Принципы вентиляции цехов с токсическими выделениями
При вентиляции в цехах с токсическими вредностями (некоторые цехи химической промышленности, производство пластиков, гальванические цехи и т. п.) вопросы экономики второстепенны. Основное здесь - санитарное состояние производственных помещений.
В цехах с выделением ядовитых и вредных газов, паров, аэрозолей для предотвращения их распространения по помещению следует предусматривать, как правило, укрытия и местные отсосы. Общеобменная вытяжная вентиляция допускается санитарными нормами только в тех случаях, когда устройство местных отсосов невозможно. Оговоримся, однако, что при выделении особо ядовитых веществ (с допустимой концентрацией ниже 1 мг/м3) общеобменная вентиляция не должна применяться. Единственный правильный путь в данном случае – размещение аппаратуры в изолированных помещениях (кабинах) с соответствующей вентиляцией в них.
Внедрение местных укрытий и местных отсосов при вентиляции цехов с токсическими вредностями – одна из основных задач специалистов, но вентиляции, в частности при проектировании новых производств химической технологии.
Кабины, в которых капсюлируется аппаратура, могут быть площадью 4 – 6 м2 и /до 100 м2. Размеры и планировка кабин диктуются удобством размещения аппаратуры и необходимостью вывода механизмов управления за пределы кабины. Если размещенная в кабине аппаратура работает автоматически и не требует вывода в коридор механизмов управления, то планировка диктуется только удобством размещения, связанным с охраной труда.
Однако и при свободном передвижении рабочего размеры кабины ограничиваются следующими соображениями. При какой-либо аварии с респиратором (или с аппаратурой) рабочий должен быстро выбраться наружу. Наличие в кабине площадок и лестниц при ее значительной высоте никоим образом не может быть рекомендовано, особенно при применении масок со шлангами. Лестницы должны располагаться вне кабины, а кабина при большой ее высоте должна иметь несколько дверей на нескольких отметках.
Использование масок со шлангами нельзя признать безопасным, особенно в кабинах, насыщенных аппаратурой с выступающими частями (фланцы, вентили, болты). При поспешном выходе из кабины шланг может зацепиться за выступающие части и сорвать маску с лица рабочего. Значительно рациональнее пользоваться аппаратами, типа акваланга для подводного плавания. Человек песет на себе резервуар из легкого сплава или пластмассы со сжатым воздухом.
Вытяжные установки, обслуживающие кабины, как правило, имеют резервные вентиляторы. Это необходимо, так как в случае аварии вытяжного вентилятора в кабине может образоваться настолько высокая концентрация вредностей, что обслуживание ее станет небезопасным, особенно при наличии взрывчатых газов или паров. Кроме того, не исключена опасность прорыва вредностей в чистые помещения.
Дублирование вытяжных вентиляторов часто применяется при вентиляции цехов с токсическими вредностями. Если вытяжной системой удаляется значительное количество газов, паров или аэрозолей и если нельзя сразу остановить процесс и прекратить выделение вредностей, то дублирование вытяжных вентиляторов обязательно. При сильно токсических газах иногда приходится дублировать вентиляторы и общеобменной вытяжки, дополнительной к местной, особенно когда нежелательна остановка цеха при аварии вентилятора.
При токсических парах и газах иногда хорошие результаты дают всасывающие панели, помещенные вблизи источника вредностей. Особо широкое применение находят поворотные и поворотно-подвижные панели, а также батарейные.
Щелевидные отсосы – кольцевые и полукольцевые – могут с успехом применяться для удаления вредностей, выбивающихся из рабочих окон печей и сушилок, у вращающихся печей в месте соединения подвижной и неподвижной частей, возле крышек аппаратов, работающих под давлением, и в иных аналогичных случаях.
Если невозможна вентиляция с местными отсосами, а такие случаи не исключены, приходится все же допускать общеобменную вытяжку и при борьбе с токсическими вредностями. Основная задача общеобменной вытяжки в данном случае – воспрепятствовать образованию в помещении зон повышенной концентрации, поэтому во всех случаях вытяжка должна быть зональной. Следует изучить и выявить особо опасные по выделению вредностей зоны, а также зоны возможного застоя воздуха. Вытяжка должна производиться именно из этих зон.
При общеобменной вентиляции цехов с тепловыделениями и газовыми вредностями играют роль такие, казалось бы, посторонние факторы, как конструкция и теплоизоляция кровли. Особенно существенна последняя. При чрезмерно «холодной» кровле неизбежны возвратные токи охладившихся газов в рабочую зону. Это следует учитывать при проектировании.
В особых случаях – при больших объёмах помещения (порядка 30 – 40 тыс. м3), при малом числе работающих и при локализации вредных газов местными отсосами – допустимо подавать воздух сосредоточенно в относительно чистых зонах. Сказанное относится к цехам с совместным выделением тепла и маловредных газов при допустимой концентрации до 10 мг/м3.
