Выбросы в атмосферу и их характеристика

Единой общепризнанной классификации источников выбросов, так. же как и единой классификации выбросов, не существует. Однако на основании ГОСТ 17. 2. 1. 01-76, ГОСТ 12. 2. 01. 04—77 и ряда литературных источников, можно дать классификацию по нескольким признакам.

Классификация выбросов. Выбросы подразделяются на следующие классы.

1. Парогазовые и аэрозольные. Парогазовые выбросы — смесь газов, не несущих в себе твердых или жидких взвешенных частиц. Эта группа де­лится на:

1а — выбросы, не подлежащие очистке по причине их безвредности либо по причине экономической целесообразности рассеивания через не­высокие трубы, либо из-за полного отсутствия технических возможнос­тей очистки в данный период времени.

1б — выбросы, подлежащие обязательной очистке. Сюда относятся выбросы, содержащие вредные компоненты, отрицательное влияние ко­торых не может быть устранено только путем рассеивания. Подразумева­ется, что технические средства для очистки имеются.

Эта категория выбросов встречается крайне редко. В большинстве слу­чаев парогазовыми называют аэрозольные выбросы, где концентрация дис­персной среды пренебрежимо мала.

Аэрозольные выбросы — смесь газов, несущая твердые и жидкие взве­шенные частицы. Эта группа делится на:

2а — аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а парогазовая (дисперсная среда) относится к подгруппе 1а и при этом не оказывает влияния на работу газоочистных сооружений.

26 — аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а дисперсная среда относится к подгруппе 1а и при этом оказывает опреде­ленное влияние на ход очистки. Например, ничтожное содержание S0₂ не требует его улавливания, но внутри воздуховода может образоваться сла­бокислый концентрат, вызывающий коррозию.

2в — аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а парогазовая (дисперсная среда) относится к подгруппе 1б. В этом случае требуется либо комбинированная очистка в одном аппарате, либо комби­нация последовательно расположенных аппаратов для селективного улав­ливания дисперсной фазы и вредных примесей дисперсионной среды.

2г — аэрозоли, у которых дисперсная среда относится к подгруппе 1б, а дисперсная фаза улавливанию не подлежит (например, из-за низ­кой ее концентрации) и в то же время не оказывает влияния на процесс очистки.

2д — аэрозоли, у которых дисперсная среда относится к подгруппе 1 б, а дисперсная фаза улавливанию не подлежит, однако может оказывать влия­ние на процесс очистки (например, постепенно загрязнять жидкий или твердый поглотитель).

2е — аэрозоли, у которых дисперсная среда относится к подгруппе 1а, а дисперсная фаза — к подгруппам 2г или 2д.

2. Технологические и вентиляционные. К технологическим относятся хво­стовые выбросы технологических процессов, выбросы при продувке тех­нологического оборудования, постоянно действующие дыхательные трубы, периодически действующие предохранительные клапаны, трубы ТЭЦ| и котельных и т. п. Технологические выбросы характеризуются высокой концентрацией вредных веществ при относительно небольшом объеме газовоздушной смеси.

К вентиляционным относятся выбросы общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Вентиляционные выбросы общеобменной вентиляции характеризуются большими объемами газовоздушной смеси, но низкими концентрациями вредных веществ. Объемы вентиляционных выбросов бывают настолько велики, что валовое количество вредных веществ, содержащихся в них, часто превышает технологические. Поэтому в настоящее время появилась настоятельная необходимость в разработке современных методов и средств очистки не только технологических, но и вентиляционных выбросов.

3. Организованные и неорганизованные. К организованным относятся выбросы, отводимые от мест выделения трубами, газоходами, воздуховодами, что позволяет применять для улавливания содержащихся вредных веществ соответствующие установки. Неорганизованными являются выбросы, поступающие в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или не-] удовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.

4. Нагретые и холодные. Различаются по перепаду температур между выбросом и окружающей средой.

В соответствии с ГОСТ 17. 2. 1. 01—76 выбросы классифицируются по составу. При этом они имеют условное обозначение. Структура условного обозначения:

Первая цифра — агрегатное состояние: газообразные (А), жидкие (К)|

твердые (Т).

Вторая и третья: химический состав: сернистый ангидрид (01), оксид углерода (02), оксиды азота (в пересчете на N0₂) (03), свинец и его соединения (в пересчете на РЬ) (22), сажа (23), металлы и их соединения (24) пыль (25), прочее (26).

