Основные направления проветривания
Основные направления проветривания
Обогатительных фабрик
Учебное пособие
Допущено Учебно-методическим объединением вузов
Российской Федерации по образованию в области горного дела
в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся
по специальности «Горное дело»
направления подготовки «Обогащение полезных ископаемых»
Новокузнецк
2016
УДК
С
Рецензент
доктор технических наук, профессор
кафедры «Теоретической и геотехнической механики» КузГТУ
Мурко В.И.
С 736 Основные направления проветривания обогатительных фабрик: учебное пособие. / Сиб. гос. индустр. ун-т ; сост. : В.В. Мячин, В.В. Чаплыгин, Д.С. Беляева. – Новокузнецк : Изд. центр СибГИУ, 2016. – 94 с.
Представлены теоретические положения, соответствующие нормативным и правовым актам, термины и определения, применяемые в обогащении полезных ископаемых.
В учебном пособии рассматриваются вопросы вентиляции обогатительных фабрик. Особое внимание обращено на определение количества удаляемого воздуха при локализации основных, наиболее часто встречающихся в практике вредностей. Приведены некоторые формулы для расчета воздухообмена. Приведены данные о местных отсосах и укрытиях для различных случаев вентиляционной практики. Освещены некоторые виды вентиляционного оборудования применительно к тем или иным задачам вентиляции обогатительных фабрик.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности «Горное дело» направления подготовки по специальности «Обогащение полезных ископаемых», по аэрологии горных предприятий. Она может быть полезной инженерно-техническому персоналу по эксплуатации промышленной вентиляции обогатительных фабрик.
Содержание
| 1 Вредные выделения на промышленных предприятиях………………... | |
| 1.1 Теплообразования……………………………………………….. | |
| 1.2 Влагообразования………………………………………………... | |
| 1.3 Паро и газообразования…………………………………………. | |
| 1.4 Пылеобразования………………………………………………… | |
| 1.5 Дымообразования………………………………………………... | |
| 1.6 Тумановыделения………………………………………………... | |
| 1.7 Полые капли……………………………………………………… | |
| 2 Методы локализации вредных образований…………………………... | |
| 3 Укрытия и местные отсосы……………………………………………… | |
| 4 Специфика локализации пылеобразований……………………………. | |
| 5 Вентиляция при борьбе с газами, парами и аэрозолями………………. | |
| 5.1 Принципы вентиляции цехов с токсическими выделениями… | |
| 5.2 Определение воздухообменов…………………………………... | |
| 5.3 Факельный выброс загрязненного воздуха……………………. | |
| 5.4 Рассеивание газов и пыли в атмосфере………………………… | |
| 6. Вентиляция при борьбе с теплом и влагой……………………………. | |
| 6.1Вентиляция при борьбе с теплом……………………………….. | |
| 6.2 Вентиляция при борьбе с влагой……………………………….. | |
| 6.3 Вентиляция при совместном выделение тепла и влаги……….. | |
| 7. Вентиляция при борьбе с пылью………………………………………. | |
| 7.1 Общие соображения по вентиляции помещений с пылевыделениями…………………………………………………………………….. | |
| 8 Бортовые отсосы………………………………………………………….. | |
| 8.1 Типы бортовых отсосов и их применение……………………... | |
| 9 Вентиляционное оборудование…………………………………………. | |
| 9.1 Виды движения воздуха в помещениях………………………... | |
| 9.2 Регулирование дебита отдельных вентиляционных струй……. | |
| 10 Естественная тяга……………………………………………………….. | |
| 10.1 Общие сведения………………………………………………… | |
| 10.2 Факторы, влияющие на величину естественной тяги………... | |
| 10.3 Вентиляторные установки…………………………………….. | |
| 10.4 Борьба с шумом и вибрацией при работе вентиляторов…….. | |
| 10.5 Очистка выбрасываемого воздуха от пыли …………………... | |
| 10.6 Склады сыпучих материалов…………………………………... | |
| 11 Вентиляция корпусов…………………………………………………… | |
| 11.1 Специфика вентиляции многоэтажных зданий………………. | |
| Контрольные вопросы……………………………………………………... | |
| Библиографический список……………………………………………….. |
Тумановыделения
Тума́н – атмосферное явление, скопление воды в воздухе, когда образуются мельчайшие продукты конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10оС – мельчайшие капельки воды, при −10..−15оС – смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15оС – кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).
Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100% (по крайней мере, превышает 85 – 90%). Однако в сильные морозы (−30 оС и ниже) в населённых пунктах, на железнодорожных станциях и аэродромах туманы могут наблюдаться при любой относительной влажности воздуха (даже менее 50%) – за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива (в двигателях, печах и т. п.) и выбрасываемого в атмосферу через выхлопные трубы и дымоходы.
Непрерывная продолжительность туманов составляет обычно от нескольких часов (а иногда полчаса – час) до нескольких суток, особенно в холодный период года.
Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспорта (особенно авиации), поэтому прогноз туманов имеет большое народно-хозяйственное значение.
Искусственное создание туманов используется при научных исследованиях, в химической промышленности, теплотехнике, борьбе с вредителями растений и других областях.
По способу возникновения туманы делятся на два вида:
1 – туманы охлаждения — образуются из-за конденсации водяного пара при охлаждении воздуха ниже точки росы.
2 – туманы испарения – являются испарениями с более тёплой испаряющей поверхности в холодный воздух над водоёмами и влажными участками суши.
Туманом называется дисперсная система, содержащая взвешенные в газе мелкие капли жидкости. Размеры капель от 0,01 до 1 мкм в зависимости от условий образования тумана. Причиной возникновения тумана во многих производствах является конденсация паров и распыление жидкости. В ряде производств химической промышленности осуществляется очистка газов от тумана серной, фосфорной и соляной кислот, органических продуктов и др. Однако улавливание, например, сернокислотного тумана – операция сложная. Частички его настолько малы, что очень плохо улавливаются в простых осадительных, инерционных и циклонных аппаратах, обычно применяемых для очистки газов от пыли и брызг. В то же время капли тумана трудно проникают через границу раздела фаз, поэтому они плохо поглощаются в таких промывных аппаратах, как башни с насадкой и камеры с разбрызгиванием жидкости.
Полые капли
Полые капли – выделение в воздух помещения из жидкой среды пузырьков газа, покрытых тонкой пленкой жидкости.
Классическим примером выделения полых капель служит электролиз в водных растворах. Пузырьки газа обволакиваются пленкой жидкости и поступают в воздух в виде миниатюрных воздушных шариков. В дальнейшем пузырьки лопаются, образуя мельчайшие брызги жидкости – туман. Так, в помещениях для зарядки аккумуляторов при отсутствии вентиляции можно наблюдать туман серной кислоты, образовавшийся из полых капель.
При выделении газов и паров, аэрозолей и полых капель, влаги и водяного тумана, общеобменная вентиляция в отдельных случаях является единственным приемлемым решением. Эти частные случаи характерны невозможностью устройства местных отсосов по условиям технологии.
Следует отметить, что иногда в аппаратах производится интенсивное перемешивание раствора сжатым воздухом, так называемый барботаж. При этом увеличивается испарение раствора и возможно образование полых капель. При барботаже скорость воздуха в проемах принимается большей, нежели при спокойной поверхности жидкости.
Содержащиеся в ваннах растворы, испаряясь, разносятся по помещению и тем самым загрязняют в нем воздух. Вредности из производственных ванн могут выделяться в виде паров, газов иполых капель, представляющих собой частицы газа, заключенные в жидкую оболочку. Эти капли, поднимаясь вверх, выносятся из ванны и, лопаясь, смешиваются с воздухом помещения.
Если пленка с высокой скоростью входит в газовую среду, вихревое движение газовой фазы заставляет ее колебаться. В результате в ней возникают большие напряжения, которые могут привести к отрыву частиц жидкости или заставить пленку свернуться в полые струи, которые нестабильны и распадаются наполые капли.