При автоматизированном процессе и немногочисленных рабочих местах у пультов управления, кроме общего притока (иногда за счет аэрации), желательно устройство местных «воздушных оазисов» у пультов управления.
Помещения, в которых выделяются вредные газы и пары, в некоторых случаях взрывоопасны. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании вентиляции.
Определение воздухообменов
При комбинированной вентиляции воздухообмен в помещении обычно диктуется производительностью местных отсосов. Общая вытяжка, дополняющая местную, обычно не превышает двух-трехкратного обмена (согласно нормам – не менее одного обмена). В исключительных случаях – при очень большой кубатуре помещения и малопроизводительных местных отсосах – общеобменная вытяжка превалирует над местной. Такая вентиляция уже приближается к чисто общеобменной.
Количество воздуха , которое необходимо удалять от укрытий различного типа, а также от зонтов и завес, определяется при помощи формулы:
(11)
где: – расчетная площадь открытых проемов, щелей и неплотностей укрытия в м2;
– минимальная расчетная скорость воздуха в открытом проеме в м/сек.
Под минимальной расчетной скоростью подразумевается наименьшее для данного укрытия значение условной средней скорости в проемах укрытия или зонта. Скорость
есть некоторая усредненная величина, отличная от средней скорости, скажем, в воздуховодах, так как ни в одном укрытии не удается создать закономерного распределения скоростей по площади сечения одного и того же проема, не говоря уже о нескольких различных проемах. Значение скорости и, найденное опытным путем, учитывает имеющуюся в действительности неравномерность распределения скоростей в проеме или в приемном сечении зонта. Если определение площади
– вопрос тщательности и четкого представления о конструкции укрытия, то правильное определение скорости
много сложнее.
При данной конструкции укрытия и конкретной величине величина расчетной скорости определяет количество воздуха, которое необходимо удалять из укрытия или от зонта, чтобы обеспечить невыбивание вредности.
Расчетное значение скорости принимается в зависимости от многих причин, главная из них – степень токсичности выделяющихся вредностей, определяющая возможность или недопустимость частичного выбивания вредностей из укрытия. Далее следует наличие или отсутствие явлений, стимулирующих выбивание вредностей. К ним относятся явления механические, тепловые и физико-химические. Особенно большую роль играют тепловые процессы.
При относительно безвредных газах, парах и аэрозолях, возможно, принимать расчетную скорость воздуха в горизонтальном сечении от 0,12 – 0,2 м/сек для больших завес (20 – 30 м) до 0,2 – 0,3 м/сек для завес меньших размеров.
При токсических вредностях завесы не применяются.
Объем воздуха, который следует удалять из кабин, определяется по кратности обмена. Однако никаких норм в этом случае не существует. Можно считать, что кратность ниже 10 обменов в 1 ч не принимается даже для больших кабин. С другой стороны, редко принимается кратность обмена выше 100 в 1 ч.
В указанных пределах и лежат практически приемлемые кратности обменов.
В качестве первого приближения рекомендуется принимать в кабинах для капсюляции аппаратуры при отсутствии в них человека, при значительном насыщении аппаратурой и при сильно токсических вредностях (концентрация 1 мг/м3 и ниже) следующие кратности обмена в 1 ч:
– малой величины (до 100 м3) – 60 – 100;
– средней (до 500 м3) – 50 – 80;
– большой величин (до 1000 м3) – 30 – 60.
При менее вредных веществах, но при работе аппаратуры под большим давлением кратности обмена можно принимать соответственно 40 – 80 для малых кабин, 30 – 60 для средних и 20 – 40 для больших.
При переработке в кабинах больших количеств металлической ртути кратность обмена следует принимать не менее 60 – 100.
Эффективность рассматриваемых местных отсосов, помимо их расположения, определяется скоростью засоса воздуха через живое сечение воронки, щели или панели.
Для щелевидиых отсосов скорости воздуха в щелях можно принимать такие же, как и для панелей, или несколько меньше, учитывая более близкое расположение к месту выделения вредностей. Для всасывающих воронок, наоборот, скорости следует брать несколько большими, чем для панелей и щелей. Для вредных газов и паров скорости засоса воронками берут до 10 – 15 м/сек в зависимости от расположения воронки, ее размеров и характера выделения газов.
При зональной вентиляции производительность одной воронки обычно берут от 500 до 1000 м3/ч. Скорость засоса в данном случае роли не играет. Для щелевидных отсосов при малоинтенсивном выделении вредностей можно принимать норму отсоса 700 – 1000 м3/ч на 1 пог. м протяженности щели. Это соответствует скорости около 4 – 6 м/сек при ширине щели 50 мм.
Удаление вредностей из рабочей зоны в верхнюю тепловыми струями или иным способом, казалось бы, позволяет уменьшить потребный воздухообмен, рассчитываемый по допустимой концентрации в рабочей зоне. При вентиляции по схеме «снизу – вверх» концентрация вредностей в верхней зоне (то есть в удаляемом воздухе) выше иногда в 1,5 раза, нежели в рабочей.