Промышленная пыль и средства пылеулавливания

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЫЛЬ И СРЕДСТВА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

Измерение запыленности весовым (гравиметрическим) методом

При измерениях концентрации пыли предварительно взвешенный «чистый» фильтр АФА-ВП-20 (АФА-ВП-10) закрепляют в патроне (аллонже), который соединяют шлангом с аспиратором ПУ-3Э и протягивают через фильтр такое количество воздуха, чтобы навеска уловленной пыли составляла от 1,0 до 50,0 мг (для АФА-ВП-10 от 0,5 до 25,0 мг).

Аспирационный фильтр аналитический (АФА) изготавливают из фильтровальной ткани ФПП-15, имеющей заряд статического электричества. Применение аналитических фильтров типа АФА позволяет анализировать воздушную среду с высокой степенью точности. Они обладают высокой задерживающей способностью, малым аэродинамическим сопротивлением потоку воздуха, большой пропускной способностью (до 100 л/мин), небольшой массой, малой гигроскопичностью, возможностью определять концентрацию пыли независимо от ее физических и химических свойств. Для удобства обращения края фильтров опрессовывают и помещают в защитные обоймы (рис. 2).

Рис. 2. Фильтр типа АФА

1 – фильтрационный материал; 2 – защитная обойма

Для отбора проб используются аспираторы. Мето­ды и аппаратура, используемые для определения концентрации пыли, должны обеспечивать определение величины концентрации пыли на уровне 0,3 ПДК с относительной стандартной погрешностью, не пре­вышающей ±40% при 95% вероятности. При этом для всех видов про­боотборников относительная стандартная ошибка определения пыли на уровне ПДК не должна превышать ±25%. Для отбора проб рекоменду­ется использовать фильтры АФА-ВП-10, 20, АФА-ДП-3.

После просасывания запыленного воздуха фильтр извлекают из аллонжа, повторно взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг и определяют массу навески пыли ΔР на фильтре по разности масс «чистого» и «грязного» фильтров.

Концентрация пыли при рабочих условиях:

, мг/м³ (1)

где ΔР = Р_к – Р_н – масса уловленной фильтром пыли, мг; Р_н и Р_к – масса фильтра АФА соответственно до и после аспирации, мг; V_зам – объем воздуха, из которого выделили пыль на фильтре, м³.

Одновременно с отбором проб воздуха на запыленность измеряют температуру (T, ⁰С) и давление воздуха (В, мм рт. ст.) для приведения объема воздуха при рабочих условиях V_зам, из которого выделили пыль на фильтре, к стандартным условиям (760 мм рт. ст. и 20 ⁰С):

, м³ (2)

Тогда концентрация пыли в воздухе при стандартных условиях:

, мг/м³ (3)

Результаты измерений и расчетов используют для санитарно-гигиенической оценки воздуха рабочей зоны по пылевому фактору, соотнося с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), а также для определения эффективности способов и средств борьбы с пылью.

Определение классов условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД), пылей, содержащих природные и искусственные волокна, и пылевых нагрузок на органы дыхания работников

Класс условий труда и степень вредности при профессиональном контакте с АПФД определяют исходя из фактических величин среднесменных концентраций АПФД и кратности превышения среднесменных ПДК (табл. 2).

Таблица 2

Классы условий труда по кратности превышения ПДК и контрольной пылевой нагрузки (КПН)

Аэрозоли	Класс условий труда
допустимый	вредный	опасный ***
	3.1	3.2	3.3	3.4
Высоко- и умеренно фиброгенные АПФД*, пыли, содержащие природные (асбесты, цеолиты) и искусственные (стеклянные, керамические, углеродные и др.) минеральные волокна	≤ПДК ≤КПН	1,1-2,0	2,1-4,0	4,1-10	>10	-
Слабофиброгенные АПФД**	≤ПДК ≤КПН	1,1-3,0	3,1-6,0	6,1-10	>10	-
* - высоко- и умеренно фиброгенные пыли (ПДК ≤ 2 мг/м3) ** - слабофиброгенные пыли (ПДК > 2 мг/м3) *** - органическая пыль в концентрациях, превышающих 200 – 400 мг/м3, представляет опасность пожара и взрыва

Основным показателем оценки степени воздействия АПФД на органы дыхания работников является пылевая нагрузка. В случае превышения среднесменной ПДК фиброгенной пыли расчет пылевой нагрузки обязателен.