Четвертая цифра — размер частиц

менее 0, 5 ∙ 10 ^-6 М……………………………………………………………....…... (1)

от 0, 5 ∙ 10 ^-6 до 3 ∙ 10 ^-6 М………………………………………………….....…….. (2)

от 3 ∙ 10 ^-6 до 10 ∙ 10 ^-6 М……………………………………………….....………… (3)

от 10 ∙ 10 ^-6 до 50 ∙ 10 ^-6 М…………………………………………….....………….. (4)

свыше 50 ∙ 10 ^-6 М…………………………………………………....………………. (5)

Пятая цифра — масса частиц

менее 1 кг/ч………………………………………………………...………………… (1)

от 1 до 10 кг/ч включ……………………………………………..………………… (2)

от 10 до 100 кг/ч включ ……………………………………………......……………………... (3)

от 100 до 1000 кг/ч включ ……………………………………….......………………………. (4)

от 1000 до 10000 кг/ч включ……………………………….......……………………………..(5)

от 10000 кг/ч…………………………………………………....…………………………… (6)

Пример условного обозначения: А. 01. 0. 5., К. 20. 2. 3., Т. 23. 2. 3.

Выброс, состоящий из сернистого ангидрида с массой 2000 кг/ч, кислоты с размером частиц от 0, 5 до 3 мкм и массой 50 кг/ч, сажи с размером мкм с массой 60 кг/ч.

Классификация источников выбросов. Источники выбросов подразде­ляются:

/. По характеру происходящих в них технологических процессов: топочные устройства, сушильные агрегаты, различные печи и т. д. Характеристика источников выбросов по отраслям будет дана в главе 3. 1.

2. На точечные, линейные и плоские источники.

Точечный источник —- источник, выбрасывающий загрязняющие ат­мосферу вещества из установленного отверстия. Линейный источник — Источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установ­ленной линии. Плоский источник — источник, выбрасывающий загряз­няющие атмосферу вещества с установленной площади.

К точечным выбросам относятся трубы, шахты, крышные вентиляторы и т. д. К линейным — аэрационные фонари, технологические линии и ряд близко расположенных источников.

3. На. высокие источники (Н ≥ 50 м); источники средней высоты

(Н = 10 ÷ 50 м); низкие источники (Н= 2 ÷ 10 м), наземные источники (Н ≤ 2 м).

3. На стационарные и передвижные.

5. На источник непрерывного действия, прерываемого действия, нерегулярного действия.

Источник непрерывного действия — источник, выбрасывающий загрязняющие вещества непрерывно, в течение длительного времени.

6. Затененные и незатененные.

Критерии выбросов. Критерии выбросов применяются для следующих целей:

• определение загрязнений;

• контроль выбросов от источников;

—- установление существующего уровня и предела опасно возрастаю­щего загрязнения атмосферы;

• контроль функционирования газоочистного оборудования;

• оценка технического уровня производства;

• инспекционные цели.

Критерии выбросов бывают количественные и качественные. Количественные показатели могут быть выражены в массовых или объёмных единицах либо в процентном отношении к различным параметрам, таким как продолжительность, масса или объем газов, выходящих из источника, производительность источника или объем потребляемого сы­рья, выход конечного либо промежуточного продукта. К количественным показателям относятся:

1. Массовый поток выброса М (мощность выброса). Это масса выделя­ющихся загрязняющих веществ в единицу времени. Выражают его в г/с, кг/ч, т/г. Этот критерий дает сведения об общем количестве выбросов и поэтому является главным образом гигиеническим и балансовым критерием. Он не слишком полезен при ограничении выбросов.

2. Массовая концентрация выброса С. Масса выделяющихся загрязняющих веществ, отнесенная к единице объема газа при условиях сухого или влажного газа, стандартизированных по температуре и давлению (температура О °С и давление 101,325 кПа).

Такой «концентрационный критерий» весьма полезен для технологии и контроля загрязнений, поскольку он выражает концентрацию и степень отделения загрязняющего вещества в отходящем газе и позволяет предло­жить варианты очистки загрязненных газов:

г/м³, (1.3)

где V— объёмный расход газа.

В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здраво­охранения (ВОЗ) этот показатель выражают в мг/м³ или г/м³.

3. Коэффициент выброса М_к. Представляет собой отношение массы выде­лившегося загрязняющего вещества к массе или другой величине, выражаю­щей количество продукции промышленного источника. Он является техно­логически продукционным критерием и выражается в кг/т или кг/кВт ч.

Такой критерий труднее определить, так как помимо упомянутых выше данных необходимо непрерывно фиксировать выход продукции источни­ка загрязнения. Определение M_к для различных предприятий, производя­щих одинаковую продукцию, позволяет выделить то из них, которое со­здает рациональную основу для установления более низких пределов для остальных предприятий:

(1.4)

где Р — количество продукции, произведенное за единицу времени.

Качественные критерии используются в дополнение к количественным. К ним относятся плотность и чернота дыма, его способность поглощать или отражать свет, запах и т. д. Наиболее распространен критерий плот­ности дыма, используемый в основном в целях контроля. При этом используются специальные таблицы сопоставления плотности дыма и массо­вой концентрации.

