7. Определение причин пылевыделений в перегрузочных комплексах

Многие технологические процессы сопровождаются пылевыделениями в окружающую среду. В первую очередь сюда можно отнести перегрузку и транспортирование, дробление, измельчение и просев сыпучих строительных материалов и многие другие операции. Места пылеобразования в транспортном и технологическом оборудовании, ограждают укрытиями, из которых отсасывается воздух местной вытяжной вентиляцией.

Пыль, образующаяся в рабочих зонах транспортного и технологического оборудования, может при определенных условиях поступать в помещение. Одна из основних причин выделения пыли – избыточное давление внутри укритий, образующееся от поступлення в них воздуха вместе с сыпучими материалами.

Избыточное давление внутри укрытий, возникающее от движения в них с большой окружной скоростью рабочих органов, приводит к формированию направленнях воздушных потоков. К такому оборудованию относят различные типы дробилок ударного действия, просеиватели, смесители.

При загрузке бункеров, емкостей в них также возникает избыточное давление, которое обуславливает выделение пыли. При равномерном поступлении в бункера материала, падающего с небольшой высоты, процесс протекает спокойно. Значительные давления возникают тогда, когда порция материала заполняет весь обьем закрытой емкости, например в дозировочных весах, весовыбойных апаратах.

Выброс крупных частиц пыли может происходить в результате сообщаемой частицам скорости, например при срыве их с движущихся частей механизмов (приводных и натяжных барабанов ленточных конвейров и др.). Расчеты показывают, что частицы размером менее 10 мкм почти мгновенно теряют сообщенную им скорость. Выделение пыли под влиянием первоначально сообщаемой ей скорости минимально.

В результате диффузии может выделяться только тонкодисперсная пыль. В этом случае она распространяется с небольшими скоростями, и при наличии других причин диффузией можно пренебречь.

При перемещении и обработке нагретых материалов в транспортном и технологическом оборудовании в укрытиях под воздействием тепла давление может перераспределиться и возникнуть избыточное давление, способное привести к выделению пыли и вредных примесей в помещении, наприер в сушильных агрегатах.

Таким образом, пыль из укрытий выделяется в основном вследствие воздушных течений, образующихся при поступлении потока эжектируемого (увлекаемого) воздуха в укрытие, при движении робочих органов оборудования, при вытеснении воздуха сыпучим материалом, а также в результате теплового действия.

7.1 Оценка герметичности укрытий

Для предотвращения выделения пыли из укритий необходимо при помощи местного отсоса создать в них разряжение, под действием которого в отверствиях образуется встречный воздушный поток, препятствующий поступленню пыли в помещение. Для мест загрузки конвейеров разряжение в укрытии определяют по выражению

На= Ку * vэж / 2 * p, (7.1)

Где Ку - коэффициент, учитывающий конструктивное оформление укритий и условия входа струи эжектируемого воздуха (Ку = 0,8…1,6) ; vэж –скорость эжектируемого воздуха при выходе из самотечного трубопровода, м/с; р – плотность воздуха, кг/ м³.

Если температура воздуха в укрытии превышает температуру окружающей среды, выделение пыли возможно вследствие действия теплового давления, величину которого рассчитывают по формуле

Нт = hy * (ρo – ρy) * g, (7.2)

Где hy – высота укрытия, м; ρo , ρy – плотность воздуха соответственно в помещении и в укрытии, кг/ м³; g – ускорение свободного падения (g = 9,81м/с²).

Вычисления, проведенные по формулам (7.1) и (7.2) при различных вариантах расположения оборудования, и экспериментальная проверка показали, что оптимальное значение разряжения в аспирационных укрытиях, должно быть 10-30 Па.

Для определения расхода аспирационного воздуха от укрытий можно принимать следующие величины разряжения: для емкостей и бункеров 10 Па; для конвейеров, сепараторов, смесителей и другого однотипного оборудования 20 Па; для норий, весовых дозаторов, весовыбойных аппратов 30 Па.

С учетом факторов, влияющих на формирование избыточных давлений в укрытиях, сформулированы общие требования к устройству аспирационных укрытий:

- наружные стенки укрытий распологают как можно дальше от зон повышенного давления, что позволяет более равномерно распределять давление на внутренние поверхности стенок. Этому способствует также увеличение вмести мости укрытия, большая вместимость помогает сгладить толчки воздуха, возникающие при пуске оборудования из-за неравномерной подачи материала;

- отсасывающие патрубки присоединяют к укрытию в таких его частях, которые не находятся непосредственно в зоне падения материала и где возможность увлечения его частиц апирационным воздухом наименшая. Конфигурация укрытия должна способствовать успокоению потока внутри укрытия и обеспечивать возможность рационального размещения отсасывающих патрубков. Подключать отсасывающий патрубок к укрытию лучше в зоне относительного успокоения потоков, устанавливая в случае необходимости защитные или отбойные плиты;