Пылевая нагрузка (ПН) на органы дыхания работника – это реальная или прогностическая величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую работник вдыхает за весь период фактического (или предполагаемого) профессионального контакта с пылью.

Пылевая нагрузка на органы дыхания работника (или группы работников, если они выполняют аналогичную работу в одинаковых условиях) рассчитывается исходя из фактических среднесменных концентраций АПФД в воздухе рабочей зоны, объема легочной вентиляции (зависящего от тяжести труда) и продолжительности контакта с пылью:

ПН=С·N·T·Q, мг (6)

где С – фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³; N – число рабочих смен, отработанных в календарном году в условиях воздействия АПФД; Т – количество лет контакта с АПФД; Q – объем легочной вентиляции за смену, м³.

Рекомендуется использовать следующие усредненные величины объемов легочной вентиляции, которые зависят от уровня энергозатрат и, соответственно, категорий работ согласно СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»:

- для работ категории Iа и Iб объем легочной вентиляции за смену 4 м³;

- для работ категории IIа и IIб - 7 м³;

- для работ категории III - 10 м³.

Полученные значения фактической ПН сравнивают с величиной контрольной пылевой нагрузки (КПН), под которой понимают пылевую нагрузку, сформировавшуюся при условии соблюдения среднесменной ПДК пыли в течение всего периода профессионального контакта с фактором.

КПН=ПДК_сс·N·T·Q, мг (7)

где ПДК_СС — среднесменная предельно допустимая концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³. Зона дыхания — пространство ради­усом 0,5 м от лица работающего.

При соответствии фактической пылевой нагрузки контрольному уровню условия труда относят к допустимому классу и подтверждают безопасность продолжения работы в тех же условиях.

Кратность превышения контрольных пылевых нагрузок указывает на класс вредности условий труда по данному фактору (табл. 2).

При превышении контрольных пылевых нагрузок рекомендуется использовать принцип «защиты временем».

Для расчета допустимого стажа работы в условиях запыленности необходимо сопоставление фактических и контрольных уровней пылевой нагрузки. В случае превышения КПН рассчитывают стаж работы, при котором ПН не будет превышать КПН. При этом КПН рекомендуется определять за средний рабочий стаж, равный 25 годам. Тогда допустимый стаж работы в данных условиях (Т₁) определяется по формуле:

, лет (8)

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с теоретическими положениями и подготовить табл. 3 для занесения результатов измерений.

2. Подключить конвертор к электрической сети.

3. Подготовить к работе аспиратор. Подключить аспиратор к конвертору.

4. Проверить герметичность аспиратора. Для этого установить заглушки на входные ниппели. Зафиксировать начальные показания счетчика I₀₁. Включить аспиратор на 30 секунд, выключить прибор и зафиксировать конечные показания счетчика I₀₂. При соблюдении условия: I₀₂ – I₀₁ ≤ 2 прибор герметичен и готов к работе. Результаты измерений записать в таблицу 3.

Таблица 3

Время измерений, tизм, с	Показания счетчика объема воздуха, дел.	Разность показаний счетчика (I02 – I01), дел.	Герметичность аспиратора
I01	I02
				герметичен не герметичен

5. Подключить весы к источнику питания.

6. Определить массу каждого из трех фильтров АФА-20 взвешиванием на аналитических лабораторных весах. Перед взвешиванием пинцетом извлечь фильтр из конверта и из обоймы и уложить на чашку весов. Результаты взвешивания занести в табл. 3 и на обоймы фильтров. Вложить фильтры в обоймы.

7. Отключить аналитические весы от источника питания.

8. Подсоединить переходные шланги к входным штуцерам аспиратора. При выключенном аспираторе установить в аллонжи фильтры в обоймах и закрепить аллонжи в пылеотборных отверстиях камер. Отверстия при этом должны быть закрыты заслонками.

9. Подключить источник пылевыделения к источнику питания. При этом включится система вентиляции камер. Через 1-2 минуты лабораторная установка готова к проведению измерений.

10. Зафиксировать положение стрелок счетчика объема аспиратора I₁.

11. Открыть заслонку пылеотборного отверстия камеры 1 и одновременно включить сетевой выключатель аспиратора и секундомер.

