Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из основных причин возникновения
профессиональных заболеваний органов дыхания рабочих строительной отрасли является повышенная запыленность воздуха рабочей зоны, в частности, на асфальтобетонных заводах (АБЗ), технологические процессы которых связаны с дроблением, истиранием, транспортировкой, сушкой сырья и продуктов. Из общего числа работающих на АБЗ половина находится в среде, содержащей инертную пыль, а другая - где возможно ее фиброгенное влияние.
К числу рабочих мест с вредными условиями труда относят рабочее место оператора сушильного барабана, где запыленность воздуха рабочей зоны в 1,5-2 раза превышает ПДКрз, следствием чего является повышенный уровень возникновения профессиональных заболеваний, таких как пневмокониозы и силикозы (40% из числа профзаболеваний по отрасли).
Особенностью организации рабочего процесса на АБЗ является размещение технологического оборудования и рабочих мест на открытых площадках, то есть когда воздух рабочей зоны - атмосферный воздух. Поэтому пыль в рабочую зону оператора поступает не только от технологического оборудования, но и от организованных и неорганизованных источников, расположенных на территории предприятия. Для снижения поступления пыли от неорганизованных источников применяют организационно - технические мероприятия, которые включают в себя устройство аспирирусмых укрытий, гидроподавление, использование укрытий в виде щитов, выполненных из полиэтиленовой пленки, брезента или сетки, применяемой для ограждения строительных лесов. Однако, это не в полной мере позволяет нормализовать пылевую обстановку в рабочей зоне. Снижение поступлений пыли от организованных источников достигается путем повышения эффективности работы пылеулавливающего оборудования. Для улавливания твердых частиц выбросов сушильного барабана в настоящее время применяют многоступенчатые системы обеспыливания, включающие в качестве первой ступени циклоны различных конструкций, например НИИОгаза, в которых улавливаются в основном крупнодисперсіше частицы, а также циклоны-промыватели СИОТ или циклоны пенной очистки. Применение аппаратов мокрой очистки в реальных условиях ограничивается необходимостью устройства систем подачи воды и специальной переработки сточных вод. С другой стороны, поставляющиеся в комплекте с технологическим оборудованием циклоны не обеспечивают необходимой степени очистки дымовых газов от мелкодисперсной пыли.
Повышения эффективности улавливания твердых частиц можно достичь применением аппаратов с пористыми средами, среди которых для улавливания выбросов сушильного барабана целесообразно использовать аппараты на базе зернистых фильтров, которые обладают при достаточно высокой степени очистки стойкостью к большим температурам и агрессивным средам, что предопределяет перспективность использования этих аппаратов.
Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на обоснование и разработку технических решений по снижению запыленности рабочей зоны оператора сушильного барабана для уменьшения риска профессиональных заболеваний.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Цель работы - улучшение условий труда операторов сушильных барабанов АБЗ за счет снижения уровня запыленности воздуха рабочей зоны.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
анализ условий труда оператора, обслуживающего сушильный барабан асфальтобетонного завода;
оценка воздействия пыли на организм работающего и экспериментальное исследование и обобщение данных о дисперсном составе и основных физико-химических свойствах асфальтобетонной пыли;
экспериментальная оценка пылевыделений в рабочую зону оператора сушильного барабана АБЗ и исследование закономерностей распространения частиц пыли в воздухе рабочей зоны;
теоретическое и экспериментальное обоснование применения высокоэффективного пылеулавливающего оборудования в системах обеспыливания выбросов сушильного барабана, как одно из перспективных мероприятий по нормализации пылевой обстановки в рабочей зоне, расположенной на открытой площадке;
теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию системы обеспыливания сушильного барабана АБЗ, разработка двухступенчатого пылеулавливающего аппарата на базе зернистого фильтра для снижения запыленности воздуха рабочей зоны оператора и исследование процессов улавливания пыли в аппарате;
- оценка социально-экономического эффекта разработанных мероприятий.
Основная идея работы состоит в улучшении пылевой обстановки в рабочей зоне оператора асфальтобетонного завода за счет совершенствования системы обеспыливания сушильного барабана путем использования высокоэффективного двухступенчатого аппарата на базе зернистого фильтра, где в качестве зернистой загрузки используется пыль, уловленная на первой ступени.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, моделирование изучаемых процессов, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК, лабораторные и опытно-промышленные исследования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений механики газа и теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментальных исследований, и подтверждена удовлетворяющей сходимостью теоретических результатов с результатами полученных экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и промышленных условиях, патентной чистотой разработанного технического решения.
Научная новизна работы состоит в том, что:
получены экспериментальные зависимости, характеризующие изменение концентрации пыли и плотности пылеоседания в воздухе рабочей зоны оператора сушильного барабана в зависимости от времени года и направления ветра;
определены и систематизированы данные о дисперсном составе и физико-химических свойствах асфальтобетонной пыли в рабочей зоне оператора АБЗ;
уточнена математическая модель, описывающая процессы улавливания пористыми зернистыми слоями твердых частиц, характерных для систем обеспыливания производства асфальтобетона;
теоретически и экспериментально обосновано применение высокоэффективного пылеулавливающего оборудования на базе зернистого фильтра в системах обеспыливания сушильного барабана асфальтобетонного завода, как одно из перспективных мероприятий по нормализации пылевой обстановки в рабочей зоне при ее расположении на открытой площадке;
проведена оценка социально-экономического эффекта разработанных мероприятий.
Практическое значение работы:
для систем обеспыливания сушильного барабана АБЗ разработана конструкция пылеуловителя на базе зернистого фильтра (патент Российской Федерации на полезную модель за № 74307), обладающего высокой эффективностью очистки (до 99,8%) и обеспечивающего запыленность воздуха б рабочей зоне в пределах ПДКр,;
разработана методика инженерного расчета эффективности улавливания аппарата на базе зернистого фильтра;
разработаны рекомендации по улучшению условий труда оператора сушильного барабана АБЗ.
Реализация результатов работы:
разработана и внедрена система обеспыливания сушильного барабана АБЗ с двухступенчатым аппаратом очистки воздуха от пыли на базе зернистого фильтра в ДРСУ г. Дубовка, Волгоградской области;
рекомендации по проектированию системы обеспыливания сушильного барабана АБЗ внедрены в ПТБ ПСО «Волгоградгражданстрой» при разработке проектной документации на предприятиях отрасли;
материалы диссертационной работы использованы кафедрой «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке инженеров по специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств» и 270109 «Тешюгазоснабжение и вентиляция».
На защиту выносятся:
теоретические и экспериментальные результаты исследования закономерностей распространения частиц пыли в воздухе рабочей зоны оператора сушильного барабана АБЗ;
математическая модель и аналитические зависимости, описывающие процесс пылеулавливания в пористых слоях зернистых фильтров систем обеспыливания сушильного барабана АБЗ;
экспериментальные зависимости эффективности улавливания твердых частиц и аэродинамического сопротивления аппарата с циклоном и зернистым фильтром от скорости в живом сечении, концентрации пыли и времени фильтрования;
- данные исследований состава и основных физико-химических свойств ас
фальтобетонной пыли.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: VII, VI, V Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград, 2007-2009); V Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2009г); Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образование» (Волгоград, 2008 г); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (Волгоград, 2000-2009 г.г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 10 работах, в том числе в 1 патенте на полезную модель.
