Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003

температур, тем выше теплоотдача. При низких температурах повышенная скорость воздуха вызывает быстрое переохлаждение.

Профилактика перегревания и переохлаждения обеспечивается прежде всего рациональным гигиеническим нормированием, установленным СН 245-71 и ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ "Воздух рабочей зоны". Нормируемые параметры зависят от расчетного времени года, наличия теплоизбытков и категории тяжести выполняемой работы. При комплексной оценке микроклимата может использоваться эффективно-эквивалентная температура воздуха.

В рабочей зоне (до 2 м над полом) на постоянных рабочих местах должны быть созданы комфортные метеорологические условия. Метеорологические условия оказывают существенное влияние на технико-экономические показатели производства. Так, при усиленной теплоотдаче испарением каждый потерянный литр жидкости свыше нормы снижает производительность труда на 2,5 %.

Контроль метеорологических параметров осуществляется с помощью термометров, психрометров, анемометров.

5.3.3 Предупреждение действия дискомфортных метеорологических условий

Профилактические меры по поддержанию теплового равновесия при повышенных температурах окружающей среды и наличии источников тепловыделений:

-механизация трудоемких процессов, выполнение которых сопровождается избыточным теплообразованием в организме человека;

-дистанционное управление теплоизлучающими аппаратами;

-теплоизоляция оборудования, коммуникаций, теплопроводов;

установка защитных экранов;

-организация естественной и механической вентиляции;

-организация рационального водно-солевого режима и режима отдыха;

-обеспечение работающих теплозащитными одеждой и обувью.

Для предупреждения переохлаждения и простудных заболеваний у входа в цеха устраивают воздушные завесы, а работающим на открытом воздухе выдают теплую спецодежду, предусматривают специальные помещения для обогревания, устанавливают 10...15 минутные перерывы на обогрев через каждые 45...50 минут работы в зависимости от степени жесткости погода (I – 25 °С; II - 30…25 °С; III - 45...30 °С). Наличие скорости движения воздуха до 1м/с соответствует понижению температуры воздуха на 2 °С. При температуре воздуха в нашей зоне -30°С работы на открытом воздухе прекращаются, а рабочие дни актируются [32].

Вентиляция. Как средство борьбы с теплоизбытками в производственных помещениях проектируется естественная и механическая вентиляция.

При естественной вентиляции подача воздуха в помещение осуществляется за счет разности давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха (гравитационное давление, или тепловой напор ∆PT ) и ветровым напором ∆PB действующим на здание.

Расчетный тепловой напор (Па):

∆PT = gh(γ H − γ B ) ,

где g – ускорение свободного падения, м/с2; h – расстояние по вертикали между центрами

371

приточного и вытяжного отверстий, м; γН и γВ – плотность наружнего и внутреннего воздуха, кг/м3.

Ветровой напор зависит от направления и силы ветра, а также от расположения зданий. Расчетный ветровой напор (Па):

w2 ρ

2B H ,

– коэффициент аэродинамического сопротивления здания, который не зависит от ветрового потока, определяется эмпирическим путем и для геометрически подобных зданий остается постоянным; wB – скорость ветрового потока, м/с.

На рис. 5.6 приведена схема распределения давления воздуха и разность высот приточного и вытяжного проемов.

Неорганизованная естественная вентиляция – инфильтрация или естественное проветривание – осуществляется сменой воздуха в помещениях, через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давления снаружи и внутри помещения.

Из способов естественной вентиляции наибольший интерес представляет аэрация, устраиваемая в производственных зданиях с избыточными тепловыделениями.

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях и цехах, в которых протекают технологические процессы с большими тепловыделениями.

Рис.5.6 Распределение давления воздуха в цехе при естественной вентиляции

В ограждающих конструкциях зданий делается три ряда светоаэрационных проемов. Нижний ряд устраивается на высоте 1,8 м и используется в летнее время, верхний на высоте 4 м - для зимнего проветривания и ряд фрамуг в светоаэрационных фонарях, работающих на вытяжку. Расчет аэрации ведется по гравитационному давлению, хотя используется при эксплуатации главным образом ветровой напор. Регулирование открывания и закрывания фрамуг осуществляется дистанционно.