Оценка выбросов от отдельного источника производится по следую­щим показателям:

1. Расход выбросов (м³/ч или м³/с). Необходимо знать максимальный, минимальный и средний объем, а также пиковые скачки, если таковые предполагаются. Эти сведения необходимы, поскольку степень очистки газов в большинстве аппаратов зависит от расхода.

2. Температура выбросов и ее возможные колебания (средняя, мини­мальная, максимальная, пиковые скачки). Нижний предел температуры определяет опасность конденсации паров, верхний — опасность дефор­мации и термического разрушения конструктивных элементов.

3. Температура конденсации паров агрессивных жидкостей.

4. Химический состав парогазовой фазы выброса (объемная доля компонентов, %).

5. Свойства дисперсной фазы:

• химический состав;

• дисперсный состав;

• истинная и насыпная плотность;

• абразивные свойства;

• концентрация, мг/м³;

• удельное электрическое сопротивление;

• способ образования частиц дисперсной фазы (дробление, конден­сация, возгонка, сжигание топлива и др.), а также данные по их мор­фологии.

6. Массовый поток выброса или массовая концентрация выброса.

7. Другие специфичные особенности выбросов: влажность, давление,

линейная скорость и т. д.

Определение основных показателей выбросов осуществляется при инвен­таризации. Инвентаризация выбросов представляет собой систематизацию I сведений об их количестве и составе, о распределении источников по терри­тории (ГОСТ 17.2.1.04-77). При этом определяются параметры источника выбросов: высота и диаметр, а также временной режим работы источников.

Основной целью инвентаризации выбросов загрязняющих веществ яв­ляется получение исходных данных для:

• оценки степени влияния выбросов загрязняющих веществ предпри­ятия на окружающую среду (атмосферный воздух);

• установление предельно допустимых норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу как в целом по предприятию, так и по отдель­ным источникам загрязнения атмосферы;

• организация контроля соблюдения установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

• оценки экологических характеристик, используемых на предприя­тии технологий;

• планирование воздухо-охранных работ на предприятии.

Расчет выбросов загрязняющих веществ производится с использовани­ем удельных показателей, т. е. выбросов загрязняющих веществ, приведен­ных к единице времени, оборудования, массе получаемой продукции или расходуемых материалов.

На основании проведенной инвентаризации ведется учет источни­ков и заполняются типовые формы первичной отчетной документации (ПОД), включающие три журнала (приложение №1):

1. учета стационарных источников загрязнения и их характеристик (форма №ПОД-1). Заполняется непосредственно после выполнения из­мерений по ряду показателей;

2. учета выполненных мероприятий по охране атмосферного воздуха (форма ПОД-2). Заполняется один раз в квартал и служит для текущего учета сроков, объемов и результатов внедрения мероприятий по охране воз­душного бассейна;

3. учета работы газоочистных и пылеулавливающих установок (форма №ПОД-3). Заполняется ежедневно и служит для учета фактической про­должительности работы газопылеулавливающих установок.

Работа по проведению инвентаризации должна включать следующие этапы:

• ознакомление с технологическими процессами, выполняемыми на предприятии;

• составление перечня всех выделяющихся загрязняющих веществ и источников;

• проведение обследования источников выделения и загрязнения ат­мосферы, эффективности пылегазоочистного оборудования, опре­деление их характеристик.

При инвентаризации выбросов должны использоваться непосред­ственные инструментальные замеры в соответствии с действующими стан­дартами и рекомендованными методиками. По каждому источнику оп­ределяется расход газа и отбираются пробы для определения концентраций различных примесей. По этим данным рассчитываются секундные и годовые выбросы (мощность выбросов). К сожалению, очень часто организация, проводящая инвентаризацию, не выполняет натурных замеров и анализов, а пользуется расчетными отраслевыми методиками. В этом случае результаты инвентаризации могут оказаться ложными.

Инвентаризация должна проводиться один раз в пять лет. В случае реконструкции и изменения технологии производства предприятие производит уточнение ранее полученных данных.

Определение термодинамических параметров выбросов.

Наиболее важными термодинамическими параметрами выбросов являются скорость и расход газа, температура и влажность.

Место для проведения измерений выбирается с таким расчетом, чтобы эти измерения обеспечивали получение наиболее достоверных данных. Так как обычно места измерений используются и для отбора проб аэрозольных частиц, то желательно выбирать вертикальные участки газоходов.

Измерительное сечение должно располагаться на прямом участке газо­хода с установившимся газовым потоком, где отсутствуют возвратные или вращательные движения газа. Желательно, чтобы измерительное сечение находилось от местного сопротивления на расстоянии 5-6 диаметров газо­ходов или более и 3—4 диаметров газохода до места возмущения (задвижка, дроссель, повороты и т. д.). Если нельзя выбрать мерное сечение, отвечаю­щее этим требованиям, то можно проводить измерения на прямолинейном участке газохода, разбив его в направлении движения газа. Минимальная длина прямого участка перед местом отбора составляет 2D, а после него 0,5D. Скорость газа в измерительном сечении должна быть не менее 4 м/с.