2 Методы локализации вредных образований
Общеобменной вентиляцией эффективно и экономично удаляются только теплообразования при отсутствии иных вредных образований. Одновременное наличие влаги, препятствующее аэрации в холодное время года, значительно снижает экономичность общеобменной вентиляции.
Другие вредные образования (газы, пары, пыль), выделяющиеся порознь или совместно с теплом и влагой, обычно требуют устройства комбинированной вентиляции.
Теплообразования в чистом виде редко встречаются на обогатительных фабриках. Обычно они сопровождаются влагообразованиями, или газами и парами, или пылью, или несколькими из перечисленных вредных образований вместе. В этих случаях в помощь общеобменной вентиляции часто устраиваются местные отсосы. Такая смешанная вентиляция, т. е. комбинирование местных отсосов с общеобменной вытяжкой, наиболее распространена на обогатительных фабриках. Общеобменная вентиляция в чистом виде или вентиляция только с местными отсосами встречаются реже.
Общеобменная вентиляция применяется в особых случаях – при всех видах вредных образований, за исключением пылеобразований. Лишь крайне редко при незначительном и рассеянном пылеобразовании общеобменная вентиляция применяется и для борьбы с пылью (например, в типографиях, на картонажных фабриках, в складах сыпучих материалов и т. и.). В этих случаях вентиляция проектируется с механической вытяжкой из определенных зон помещения.
При выделении газов и паров, аэрозолей и полых капель, влаги и водяного тумана общеобменная вентиляция в отдельных случаях является единственным приемлемым решением. Эти частные случаи характерны невозможностью устройства местных отсосов по условиям технологии.
Однако и при возможности укрытия очагов вредных образований с устройством местных отсосов все же приходится иметь смешанную вентиляцию. Дело в том, что даже при полной капсюляции полностью удалить вредные образования не удается – часть их прорывается в помещение. Вот почему и приходится пользоваться общеобменной вытяжкой.
Во многих документах по данному вопросу имеется прямое указание: «В помещениях с одновременным выделением вредных газов и тепла или только вредных газов легче воздуха, кроме устройства местных отсосов от производственного оборудования, следуют предусматривать общеобменную вытяжку из верхней зоны помещения в объеме не менее однократного в час».
Это указание естественно распространяется и на те случаи, когда выделяются тяжелые газы, пары, туман и аэрозоли. Оно не распространяется на случаи образования пыли, потому что общеобменная вентиляция здесь неэффективна. При тяжелых газах и парах при отсутствии теплообразований вытяжка производится из нижней и верхней зон.
Нужно оговориться, что общеобменная вытяжка в однократном объеме помещения приемлема только для помещений большого объёма (2000 м3 и выше). Для небольших помещений кратности обмена принимаются равными двум-трем. Объем общеобменной вытяжки можно также принимать в 10 – 15% от суммарного объема воздуха, удаляемого местными отсосами.
Принципы организации общеобменной вентиляции вытекают из характера распространения вредных образований по помещению. Равномерное выделение вредных образований по площади производственного помещения или по его высоте встречается редко. Как правило, вредные образования выделяются в определенных зонах, по вертикали и по горизонтали. Токами воздуха газы и пары разносятся по помещению. Распространение вредных образований по помещению также не бывает равномерным, за исключением случаев, когда воздух перемешивается искусственно за счет струй сосредоточенного притока. Естественное распространение вредных образований по помещению всегда создает в нем относительно «чистые» и «грязные» зоны.
Наибольшую роль в этом играют конвективные потоки, вызывающие вертикальные, горизонтальные и возвратные струи. Конвективные потоки уносят вверх не только газы и пары независимо от их удельного веса, но и мелкую пыль. Таким образом, при наличии в помещении мощных теплоисточников большая часть вредных образований выносится струями к перекрытию цеха.
Если эти «грязные» потоки сразу же удаляются интенсивной вытяжкой, расположенной над местом наибольшей концентрации вредных образований в струе, то дальнейшее растекание вредных образований по помещению практически исключается. Если же удалить полностью восходящий поток не удается или если он будет разбит приточными струями, то картина распространения вредных образований усложняется. Возникают горизонтальные и вертикально-возвратные потоки (за счет охлаждения воздуха у холодной кровли), возвращающие вредные образования в рабочую зону, из которой они были удалены восходящим тепловым потоком.