Расчет аэрации сводится к определению площади, S м2, аэрационных проемов по формуле:

372

S = L /(3600µυ),

где L - потребный воздухообмен при теплоизбытках, м3/час;

µ - коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок и угла их открытия;

υ- скорость движения воздуха в проемах, м/с, определяемая по формуле (для нижних)

υ= 2H ρ ,

Здесь Н - гравитационный напор, м; ρ - плотность наружного воздуха, кг/см3. Недостатками аэрации являются низкая ее эффективность при высоких температурах

наружного воздуха и безветренной погоде; отсутствие очистки подаваемого и удаляемого воздуха.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляются из них по каналам под воздействием на него механических побудителей,

называется механической вентиляцией.

Преимущества механической вентиляции по сравнению с естественной: большой радиус действия, вследствие повышенного давления, не зависимость от температуры наружного воздуха и скорости ветра, возможность очистки воздуха и менять его параметры (температуру, влажность и др.), улавливать вредные выделения непосредственно от источника. Недостатки: высокая стоимость установки и ее эксплуатация, шум.

Механическая вентиляция состоит из воздуховодов и побудителей движения (механических вентиляторов - рис.5.7; эжекторов – рис.5.8). Вентиляторы по принципу действия подразделяются на центробежные и осевые. Основными элементом вентилятора любого типа является рабочее колесо, состоящее из ряда лопаток и лопастей и кожуха.

У центробежного вентилятора при вращении рабочего колеса воздух попадает в каналы между лопатками и под действием центробежных сил отбрасывается в спиральный кожух и далее в выходное отверстие и по воздуховодам в место его распределения. В осевых вентиляторах забираемый воздух направляется вдоль оси вращения.

373

Воздухообмен осуществляется независимо от внешних метеорологических условий, при этом поступающий воздух может подогреваться или охлаждаться, подвергаться увлажнению либо осушению. Выбрасываемый воздух подвергается очистке.

Механическая общеобменная вентиляция может быть: а) приточная; б) вытяжная; в) приточно-вытяжная.

Приточная система вентиляции (рис. 5.9,а) производит забор воздуха через воздухозаборное устройство, затем воздух проходит через калорифер, где воздух нагревается и увлажняется и вентилятором подается по воздухопроводам в помещение через насадки для регулировки притока воздуха. Загрязненный воздух вытесняется через двери, окна, фонари, щели.

Вытяжная вентиляция (рис. 5.9,б) удаляет загрязненный и перегретый воздух через воздухоотводы и очиститель, а свежий воздух поступает через окна, двери и неплотности конструкций.

Рис.5.9. Схемы механических общеобменных вентиляционных установок:

а - приточная; б - вытяжная; 1-воздухораспределители; 2-воздуховоды; 3-калорифер; 4-вентилятор; 5 - воздухозаборная шахта; 6- воздухоприемники

Приточно-вытяжная система вентиляционных установок состоит из приточной и вытяжной, работающих одновременно.

Эффективным, хотя и дорогостоящим видом общеобменной приточной вентиляции является кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется искусственное поддержание его в помещении в определенных условиях (кондициях) по температуре, влажности и чистоте. В соответствии с заданными условиями воздух нагревают или охлаждают, увлажняют или осушают, очищают от пыли или запахов (дезодорация), подвергают ионизации (γ - лучами) или озонированию.

На промышленных предприятиях кондиционирование воздуха применяется либо для обеспечения комфортных санитарно-гигиенических условий, создание которых обычной вентиляцией невозможно, либо как составная часть технологического процесса. В последнем случае кондиционирование применяют:

а) для поддержания определенных температурно-влажностных условий, позволяющих производить обработку материалов и изделий с минимальными допусками (точное машиностроение);

374

б) для обеспечения особой чистоты воздуха и исключения выделения влаги из него, а также пота с рук рабочих на точно обработанные поверхности изделий (полупроводниковая, электровакуумная промышленность); например:

в) для поддержания заданного влагосодержания материалов и изделий.

Рис. 5.10. Схема кондиционера:

I – камера смешения воздуха; II – промывная камера; III – камера второго подогрева; 1-воздуховод наружного воздуха; : 2 – воздуховод рециркуляционного вохдуха;

3, 6 – калориферы; 4 – каплеотделитель; 5 – форсунки; 7 – фильтр

Кондиционер (рис 5.10) - это вентиляционная установка, которая с помощью приборов автоматического регулирования поддерживает в помещении заданные параметры воздушной среды. Кондиционер состоит из трех основных частей:

-отделения смешения воздуха, где рециркуляционный воздух из помещения смешивается с наружным, а в холодное время подогревается калорифером;

-промывной камеры, где воздух очищается, увлажняется и охлаждается (в летнее время) водой, распыляемой форсунками;

-отделения второго подогрева, где очищенный воздух вновь подогревается калорифером, его относительная влажность снижается до заданной и воздух вентилятором направляется в воздуховод.

