в дециметрах. Обычно рекомендуются следующие номера вентиляторов: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50. Например, вентилятор Ц4-76 № 8 имеет диаметр рабочего колеса 8 дм, или 0,8 м.

Для подбора вентилятора необходимо знать суммарные потери давления  Р на всасывающем  ΔР_вс и нагнетательном    Р_наг  воздуховодах:

ΔР =  Р_вс  +   ΔР_наг   =    Р_пол,

где  Р – полное давление, развиваемое вентилятором.

Потери давления в воздуховодах обусловлены трением воздуха вследствие шероховатости воздуховодов (Р_тр) и  местными сопротивлениями  (повороты, изменения сечения воздуховодов, шиберы, фильтры и т.п).

При использовании центробежных вентиляторов расчет и подбор их проводят в следующем порядке:

-  проектируют конфигурацию вентиляционной сети воздуховодов таким образом, чтобы она не мешала проведению технологического процесса, не загромождала производственное помещение, не снижала его инсоляцию и была бы наиболее короткой. При этом учитываются назначение и требования взрыво-и пожароопасности помещения, характер технологического процесса и используемого оборудования, санитарно-гигиенические требования и т.п;

-  рассчитывают необходимый расход воздуха (воздухообмен) на отдельных участках вентиляционной сети и определяют поперечное сечение воздуховодов при допустимой скорости воздуха 6…10 м/с;

-  по стандартным формулам и справочным данным рассчитывают потери давления наиболее протяженной магистрали;

-  по каталогам или справочникам подбирают тип центробежного вентилятора и рассчитывают для него установочную мощность электродвигателя (кВт) по формуле

N = LPk/1000 _в _р  _р ,

где  L – производительность вентилятора, м³/с; Р – полное давление вентилятора, Па; k – коэффициент запаса (1,05 …1,15);  _в  – коэффициент полезного действия вентилятора; _п – коэффициент полезного действия подшипников (0,96…0,97), зависит от их числа и типа;  _р – коэффициент полезного действия привода (для плоскоременной передачи – 9,9, для клиноременной – 0,95, при размещении на валу – 1).

На основе этого расчета по справочникам выбирают необходимую марку электродвигателя, например, А2 (защищенное исполнение), АО2 (закрытое обдуваемое исполнение) и т. д.

Вентилятор подбирают по его производительности и развиваемому им полному давлению, исходя из аэродинамической характеристики, которая выражает связь между производительностью, давлением и к.п.д. при определенных предельных частотах вращения рабочего колеса.

При подборе типа и номера центробежного вентилятора следует учитывать, что вентилятор должен иметь высокое значение к.п.д. и относительно небольшую (минимальную) скорость вращения рабочего колеса, что позволило бы соединить напрямую его вал с валом электродвигателя.  

Проектирование вентиляционных систем и установок проводится, как правило, специализированными проектными организациями, Проект состоит из двух частей: расчетной и графической. В расчетной части приводятся обоснования принятых проектных решений. Графическая часть должна быть разработана настолько детально, чтобы в последующем при закупке оборудования и материалов, а также в процессе монтажа установок никаких неясностей не возникало.

После завершения монтажа проводятся испытания и наладка вентиляционных систем на проектный режим и санитарно-гигиеническую эффективность.

На каждую вентиляционную установку составляется  паспорт, в который вносятся краткая характеристика установки, ее назначение, обслуживаемые помещения, номер, технические данные с характеристикой вентиляторов, электродвигателей, воздухонагревательных, пылеочистных устройств, данные о контрольных и измерительных приборах, результаты испытаний и наладок, схема установки.

Кроме того, на каждую вентиляционную установку должна быть составлена специальная инструкция по ее эксплуатации, в которой указывается время и порядок пуска и выключения установки, положение регулирующих устройств (клапанов, задвижек), порядок очистки и осмотров установки, ее обслуживание, порядок действия при авариях и т.п.

Во взрывоопасных помещениях для удаления газов, паров и аэрозолей вентиляторы необходимо подбирать в соответствующем взрывозащищенном исполнении: рабочее колесо и корпус должны быть выполнены из материалов, исключающих образование искр, или должны быть покрыты специальным изоляционным материалом. Электродвигатели также должны быть во взрывозащищенном исполнении.

При наличии в удаляемых выбросах агрессивных сред, способных взрываться не только от удара, но и от трения, а также взрывоопасных газов или паров, используют эжекторную вентиляцию, при которой транспортируемая среда не соприкасается с рабочим колесом вентилятора (рис. 6.10).

Принцип работы эжектора заключается в том, что воздух в него нагнетается вентилятором высокого давления или компрессором, установленным за пределами вентилируемого помещения.   Удаление загрязненного воздуха из вентилируемого помещения обеспечивается посредством разрежения, создаваемого в камере эжектора, Недостатками эжекторов являются низкий КПД (не выше 25%) и высокий уровень аэродинамического шума.

 

6.7.4. Очистка, обезвреживание, обеззараживание и дезодорация вентиляционных выбросов

В настоящее время в целом по промышленности улавливается  около 90% пыли, образующейся на различных стадиях производства, и только 10% различных аэрозолей выбрасывается в атмосферный воздух. Такого нельзя сказать о газо- и парообразных примесях вредных веществ, содержащихся в газовоздушных выбросах промышленного производства. Несмотря на то, что эти примеси представляют собой большую опасность для окружающей среды, их улавливается или обезвреживается только около 10%, а более 90% вредных газов и паров поступает в воздушный бассейн.

 Для успешного решения проблемы защиты атмосферного воздуха от вредных примесей важно правильно усвоить определения основных понятий в этой области.