Упрощая сложное явление, можно сказать, что при наличии тепловыделений (частный случай) наибольшие концентрации вредных образований будут в верхней зоне, а наименьшие – в рабочей (верхняя зона – «грязная», а нижняя, рабочая, – «чистая»). Отсюда напрашивается схема общеобменной вентиляции по принципу «снизу – вверх», т. е. с подачей приточного воздуха в рабочую зону и вытяжкой его из верхней зоны. Ошибочной в данном случае будет подача притока в верхнюю зону с верхней или нижней вытяжкой.
Основной принцип вентиляции гласит: «Подавай воздух чистый и извлекай грязный». Следовательно, при общеобменной вентиляции особо существенно определить, где будут «чистые» и «грязные» зоны.
При выделении пыли (особенно крупной), тяжелых газов и паров, при отсутствии конвективных токов «грязной» зоной будет нижняя, у самого пола. При наличии же тепловых потоков зоной наибольшей концентрации вредных образований, как правило, бывает верхняя. Если мощность тепловыделений недостаточна, такой зоной может оказаться средняя (в сварочных цехах).
При местной вытяжке ее зона определяется местоположением укрытий, от которых отсасывается воздух. При зональной вытяжке, являющейся промежуточной ступенью между местными отсосами и общеобменной вентиляцией, расположение приемников загрязненного воздуха диктуется в основном размещением очагов вредных образований.
Зональная вытяжка пока еще распространена сравнительно мало. Тем не менее, при неорганизованном выделении токсических газов (случайные прорывы) или при незначительных пылевыделениях в определенных точках, когда укрытие невозможно, применение зональной вытяжки вполне оправдано. Приемниками вредных выделений в этом случае обычно служат воронки и щелевидные отсосы – прямые и изогнутые.
Для удаления газообразных вредных выделений, а также паров, туманов и аэрозолей или незначительного количества пыли наиболее эффективны местные отсосы с полным или частичным укрытием очага образований.
Во всех этих случаях следует стремиться к полному укрытию (капсюляции) машин или аппаратов, выделяющих образования. Капсюляция – наиболее совершенный и экономичный способ локализации промышленных вредных образований. Кожух, шкаф, разборное укрытие для сложной или громоздкой машины, наконец, заключение машины или аппарата полностью в кабину (без присутствия в ней людей) – лучший способ предотвращения попадания вредных образований в помещение.
Капсюляция производственной аппаратуры, отвечающая санитарным и технологическим требованиям – обширное поле совместной деятельности технологов и специалистов по вентиляции. Только при этом совместном участии можно еще при проектировании аппарата или машины предусмотреть такую вентиляцию, которая органически бы входила в общую конструкцию, не затрудняла бы технологический процесс и была полноценной в санитарном отношении.
При невозможности полной капсюляции применяются менее совершенные местные укрытия и местные отсосы. К ним относятся зонты и завесы, всасывающие панели, бортовые и щелевые отсосы, кожухи, построенные на принципе улавливания факела вредных образований, воронки, основанные на том же принципе, витринные укрытия для ручных работ и т. п.
Местное укрытие или местный отсос должны препятствовать попаданию вредных образований в зону дыхания рабочего. Местный отсос только тогда хорош, когда он удаляет вредные образования по принципу «от рабочего».
Нередко источник вредных образований – чан, печь и т. п — «укрывают» зонтом, под которым постоянно находится рабочий. Такое укрытие абсолютно недопустимо. На рисунке 1 показано положение головы рабочего над источником вредных образований, укрытым зонтом. Вытяжное устройство такого типа с направлением потока вредных образований «на рабочего» следует признать неправильным.