Кондиционеры могут быть местными (для одного помещения) и центральными (для нескольких помещений).

Однако необходимо иметь в виду, что кондиционирование без ионизации снижает концентрацию ионов в воздухе. Ионы (частицы) - это электрически заряженные атомы и молекулы воздушной среды. Минимально необходимый и максимально допустимый уровни определяют интервал концентраций во вдыхаемом воздухе помещений. Отклонение от этих уровней создает угрозу здоровью человека.

Санитарно-гигиеническими нормами регламентированы, соответственно положительный и отрицательный, уровень числа ионов в 1 см3 воздуха минимально необходимый 400 и 600; оптимальный 1500-3000 и 3000 - 5000; максимально допустимый 5000 и 5000. Ионы в воздухе образуются вследствие естественной, технологической и искусственной ионизации, последняя осуществляется ионизаторами.

Местная вентиляция проветривает места непосредственного выделения вредностей и она также может быть приточной или вытяжной. Вытяжная вентиляция удаляет загрязненный воздух по воздуховодам; воздух забирается через воздухоприемники, которые могут быть выполнены в виде: вытяжного шкафа, вытяжного зонта, бортовых отсосов.

Местные отсосы (рис 5.11) устраиваются непосредственно у мест выделения вредностей: у электро- и газосварочных рабочих мест, в зарядных отделениях аккумуляторных цехов, у гальванических ванн.

375

при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего Vпi < 20 м3 расход воздуха на одного работающего Li должен быть не менее 30 м3/ч. В помещениях с Vпi = 20 …40 м3 Li ≥ 20 м3. В помещениях с Vпi > 40 м3 и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественной вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м3/ч [1].

Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом

L = nLi

где n – число работающих в данном помещении.

При определении потребного воздухообмена для борьбы с теплоизбытками составляют баланс явной теплоты всего помещения:

теплосодержание приточного и удаляемого воздуха, кВт; ср – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг °С); tпр и tух – температура приточного и уходящего воздуха °С.

В летнее время вся теплота, которая поступает в помещение, является суммой теплоизбытков. В холодный период года часть тепловыделений в помещении расходуется на компенсацию теплопотерь:

ограждения, кВт.

Расчетные температуры наружного воздуха для теплого и холодного периода года приведены в СНиП 2.04.05-91. Температура удаляемого из помещения воздуха:

tух = tрз + a(H − 2) ,

где tрз – температура воздуха рабочей зоны, °С; а – градиент температуры по высоте помещения, °С/м; для помещений с qя < 23 Вт/м3 принимают а = 0,5 °С/м. Для ″горячих цехов″ с qя ≥ 23 Вт/м3 - а = 0,7…1,5 °С/м; H – расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м.

Исходя из баланса явной теплоты помещения определяют необходимый воздухообмен (°С/ч) для ассимиляции теплоизбытков:

L = ∆Qизб , cp ρпр (t ух − tпр )

где ρпр - плотность приточного воздуха, кг/м3.

При определении необходимого воздухообмена для борьбы с вредными парами и газами составляют уравнение материального баланса вредных выделений в помещении за время dτ (с):

Gвр dτ + Lпр cпр dτ − LB cB dτ = Vп dc ,

где Gвр dτ - масса вредных выделений от технологического оборудования, мг; Lпр cпр dτ -

377

масса вредных выделений , поступающих в помещение вместе с приточным воздухом, мг; Vп dc - масса вредных паров или газов, накопившихся в помещении за время dτ ; cпр и cB -

концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, мг/м3. При равенстве

где Gвл – масса водяного пара выделяющегося в помещение, г/с; ρпр - плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м3; d ух - допустимое содержание водяного пара в воздухе помещения, г/кг; dпр - влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

Для вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, необходимый воздухообмен принимают по наибольшей массе воздуха, полученной для каждого вида производственных выделений.

При совокупном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (например, оксид азота одновременно с оксидом углерода т.д. см. СН 245-71) расчет надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества в отдельности до его условных предельно допустимых концентраций [ci], учитывающих загрязнение воздуха другими веществами. Эти концентрации меньше нормативных CПДК и определяются из уравнения:

n

∑ci / cПДК ≤ 1.

i=1

5.3.4Производственная пыль и борьба с ней

Пыль образуется при обработке материалов, дроблении горной массы, бурении, погрузочно-разгрузочных операциях с сыпучими материалами, торкретировании, работах с пескоструйными аппаратами, при приготовлении бетонов и растворов и т.п..