Определение расхода выбросов. Определить объемный расход можно, непосредственно используя дроссельные устройства (например, камер­ные диафрагмы), ротаметры или через скорость движения газов. В послед­нем случае применяются пневмометрические трубки и микроманометр, термоанемометр.

Измерение скорости термоанемометрами основано на законе вынуж­денной конвективной теплоотдачи от предельно обтекаемого потоком тела, обогреваемого стабилизированным источником тела.

Определение скорости и расхода газа пневмометрическими трубками. Пневмометрические трубки предназначены для измерения статического, динамического и полного давления газового потока. Зная динамическое давление и плотность газа, можно определить линейную скорость газово­го потока в точке замера.

Измерение расхода газа с помощью пневмометрических трубок обла­дает рядом преимуществ перед другими методами. Для них не нужны длин­ные участки для равномерности потока, поскольку эти приборы служат для измерения локальных скоростей. Трубки невелики по размерам, по­этому их можно ввести через небольшие штуцеры; они не создают доба­вочного сопротивления потоку и часто из-за сложности конфигурации газоходов являются единственными приборами для измерения скорости газопылевого потока.

Пневмометрическая трубка имеет два канала, один из которых воспри­нимает полное давление, а другой — только статическое. При подключе­нии обоих каналов к показывающему прибору таким образом, чтобы вос­принимаемые давления были направлены навстречу друг другу, прибор покажет разность между полным и статическим давлением, т. е. динами­ческое давление. В качестве показывающего прибора могут применяться U-образные манометры, тягонапоромеры ТНЖ, микроманометры.

В зависимости от конструкции статическое давление воспринимается пневмометрической трубкой с большими или меньшими отклонениями от его истинной величины, что в свою очередь влечет за собой некоторое искажение при замерах динамического давления. Поэтому величины ди­намических давлений, полученных с помощью пневмометрических тру­бок, приходится умножать на поправочный коэффициент К_тр, являющий­ся безразмерной величиной, представляющей собой отношение истинного значения Р_д, Па к замеряемой его величине Р_х:

Р_д=Р_хК_тр. (1.6)

На рис. 1-4 приведены конструкции пневмометрических трубок.

Трубка Прандтля имеет головку (рис. 1) с полусферическим нако­нечником, устанавливаемую параллельно движению газов. В головке есть центральное отверстие, соединяющееся с одним из каналов трубки. Через этот канал на показывающий прибор передается давление, соответствую­щее полному давлению движущегося потока, набегающего на полусфе­рический наконечник. На боковой поверхности головки сделаны щеле­вые отверстия, сообщающиеся с другим каналом трубки. Эти отверстия воспринимают и передают на показывающий прибор лишь статическое давление, причем почти без искажений благодаря небольшой ширине щелей и их расположению в зоне нулевого динамического давления. Трубка Прандтля дает погрешность до 2%. При отклонениях трубки от оси потока не более 15° ее можно не тарировать. Основной недостаток трубки — при запыленности газов свыше 10 г/м³ она быстро забивается пылью.

Трубка конструкции НИИОгаз (рис. 2) для замера статического дав­ления имеет фасонный вырез и припаивается перед стержнем трубки пол­ного напора. Показания динамического напора трубки этой конструкции почти вдвое больше действительного, что важно при измерении неболь­ших скоростей. Конструкция трубки позволяет легко продувать и прочи­щать ее, что дает возможность проводить многократные измерения без за­сорений.

Трубка конструкции Гинцветмет (рис. 3) цилиндрического профи­ля имеет два канала (для измерения полного и статического напоров), заключенные в оправляющую их трубку большого диаметра. Наконечник оп­равляющей трубки имеет два отверстия, соединенных с внутренними трубками (лобовое — с трубкой для измерения полного напора, тыльное — статического напора). Достоинством этой пневмометрической трубки яв­ляется стабильность показаний при отклонении оси отверстий от оси пылегазового потока до 20°. Она малочувствительна к забиванию пыли.

Скорость движения газов как при ламинарном, так и при турбулентных режимах неодинакова в разных точках сечения газопровода.

Поэтому скорость газового потока, измеренная с помощью пневмометрической трубки и микроманометра, является скоростью, характеризующей конкретную точку сечения газопровода. Для определения средней скорости движения потока необходимо измерять скорость в различных местах сечения, условно разде­ляя его на ряд равновеликих площадей.