Рисунок 1 – Неправильная локализация вредных образований местным отсосом
Если укрытие аппарата (чана, ванны, печи) невозможно и рабочий должен наклоняться над источником вредных образованийй, то здесь могут быть решения: или бортовой отсос, или всасывающая панель, расположенная напротив рабочего и отклоняющая от него поток вредных образований. В некоторых случаях возможна комбинация того и другого. Правильная схема местного отсоса для данного случая показана на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема удаления вредных образований «от рабочего»
1 – бортовой отсос; 2 – всасывающая панель
Укрытия и местные отсосы
Зонты (колпаки) и их емкие разновидности – завесы (ширмы) – довольно распространенные местные укрытия. Впрочем, термин «укрытие» здесь не вполне точен, ибо зонт в лучшем случае может накрыть, но не укрыть источник вредности.
Зонты и завесы применяются для локализации вредностей, имеющих тенденцию подниматься вверх. Было бы неправильно применять эти укрытия при вредностях, стремящихся к полу.
При отсутствии в помещении ощутимых горизонтальных потоков и при интенсивной восходящей струе вредностей зонты и завесы являются относительно надежными местными укрытиями. Однако их можно рекомендовать только в двух случаях:
– при нетоксических вредностях, т. е. при тепло и влагообразованиях;
– при любых вредностях (кроме очень токсичных), сопутствуемых теплообразованиями, создающими устойчивый восходящий поток, но при отсутствии постоянного рабочего места у источника вредностей.
По виду исполнения зонты можно разделить на открытые со всех сторон (без свесов) и открытые частично – с одной, двух или трех сторон – со свесами, а также «козырьки», примыкающие одной стороной к вертикальной стенке обслуживаемого ими оборудования. Зонты со свесами, особенно если последние прикрывают с боков источник вредности, приближаются к укрытиям. Они более совершенны, нежели зонты без свесов. Но основной недостаток – необходимость нахождения головы рабочего над источником вредностей – сохраняется и у зонтов со свесами.
Если источники вредностей многочисленны и расположены рядами, а также, если наблюдается периодическое и бурное выделение вредностей, вместо зонтов устанавливаются завесы – глухие и остекленные. Остекленные завесы выгодно отличаются от зонтов, так как не затемняют помещение и более приемлемы эстетически.
Довольно эффективными местными отсосами, являются всасывающие панели. Они представляют собой прямоугольные зонты, открытая часть которых располагается вертикально или наклонно с частично перекрытым живым сечением. Последнее состоит из ряда параллельных щелей, скорость засоса воздуха через которые в 4 – 8 раз превышает скорость засоса через открытое отверстие зонта.
Как правило, всасывающая панель осуществляет удаление вредностей по принципу «от рабочего». Она вполне пригодна для индивидуального отсоса (от одного рабочего места) при таких ручных операциях, как электросварка, газовая сварка, пайка, прессование пластмасс, выдувание стекла и т. п. Иначе говоря, всасывающая панель, особенно наклонная, вполне применима для удаления нагретых газов, дыма, тумана, паров. Панель значительно менее эффективна при удалении пыли, особенно относительно крупной, и совсем непригодна для удаления пылевого факела.
Если источник вредностей имеет большое горизонтальное протяжение при малой ширине, то для удаления газовых вредностей может быть использована вертикальная или слегка наклонная панель большой длины. Для равномерности отсоса длинная панель составляется из нескольких секций. Получается батарейная панель (рисунок 3). Длина отдельных ее секций обычно не более 1 м количество панелей в батарее 6 – 10 штук.
Весьма распространенным отсосом является бортовой, представляющий собой разновидность щелевого отсоса. Бортовой отсос располагается вдоль длинной стенки, ограничивающей зеркало выделения вредностей (вдоль борта ванны, чана, желоба). Бортовые отсосы применяются также в комбинации со сдувками (передувками) разных типов.