12. По истечении расчетной продолжительности отбора проб, одновременно закрыть заслонку пылеотборного отверстия, выключить сетевой выключатель и секундомер. Зафиксировать новое положение стрелок счетчика объема аспиратора I₂.

13. Для проведения отбора проб из камер 2 и 3 повторить пункты 9-11.

14. По окончании отбора пробы из камеры 3 отключить источник пылевыделения от источника питания и извлечь из аллонжей фильтры.

15. Отключить аспиратор от конвертора.

16. Подключить весы к источнику питания.

17. Выполнить повторное взвешивание фильтров. При взвешивании фильтр сложить пополам запыленной стороной внутрь.

18. Отключить установку от электрической сети.

19. Измерить температуру воздуха и барометрическое давление в помещении лаборатории.

20. Рассчитать объем воздуха, измеренный аспиратором:

V_зам=(I₂ – I₁)·C_калибр·10 ^-3 , м³

где: I₁ и I₂ – соответственно начальное и конечное показания счетчика объема аспиратора, дел.

С_{калибр.} – калибровочная константа, С_{калибр.} = 3,89 л/дел.

21. Определить концентрацию пыли в каждой из трех камер (условных рабочих местах), используя результаты измерений и формулы (2)-(3). Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 4.

Таблица 4

Камера (место отбора проб)

Масса фильтра, мг

Масса навески пыли ΔР, мг

tизм, мин.

Показания счетчика объема воздуха, дел.

Vзам, м3

B, мм рт. ст.

Т, 0С

Vприв, м3

С, мг/м3

ПДК, мг/м3

до отбора Рн

после отбора Рк

I1

I2

22. Определить эффективность средств пылеулавливания (циклона, фильтра и общую) по формулам (4)-(5).

23. Сделать вывод о соответствии измеренных на условных рабочих местах концентрациях пыли в воздухе допустимым (ПДК) и о необходимости дополнительных мероприятий, обеспечивающих защиту от пыли (для определения ПДК получить у преподавателя исходные данные о качественном и количественном составе промышленной пыли).

Расчеты

Камера (место отбора проб)

Масса фильтра, мг

Масса навески пыли ΔР, мг

tизм, мин.

Показания счетчика объема воздуха, дел.

Vзам, м3

B, мм рт. ст.

Т, 0С

Vприв, м3

С, мг/м3

ПДК, мг/м3

до отбора Рн

после отбора Рк

I1

I2

0,47847

0,4719

105,93

0,89859

0,8864

13,35

1,66103

1,6385

0,63

Рассчитать объем воздуха, измеренный аспиратором:

V_зам=(I₂ – I₁)·C_калибр·10 ^-3 , м³

V_зам1=123*3,89*10 ^{-3 =}0,47847 м³

V_зам2=231*3,89*10 ^{-3 =}0,89859м³

V_зам3=427*3,89*10 ^{-3 =}1,66103м³

Приведения объема воздуха при рабочих условиях V_зам, из которого выделили пыль на фильтре, к стандартным условиям (759 мм рт. ст. и 24 ⁰С)

, м³

V_{прив 1}= 0,386 * 0,47847*759

^{___________________} = 0,47189 м³

273+ 24

V_{прив 2}= 0,386 * 0,47847*759

^{___________________} = 0,886409м³

273+ 24

V_{прив 3}= 0,386 * 1,66103 *759

^{___________________} = 1,6385 м³

273+ 24

Концентрация пыли в воздухе при стандартных условиях

, мг/м³

С₁ = 50

^_________ = 105, 93 мг/м³

0,47198

С₂ = 12

^_________ = 13,35 мг/м³

0,89859

С₃ = 1

^_________ = 0,6103 мг/м³

0,00159

Вывод

При определении концентрации пыли в камере 1 концентрация превышает норму ПДК (6 мг/ м³⁾ см. Табл.1 п. 1932, в 17,5 раз. Проведя фильтрацию гравиметрическим методом и измерив, содержание пыли в камере 2, было установлено превышение нормы ПДК в 2,2 раза, что является недостаточной очисткой помещения.

Проведя 2 цикл очистки через тканевый рукавный фильтр, и измерив, содержание пыли, было установлено, что содержание пыли соответствует нормам ПДК (6 мг/ м³⁾ 0,6103 мг/ м^3.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЫЛЬ И СРЕДСТВА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