Если газоход имеет прямоугольное сечение, его разбивают на площа­ди, подобные сечению газохода, плоскостями, параллельными его стен­кам, и измерения производят в центре каждого полученного прямоуголь­ника (рис. 1.17). Сторона такого прямоугольника не должна превышать 150-200 мм. Минимальное число измерительных точек — три в каждом направлении. На двух перпендикулярных сторонах газохода по осям, на которых расположены центры прямоугольников, прорезают отверстия диаметром 50 мм и в этих местах приваривают короткие (25-30 мм) шту­церы из отрезков труб с внутренним диаметром 50 мм, которые закрывают металлической крышкой с резьбой. Для поддержания трубки во время за­меров рекомендуется приваривать к газоходу перпендикулярно по оси ря­дом со штуцером стальной пруток.

Газоходы круглого сечения разбивают на ряд концентрических колец с равновеликими площадями, и измерение производят по двум взаимно пер­пендикулярным диаметрам, для чего к стенкам газохода приваривают два штуцера. Расстояние между штуцерами — четверть окружности газохода.

Можно считать, что достаточно надежные результаты могут быть по­лучены, если газоходы круглого сечения будут разбиты на следующее чис­ло колец:

Диаметр газохода, мм 200 200-400 400-00 600-800 800-1000 1000

Число колец 3 4 5 6 8 10

Расстояние от центра газохода до точки замера /определяется по фор­муле

(1.7)

где R — радиус газохода, м; п — число колец, на которые разделена пло­щадь газохода; i — порядковый номер кольца (считая от центра).

После определения динамического давления в каждой выбранной точ­ке определяются соответствующие скорости газопылевого потока по фор­муле

(1.8)

г де — динамическое давление, Па; р_г— плотность газа, кг/м³. Расход газа через данное сечение определяется по формуле

Q = v₀ α_ср S (1.9)

где v₀ — скорость газа в центре газохода, м/с; S— площадь сечения газохо­да, м²;

α_ср — коэффициент распределения скорости по сечению газохода. Величина а. исчисляется по формуле

α_ср =- α_{1 +} α_{2 + ... +} α_n / n, (1.10)

где п — число точек измерения по сечению газохода.

Величины α_1, α_2, ... а_п рассчитываются как отношение значений ско­рости в точке измерения к скорости в центре газохода."

Определение влажности. Для измерения влажности используются два метода: психрометрический и конденсационный.

Психрометрический метод применяют для измерения влажности га­зов, температура которых не превышает 60 °С. Метод основан на косвен­ном определении парциального давления водяных паров по показаниям температуры влажного и сухого термометров, последовательно обтекае­мых струей газа. Предложено большое число различных конструкций псих­рометров, в основном отличающихся деталями и материалами, из кото­рых они изготовлены.

Конденсационный метод основан на измерении количества влаги в пробе газа известного объема, отбираемого из газохода, путем охлаждения его ниже точки росы. Влажность определяют как сумму сконденсирован­ной влаги, отнесенной к единице объема газа, прошедшего через конден­сатор, и абсолютной влажности насыщенного газа после конденсатора.

Определение температуры. Измерение температуры выбросов чаще все­го осуществляется термометрами и термическими преобразователями тем­пературы (термопарами).

Температуру следует измерять там же, где измеряют скорость, давле­ние, влажность и другие параметры потока.

Число измерительных точек для измерения температуры определяют в зависимости от диаметра газохода:

D<1м n = 1

1 м < D< 2,5м n = 2

D > 2,5 м n = 4

Среднюю температуру газа надо измерять в ядре потока, поэтому изме­рительные точки надо располагать следующим образом:

для п = 1 — на оси газохода;

для п > 1 — по кольцу от 1/6 до 1/3 диаметра.

Измерение температуры в каждой точке осуществляется не менее 3 раз.

Определение запыленности газового потока. Основным методом опре­деления запыленности газового потока является весовой (см. гл. 1.2). При этом необходимо соответствующим образом осуществить отбор проб пыли из газового потока.

На частицы пыли, взвешенные в газовом потоке, действует множество сил, величина и характер воздействия которых на частицу весьма разнооб­разны. Хотя движение частиц под действием этих сил становится более хао­тичным, концентрация же пыли в поперечном сечении газохода распреде­ляется более равномерно по сравнению с распределением скоростей. Распределение концентрации, т. е. профиль запыленности газа, зависит от множества факторов: от природы и размеров частиц, диаметра газохода, ско­рости пылегазового потока и удаленности от источника пыли, поэтому тео­ретически рассчитать распределение пыли достаточно сложно.

Возможны три варианта профилей запыленности газа.