Рисунок 3 – Батарейная всасывающая панель
Наиболее совершенными типами укрытий являются всякого рода кожухи, полностью изолирующие источник вредностей. Укрытия-кожухи по принципу их действия можно разбить на следующие группы:
а) укрытия-кожухи, полностью заключающие в себя машину или аппарат (обслуживание машины или аппарата ведется через проемы);
б) укрытия, типа шкафных, предназначенные для ручной работы с источником вредностей, заключенным внутри шкафа;
в) укрытия витринного типа для ручной работы с помещенными в них источниками вредностей, обычно малогабаритными по высоте;
г) укрытия-козырьки, не имеющие передней стенки, которые предназначены для ручной работы с малогабаритными изделиями;
д) укрытия-боксы, не имеющие открытых проемов и предназначенные для ручной работы с помощью рукавов с перчатками, встроенных в переднюю стенку, или манипуляторов;
е) кожухи, укрывающие только ту часть машины или аппарата, где имеется источник вредностей.
С точки зрения вентиляции, наиболее совершенны кожухи, полностью укрывающие машину или аппарат. Опыт проектирования вентиляции во многих областях промышленности позволяет сказать, что в большинстве случаев удается полностью укрыть даже сложные и громоздкие аппараты и машины.
Разборные кожухи с подвесными шторками (щитами) хорошо себя оправдали для укрытия таких аппаратов, как нутч-фильтры. Здесь кожух должен быть разборным для возможности смены фильтрующего полотна, В разборный кожух можно заключать также фильтр-прессы. Так как их обслуживание ведется по окончании процесса фильтрации и прекращения выделения вредностей, то к этому моменту кожух разбирается.
Весьма разнообразны в зависимости от назначения конструкции вытяжных шкафов. Эти конструкции приведены в справочниках по вентиляции.
Независимо от конструкции и назначения вытяжного шкафа его проемы должны быть выполнены таким образом, чтобы обслуживающий персонал никоим образом не мог попасть головой внутрь шкафа. В противном случае в зону дыхания рабочего попадут концентрированные вредности. Вследствие сказанного глубина шкафного укрытия не должна превышать 700 мм, т. е. длины рук человека.
Кожухи, укрывающие только часть машины или аппарата, наиболее характерны при борьбе с пылью. Примером может служить кожух, укрывающий обдирочно-шлифовальный абразивный круг и служащий для улавливания направленного пылевого факела.
Полная капсюляция аппаратуры, выделяющей особо токсические вредности (или работающей под большим давлением), достигается помещением ее и соответствующих трубопроводов в замкнутое помещение – кабину, в которую обслуживающий персонал заходит периодически, применяя средства индивидуальной защиты от вредностей. Такими средствами служат респираторы или маски с принудительной подачей в них свежего воздуха. Управление аппаратурой выносится за пределы кабины в специальный коридор, в который подается приточный воздух.
Кабины для аппаратуры вентилируются. Вытяжная вентиляция – общеобменная или зональная (значительно реже – с местными отсосами). Кабины всегда должны находиться под разрежением; подача в них даже в малом количестве принудительного притока категорически противопоказана. Воздух, компенсирующий вытяжку из кабин, поступает в них за счет вакуума через специальные самозакрывающиеся решетки или обратные клапаны.
На рисунке 4 показана примерная планировка кабин и «чистых» коридоров. Самозакрывающиеся решетки устанавливаются в дверях или стенках кабины. В некоторых случаях, если допустимо понижение температуры в кабине или имеются большие тепловыделения, возможно, забирать воздух не из чистого коридора, а непосредственно снаружи.
Рисунок 4 – Планировка кабин для аппаратуры при особо
токсических вредностях.
1 – самозакрывающиеся решетки; 2 – печи; 3 – органы управления;
4 – вытяжная вентиляция, 5 – приточная вентиляция
4 Специфика локализации пылеобразований
Как уже говорилось, эффективная борьба с пылевыделениями возможна только с помощью местных отсосов.
Из рассмотренных выше типов местных укрытий и отсосов при борьбе с пылью почти вовсе исключаются зонты. Они могут дать эффект лишь тогда, когда пыль является сопутствующей вредностью. Небольшое количество легкой пыли в интенсивном тепловом потоке (возможно, совместно с водяными парами) – типичный пример сопутствующей пылевой вредности. Мощный поток, увлекающий за собой легкую пыль, хорошо улавливается зонтом. В этом случае зонт применим как укрытие и местный отсос, однако с соблюдением оговоренных выше условий.