- укрытия разрабатывают с учетом создания максимально возможной герметизации; Необходимо предотвращать взметывание осажденных частиц материала струйками воздуха, засасываемого через неплотности укрытия. Кожух укрытия максимально удаляют от потока перегружаемого материала;

- принимают меры для снижения скорости входа материала в укрытие (уменьшают углы наклона самотечных трубопроводов, устанавливают отбойные плиты и т.п.). С целью предотвращения уноса материала скорость воздуха в отсасывающем патрубке принимают минимально возможной;

- укрытия не должны затруднять эксплуатацию и проведения ремонта обрудования, они должны быть прочными и в то же время легко разбираться.

В качестве примера рассмотрим насыпной лоток ленточного конвейера боковые стенки укрытия которого делают вогнутыми, чтобы удалить его элементы с неплотностями из зоны повышенного давления (рис.7.1,а). Чтобы уменьшить количество отсасываемого воздуха, укрытие мест разгрузки материала на конвейерную ленту выполняют с двойными стенками ( рис.7.1,б). Для снижения прогиба ленты вместе поступления материала поддерживающие ролики монтируют с меньшим шагом, устанавливают отбойную плиту, которая уменьшает скорость поступления материала на ленту. Предусматривают также жесткую поперечную перегородку до отсоса по ходу материала и уплотняющие фартуки. В проходных укрытиях (когда конвейерную ленту загружают из нескольких точек) уплотняющие фартуки устанавливают не только на выходе из укрытия, но и на входе. Все это уменьшает унос материала.

Для поддержания предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений необходимо исключить или максимально снизить выделения пыли через неплотности в оборудовании и емкостях. Достичь этого можно путем тсчательной герметизации укрытий и создания внутри оборудования и емкостей определенного вакуума.

Так как осуществить полную герметизацию оборудования практически невозможно, то необходима оценка существующего уровня герметизации применяемых укрытий машин. В качестве критерия уровня герметизации предложен коэффициент аэродинамического сопротивления машин, который определяют из формулы

К = Нм / Lн , (7.3)

Где Нм - аэродинамического сопротивления машин, Па; Lн - объем отсасываемого воздуха от машин м³/с; n – показатель степени.

Рис.7.1 Схемы укрытий мест разгрузки материала на ленточный конвейер:

а – укрытие с плокими (а1) и вогнутыми (а2) : 1- самотечный трубопровод;

2 – укрытие; 3 – отсасывающий патрубок; 4 – уплотняющие фартуки; 5 – уплотняющие полосы; 6 – лента; б – укрытие с двойными стенками; 1 – отбойная плита; 2 – поперечная перегородка; 3 – внутренние стенки; 4 – уплотнение. отсасываемого воздуха от машин м³/с; n – показатель степени.

Аэродинамическое сопротивление машины можно выразить через скорость воздуха в неплотностях, если принять, что аспирируемый объем воздуха поступает через неплотности. В таком случае

Lн = vн * Fн , (7.4)

Где vн - скорость воздуха в неплотностях машины, м/с; Fн – площадь неплотностей, м².

Принимая разность давлений воздуха по обеим сторонам стенки укрытия оборудования равной разряжению в нем, получим формулу

Нм = ζ* ρ * vн ² / 2, (7.5)

Где ζ – коэффициент сопротивления движению воздуха через неплотности, (рекомендуется 2,4); ρ – плотность воздуха (ρ = 1,2 кг/м³ ), откуда

vн = 2 Нм / ζ* ρ = 0,84 Нм , (7.6)

Из выражений (7.4) и (7.6) находим площадь неплотностей

Fн = Lн / 0,84 Нм = Lн / 0,84 К Lн , (7.7)

Так как для большинства оборудования перегрузочных комплексов n = 2, то

Fн = 1 / 0,84 к = 1,2 / к , (7.8)

К = 1,44 / Fн ² , (7.9)

Из выражения (7.9) следует, что аэродинамический коэффициент является функцией неплотности.

Для предотвращения выхода пыли через щели и неплотности укрытий оборудовния рекомендуется поддерживать в нем разрежение: 20 Па для стабильных условий работы оборудования и 30 Па – для пульсирующего. К условно стабильным относят цепные и ленточные конвейеры, шнеки, очистное оборудование, емкости. К пульсирующим – весовое оборудование, нории, дозирующее оборудование [15]. Значение коэффициента К для машин и оборудования рассчитывают по формуле:

К = Нм / Lн², (7.10)

Герметичность оборудования оценивается по величине коэффициента К следующим образом:

Значение К Степень герметизации

> 1000 высокая

400…100 средняя

< 400 низкая