Крупная пыль Переходный Мелкая пыль

> 180 мкм профиль < 5 мкм

Вследствие неравномерности запыленности по сечению, для опреде­ления средней концентрации замеры должны проводиться с разбивкой сечения на равновеликие площадки, так же как и при определении расхода воздуха пневмометрическими трубками. Подобное определение запыленности является трудоемким, поэтому на практике запыленность определя­ют по оси газохода, при соблюдении условий, которые будут указаны ниже. При отборе пробы пыли в газоходе используют методы внутренней и внешней фильтрации (рис. 1.18). При внутренней — фильтрующее устрой­ство устанавливают непосредственно за зондом, при этом исключается про-

Рис. 1.18. Установки для определения запыленности газов методами внешней (а) и внутренней (б) фильтрации:

/, 8 — термометры; 2 — заборная трубка; 3 — трансформатор; 4 — пневмометрическая трубка; 5— фильтр; 6— патрон; 7— диафрагма; 9, 13 — манометры; 10— реометр; 11 — микроманометр;

12—воздуходувка; 14— алонж

боотборная трубка. При внешней — фильтрующее устройство располагают за газоходом на любом расстоянии от зонда и соединяют с ним пробоотборной трубкой. Метод внешней фильтрации более удобен в работе, но менее точен (использование пылезаборной трубки вносит дополнитель­ные погрешности). Метод внутренней фильтрации более точный, но зна­чительно более трудоемкий, так как при замене фильтра требуется извле­кать зонд из газохода.

При пробоотборе основным является условие изокинетичности, т. е. скорость газа в пробоотборной трубке должна быть равна скорости газа в воздуховоде.

При скорости пробоотбора меньше скорости газового потока частицы пыли вследствие инерционности не полностью следуют движению газа, и поэтому получается заниженная концентрация пыли по отношению к ос­новному потоку. Кроме того, дисперсность пробы в этом случае ниже, чем в основном потоке. При скорости пробоотбора больше скорости газового потока, наоборот, получается завышенная концентрация пыли по отношению к основному потоку. Дисперсность пробы в этом случае выше, чем в основном потоке.

При отборе пыли с частицами менее 5 мкм строгое соблюдение изокинетичности не требуется.

Для соблюдения изокинетичности используют специальные пылеотборные трубки со сменными наконечниками (рис. 1.19) Расчетный диа­метр наконечников определяется по специальным номограммам (рис. 1.20) или расчетным методом.

В последнее время в некоторых источниках представляются данные, указывающие, что при соблюдении условий изокинетичности получают­ся непостоянные и заниженные по сравнению с фактическими, величины пылесодержания. Несмотря на это, условие изокинетичности является обя­зательным при отборе проб пыли.

Сбор и отвод выбросов от источников. В подавляющем большинстве случаев устройства для сбора и отвода летучих выбросов от источников вы­деления разрабатываются лицами, проектирующими технологический процесс. Существуют исключения, например, сталеплавильные печи.

Система сбора и отвода выбросов во многом зависит от типа производ­ственного процесса. Например, в случае сжигания топлива система доста­точно простая: топочное устройство — труба (котельная). В большинстве случаев в системе существует газоотборное устройство (аспирационное устройство, местный отсос), система газоходов, через которые осуществляют­ся выбросы и побудитель движения воздуха. Кроме того, в системе может быть предусмотрено разнообразное вспомогательное оборудование (венти­ли, компенсаторы и т. д.).

Классификация аспирационных устройств. По степени изоляции обла­сти действия отсоса от окружающего пространства различают отсосы от­крытого типа и отсосы от полных укрытий (рис. 3.1).

Отсосы открытого типа — это отсосы, находящиеся за пределами ис­точников выделения вредных веществ. Это вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые отсосы и другие устройства. В ряде случаев для отделе­ния зоны выделения вредных веществ от незагрязненного объема воздуха используют плоскую приточную струю, которая обеспечивает сдув вред­ных веществ в зону эффективного действия отсоса и усиливает подсасы­вающее действие последнего за счет эжекции. Такие отсосы получили на­звание активированных.

Отсосы от полных укрытий — это отсосы, внутри которых находятся источники выделения вредных веществ. Движение газа над источниками в ограниченных объемах с рабочими проемами и неплотностями суще­ственным образом отличается от его движения в условиях открытого про­странства. Такими закрытыми отсосами являются вытяжные шкафы, фа­сонные укрытия при обработке вращающихся изделий, кожухи и вытяжные камеры, герметично или плотно закрывающие технологическое оборудо­вание.

Отсосы открытого типа следует применять в тех случаях, когда по технологическим или иным причинам источник не может быть снабжен полным укрытием, которое является наиболее эффективным средством оздо­ровления воздушной среды рабочей зоны.

Существенное влияние на выбор конструкции отсоса оказывают при­чины и характер движения выделений вредных веществ около источни­ков. Последние разделяются на тепловые, динамические, диффузионные и смешанные.

Движение около тепловых источников происходит за счет тепловой энергии, подводимой к ним. Выделения вредных веществ распространя­ются в виде направленного потока — конвективной струи, как правило, турбулентной. Конвективные струи разделяются на участки: начальный, или разгонный (участок формирования), на котором осевая скорость воз­растает от нуля на поверхности источника до некоторого максимального значения, к основной, где осевая скорость убывает или остается постоян­ной с удалением от источника. Длина разгонного участка приближенно может быть принята равной 1,5-2 калибрам теплового источника.