Всасывающие панели и бортовые отсосы сравнительно редко применяются при борьбе с пылью. Однако они могут оказаться эффективными при незначительных и ненаправленных пылевыделениях, при которых образуется пылевое облако, но не факел.
Щелевидные отсосы и отсосы-воронки довольно широко распространены при борьбе с пылью. Воронка, поставленная на пути пылевого факела, почти полностью улавливает его. Если же факел хотя бы частично минует воронку, эффект пылеулавливания не достигается даже при значительном количестве отсасываемого воздуха. Отсосы-воронки применяются у шлифовальных и заточных станков, у токарных и фрезерных станков при обработке хрупких материалов (пластмассы), при загрузке прессформ порошками пластмасс и т. д.; с их помощью осуществляется отсос пыли у бумагорезательных машин, при размотке проволоки, при транспортировке и перегрузке сыпучих материалов в таре, при ручных пересылках и т. п.
При интенсивных пылевыделениях единственными рациональными укрытиями служат всевозможные кожухи. Укрыть очаг пылеобразования и воспрепятствовать прорыву пыли через отверстия и неплотности укрытия – в этом заключается локализация пыли путем вентиляции.
Конструирование кожухов, укрывающих очаги пылевыделения, – одна из самых ответственных задач. Эта задача в равной степени должна разрешаться как технологами данной отрасли производства, так и специалистами по вентиляции. Хорошо сконструированный кожух – залог эффективного обеспыливания. И наоборот, никакая даже самая мощная пылеотсасывающая вентиляция не даст надлежащего эффекта, если выделяющаяся пыль будет выбиваться из кожуха в помещение.
Нередки случаи, когда кожух, укрывающий место возникновения пылевого облака, не создает достаточного препятствия для выбивания пыли. Тогда прибегают к созданию двойных укрытий, при которых первичный кожух заключается во вторичное укрытие. Получается нечто вроде кожуха в кожухе. Как на пример можно сослаться на укрытия в местах поступления материала в шнек или на дополнительную герметизацию места выхода материала из дробилки на ленточный конвейер. Как известно, обычный шнек имеет кожух, из которого производится отсос воздуха. В ряде случаев при мелкой и токсической пыли этого оказывается недостаточно: в месте падения материала за счет повышенного давления пыль выбивается через неизбежные, даже волосные щели кожуха. Для предотвращения этого часть шнека и течки заключается в емкое укрытие, с отсосом воздуха. Схема подобного емкого разборного укрытия показана на рисунке 5.
Герметизация подфундаментного пространства щековой дробилки для создания вторичного укрытия в дополнение к имеющемуся на конвейере укрытию показано на рисунке 6, не требующем особых пояснений.
Рисунок 5 – Емкое разборное укрытие в месте падения материала.
1 – течка; 2 – шнек; 3 – емкое укрытие; 4 – аспирационная воронка
Рисунок 6 – Герметизация подфундаментного пространства
дробилки.
1 – щековая дробилка; 2 – аспирационная воронка; 3 – укрытие, 4 – пневмораспылитель; 5 – ограждение подфундаментного пространства
В ряде случаев борьба с пылью ведется не только с помощью вентиляции. Известно, что влажные материалы пылят меньше, нежели сухие. Если влажность обрабатываемого материала не существенна для технологии, всегда выгодно повысить ее до возможного предела. Искусственное увлажнение пылящих материалов носит общее название гидрообеспыливания. Однако, говоря о гидрообеспыливании, нужно различать два процесса:
а) увлажнение всей массы материала путем поливки его водой, например из перфорированных труб или при помощи форсунок;
б) распыление воды до мелкодисперсного состояния в районе пылеобразования механическим или пневматическим путем с целью локализации пылевого облака за счет коагуляции пылинок и естественного осаждения их.
Создание водяного тумана в месте образования пылевого облака путем распыления воды воздухом носит название пневмогидрообеспыливания.
Борьба с пылью путем удаления ее с отсасываемым воздухом, как известно, носит название аспирации.