Движение около динамических источников обусловлено перепадом давления, что приводит к образованию приточной струи. Приточная струя — это струя, обладающая некоторой минимальной скоростью исте­чения за счет избыточного давления внутри объема сосуда, аппарата. При­точная струя состоит из начального и основного участков.

Диффузионные потоки обусловлены градиентом концентрации газо­вой примеси. Направление и интенсивность распространения последней зависят от диффузионных характеристик вещества и турбулентности ок­ружающей среды.

Различные причины движения нередко действуют совместно. Во всех случаях необходимо уметь оценивать влияние каждой причины на зако­номерности движения и на основании этой оценки правильно выбирать конструкцию отсоса.

По форме их сечения в плане источники и приемные отверстия отсо­сов могут быть круглые, прямоугольные и щелевые. В соответствии с этим струи могут быть компактные и плоские. В пределах начального (разгон­ного) участка конвективная струя считается компактной, если она образу­ется над тепловым источником, имеющим в плане круглую форму или форму прямоугольника с соотношением сторон а/b < 2. Если тепловой источник вытянутый (а/b > 2), то образующуюся над ним конвективную струю следует считать плоской. Компактной считается приточная струя, истекающая из отверстия круглой или квадратной формы; плоской — струя, истекающая из щелевого отверстия.

Приведенная классификация учитывает основные закономерности и существенные особенности потоков выделений вредных веществ над ис­точниками. При решении практических задач приходится сталкиваться с более разнообразными и сложными формами источников, однако при выборе расчетных схем и формул следует приводить их к одному из рассмот­ренных видов.

При выборе и конструктивной проработке местного отсоса необходи­мо руководствоваться следующими основными положениями:

— элементы отсоса и укрытий должны составлять единое целое с кон­струкцией технологического аппарата и не мешать проведению тех­нологического процесса;

— всасывающее отверстие должно быть максимально приближено к источнику выделений вредных веществ;

— размеры приемного отверстия должны быть равными или несколь­ко большими, чем размеры подтекающей к отсосу струи;

— уменьшение размеров отсоса ведет к увеличению потребного расхо­да воздуха;

— зону действия отсоса следует максимально ограничить фланцами, экранами, ширмами и т. п.;

— ориентация приемного отверстия в пространстве должна произво­диться с учетом возможно меньшего отклонения потока выделений вредных веществ от естественного направления движения;

— при определении направления движения потока выделений вред­ных веществ следует следить за тем, чтобы они не проходили через зону дыхания работающих;

— препятствиям на пути движения воздуха к отсосу следует придавать форму, при которой сопротивление их будет минимальным (острые кромки скруглять и т. д.);

— поле скоростей в приемном отверстии отсоса рекомендуется устра­ивать соответствующим полю скоростей в подтекающем потоке вы­делений вредных веществ. Для этого следует использовать вставки, рассекатели, выравнивающие решетки и т. д.

Практика показывает, что объем выбросов может быть значительно снижен за счет рациональной и тщательно продуманной конструкции газоотбора.

Основные виды аспирационных устройств.

Аспирационные устройства открытого типа. Представляют собой вы­тяжные устройства различной конструкции с открытым воздуховодом и подразделяются на: вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые и акти­вированные отсосы.

1. Вытяжные зонты. По направлению движения выделений вредных веществ различают отсосы, расположенные соосно с источником (рис. 3.2), и отсосы, расположенные сбоку от источника. К отсосам первого типа от­носятся вытяжные зонты, отсасывающие воронки и т. п. Зонты устанав­ливаются, как правило, над сосредоточенными источниками тепло- и влаговыделений, над источниками вредных веществ, выделяющихся вместе с теплотой.

Применять зонты можно при незначительной подвижности воз­духа в помещении, так как поток воздуха, направляемый под зонт, может отклоняться.

Для обеспечения устойчивой работы зонтов их снабжают съемными или откидными фартуками с одной, двух или трех сторон и располагают на оси (плоскости) симметрии источника на минимально возможной вы­соте h (рис. 3.2).

При наличии над источником выделений вредных веществ устойчи­вого струйного течения рекомендуется внутри зонта устанавливать кони­ческую вставку, а по периметру корпуса устраивать кольцевой уступ (рис. 3.2, б). Коническая вставка обеспечивает качественное соответствие профилей скоростей в приемном отверстии и в подтекающей струе. Дей­ствие всасывающего факела при этом сосредоточивается в центре тече­ния, что увеличивает устойчивость струн по отношению к неорганизован­ным потокам в помещении.