При аспирации различают два случая капсюляции очага пылеобразования:
а) полное укрытие в сплошном кожухе, не имеющем иных отверстий, кроме течек;
б) неполное укрытие, когда в кожухах имеются щели и отверстия.
В первом случае, когда укрытия герметичны или близки к таковым, внутри кожуха создается вакуум. Подсосы через течки, через неплотности прокладок, через сальники и т.п. создают внутри кожуха воздухообмен и удаляют часть образующейся пыли.
Если вакуум достаточен и скорость в неплотностях не позволяет частицам пыли, движущимся со значительными скоростями, пробиться наружу, достигается полное обеспыливание.
К аппаратам, имеющим сплошные кожухи, относятся элеваторы и шнеки, некоторые мельницы и магнитные сепараторы, автовесы, мешалки, а также иные механизмы, не требующие обслуживания.
Рассмотрим аспирацию кожуха элеватора. Стальной кожух обычно состоит из звеньев, соединенных между собой болтами, с прокладками между фланцами.
Между прокладками неизбежны щели, через которые при наличии в кожухе положительного давления выбивается пыль.
Положительное давление (при отсутствии аспирации) создается в нижней части кожуха, в месте поступления в него материала, за счет воздуха, увлекаемого материалом. Чем больше высота падения и чем более заполнена течка материалом, тем больше положительное давление.
Выбивание пыли происходит не только за счет давления. Частично пыль выбивается за счет сил инерции материала и его упругости. Пылевые частицы приобретают кинетическую энергию, за счет которой движутся в направлениях, не совпадающих с движением воздушного потока внутри кожуха.
Сказанное лишь схематично раскрывает физические явления, происходящие в кожухе элеватора. В действительности все значительно сложнее.
Различают подачу элеватором холодного и горячего материала. При горячем материале протекающие в кожухе явления осложняются еще конвективным током нагретого воздуха.
Однако бытующее среди специалистов мнение, что при горячем материале не следует делать отсоса от низа (башмака) элеватора, недостаточно обосновано и опровергается практикой.
Лишь для очень низких элеваторов (высота не более 8 – 10 м) возможно ограничиться отсосом только от головки. При элеваторах высотой более 10 м следует предусматривать отсос от башмака и от головки независимо от степени нагретости материала.
Когда имеется неполное укрытие очага пыления или по условиям технологии требуются проемы, обеспыливание усложняется.
При невозможности гидрообеспыливания требуется отсасывать значительные объемы воздуха, но и это не всегда достигает цели.
Конструкция укрытия и правильное присоединение к нему аспирационной воронки играют здесь решающую роль.
Обычно укрытия выполняются из листовой стали толщиной 1,5 – 2 мм с каркасом из уголков.
Соединение отдельных звеньев делается на войлочных или резиновых прокладках.
Типичным примером неполной капсюляции является укрытие места перепада с ленточного конвейера на конвейер или из дробилки на ленточный конвейер.
Такое укрытие (с боковыми вентилируемыми камерами) наиболее совершенно (рисунок 7).
Рисунок 7 – Укрытие с боковыми вентилируемыми камерами.
1 – отверстия, соединяющие боковые камеры с внутренней полостью; 2 – поперечное сечение камеры с площадью; 3 – стенка камеры с вырезами у роликов; 4 – вход воздуха в камеры; 5 – уплотняющие фартуки, перекрывающие внутреннюю полость; 6 – течка; 7 – уплотнение; 8 – откидные стенки камеры; 9 – направляющие борты; 10 – фартук, перекрывающий внутреннюю полость; 11 – фартук, перекрывающий все сечение укрытия
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.
Если совместно с газами, парами и аэрозолями выделяется значительное количество тепла, то иногда объем воздуха, потребный для удаления тепла, превышает необходимый для борьбы с упомянутыми вредностями. Тогда воздухообмен диктуется тепловыделениями, и при смешанной вентиляции общеобменная вытяжка может превышать местную. Обычно же при газах, парах и аэрозолях основная доля воздухообмена падает на местные отсосы.
Количество воздуха