2. Вытяжные панели. Когда по конструктивным соображениям соосный отсос нельзя расположить достаточно близко над источником и по­этому производительность отсоса чрезмерно велика, а также когда необ­ходимо отклонять поднимающуюся над источником струю так, чтобы выделения вредных веществ не попадали в зону дыхания работающего, применяют вытяжные панели (рис. 3.3) — боковые, угловые и наклонные. Такие отсосы находят широкое применение в цехах пластмасс, сборочно-сварочных, литейных.

3. Бортовые отсосы. Бортовые отсосы располагают в основном в цехах металлопокрытий для улавливания выделений вредных веществ с поверх­ности растворов гальванических, травильных, закалочных ванн т. п. Осо­бенностью бокового отсоса является то, что зона его действия велика по сравнению с шириной всасывающей щели. Наибольшее распространение находят однобортовые, двубортовые и круговые отсосы (рис. 3.4).

4. Активированные отсосы. Местные отсосы активируют плоскими или компактными приточными струями, которые отделяют зону выделений вредных веществ от незагрязненного объема и обеспечивают стабильный сдув вредных веществ в зону эффективного действия отсоса (рис. 3.5). Приточная струя должна проходить в зоне выделений вредных веществ и направляться к центру всасывающего отверстия, причем расход отсасывае­мого воздуха должен превышать расход воздуха, поступающего с приточ­ной струей.

Местные отсосы от полных укрытий. Наиболее эффективным типом местных отсосов является полное укрытие источника выделения вредным веществ. В этом случае локализация выделения достигается при минималь­ном объеме воздуха. Однако далеко не всегда укрытие можно сделать гер­метичным. В его ограждениях обычно имеются рабочие проемы, размеры

которых определяются конструкцией и технологическим режимом работы укрываемого оборудования.

/. Вытяжные шкафы (рис. 3.6). Вытяжные шкафы различают с верхним, нижним и комбинированным (нижним и верхним) удалением воздуха. Шкаф с комбинированным удалением воздуха применяют для удаления пыли и тяжелых газов. Из нижней зоны шкафа, как правило, следует отса­сывать 2/3 общего объема воздуха, а из верхней зоны — 1/3. Если в шкафу проводят работы, сопровождающиеся выделением большого количества теп­лоты, то следует отсасывать сверху 2/3 общего объема воздуха и снизу 1/3. Однако должна быть предусмотрена возможность регулирования этого рас­пределения.

2. Местные отсосы, встроенные в технологическое оборудование. Чаще всего местные отсосы исполь­зуются в машиностроительных производствах. При этом они могут защищать не только от вредных выделений, но и от отлетающей стружки. В этом случае они назы­ваются пылестружкоприемниками (рис. 3.7).

3. Аспирируемые укрытия. При проведении ряда технологических процессов с целью предотвращения загрязнения воздуха в помещениях применяют аспирируемые укры­тия. Внутри укрытия поддержива­ют разряжение, чтобы через его не­плотности засасывался воздух со скоростями, препятствующими pacпpocтранению вредных веществ. Такие устрой­ства применяются, например, при ручном окрашивании (рис. 3.8).

Системы с рециркуляцией воздуха.

Особое место занимают системы с рецир­куляцией воздуха. Они включают следующие элементы:

— устройство для улавливания примесей в зоне их выделения (местный отсос);

— аппарат для очистки воздуха от примесей;

— побудитель движения воздуха в системе;

— устройство для возврата воздуха в производственное помещение;

— воздуховоды.

В качестве воздуховодов обычно используют металлорукава, а в качестве побудителей движения воздуха — вентиля]

торы с суммарным напором от 3 кПа и выше. В компоновочных схемах использования аппаратов предусмотрено индивидуальное применение их на станках (установках) в навесном или приставном вариантах, а также для очистки воздуха, отводимого от группы станков.

Системы местной вытяжной вентиляции с возвратом (рециркуляци­ей) очищенного воздуха в производственное помещение находят приме­нение для очистки воздуха: от пыли при обработке режущим и абразив­ным инструментом металлов, их сплавов и неметаллических материалов; от сварочного аэрозоля при электросварке; от туманов масел и смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке металлов резанием; от туманов масел на холодно-высадочных автоматах и др. Преимущества таких сис­тем очистки: малая длина воздуховодов; малое гидравлическое сопротивление системы; не требуется подогрев или охлаждение очищенного воздуха, что дает наибольшую экономию энергии в холодный период года. Недостатки систем: пониженный коэффициент полезного действия вентиляторов индивидуальных аппаратов очистки по сравнению с вентиляторами центральной очистки; излучение на рабочие места шума от индивидуального аппарата очистки.

Требуемая эффективность очистки рециркуляционного воздуха в таких аппаратах определяется из условия, что концентрация каждого вида примесей на выходе из пылеуловителя должна быть не более 0,3 ПДК_рз.