Производственная пыль классифицируется [32]:

-по способу преобразования - на аэрозоли дезинтеграции и конденсации;

-по происхождению - на органическую (животную, растительную, микробную, синтетических материалов), неорганическую (минеральную, металлическую, химическую) и смешанную;

-по дисперсности - на видимую (с размерами частиц до 10 мкм), микроскопическую (1,0...0,25 мкм) и ультрамикроскопическую (менее 0,25 мкм);

-по возгораемости - на легковоспламеняющуюся (пыль пробки, сахара), воспламеняющуюся при подведении постоянного источника тепла (опилки, очес, кожа), трудно воспламеняющуюся (угольная пыль).

Разные виды пыли обладают фиброгенным, раздражающим, токсическим, сенсибилизирующим действием на организм человека. В последних двух случаях пыль может рассматриваться как вредное (токсическое) вещество в твердом агрегатном состоянии.

378

Фиброгенным и раздражающим действием обладают минеральные пыли, в состав которых входит кремний в виде свободной двуокиси кремния (SiО2.), в связанном виде солей кремниевой кислоты.

установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) ее в воздухе рабочей зоны в мг/м3. Это те наибольшие концентрации, которые еще не могут вызвать заболеваний и отклонений в состоянии здоровья при ежедневной работе в запыленной среде в течение 8 часов (не более 41 часа в неделю).

Для определения концентрации пыли в воздухе основным является весовой метод, сочетаемый с характеристикой дисперсности пыли. Для ориентировочной оценки концентрации пыли пользуются косвенными методами, в том числе фотоэлектрическим методом, сущность которого состоит в изменении интенсивности светового потока, проходящего через слой исследуемого воздуха, попадающего на фотоэлемент. Изменение в фотоэлементе силы тока, возбуждаемого световым потоком, фиксируется гальванометром, шкала которого отградуирована в мг/м3 пыли [32].

Защита от пыли осуществляется путем внедрения непрерывной технологии при переработке пылящих материалов, пневмотранспорта сыпучих материалов, замены сухих процессов мокрыми, изоляции пылящих материалов, механизации и герметизации производственного оборудования, устройства рациональной вентиляции (общеобменная плюс аспирация). Важное место принадлежит законодательным и санитарным мероприятиям: это сокращение рабочего дня, контроль за уровнем запыленности производственных помещений.

В тех случаях, когда общепринятыми способами коллективной защиты не обеспечивается снижение запыленности, для кратковременной защиты органов дыхания и поверхностей тела применяют различные виды спецодежды и индивидуальные защитные средства.

Для защиты органов дыхания от доламитовой, асбестовой, цементной пыли применяют респираторы типа РH-I9. Для защиты от нетоксичной пыли используют респираторы типов ШБ-1 "Лепесток и ПРБ-I. Для защиты глаз от пики применяют специальные противопылевые защитные очки.

Одной из мер предупреждения загрязнения воздуха пылью является пылеочистка (см. раздел III). Аппараты, предназначенные для очистки атмосферного воздуха, подаваемого в производственные помещения, называются фильтрами; для очистки выбросов -

пылеуловителями.

379

Промышленностью выпускаются фильтры:

-смоченные пористые (масляные, волокнистые);

-сухие пористые (волокнистые, губчатые);

-электрические.

Пылеуловители выпускаются 5 классов. По особенности принципа их действия и основному конструктивному признаку они подразделяется на сухие:

-гравитационные (полке и полочные пылеосадочные камеры);

-инерционные (жалюзийные, циклонные, ротационные);

-фильтрационные (тканевые фильтры, каркасные и рукавные, волокнистые, зернистые, сетчатые);

-электрофильтры (однозонные и двух зонные)

и мокрые:

-инерционные (циклоны с водяной пленкой, скрубберы);

-фильтрационные (пенные пылеуловители, барботажные пылеуловители) электрические (одно-зонные и двух зонные).

Допустимая концентрация пыли в выбросе, при превышении которой необходимо устройство пылеочистки, определяется по формулам:

С1 = 100 К, мг/м3 - при объеме выброса до 15000 м3/час;

С2 = (160 – 4L) К, мг/м3 - при объеме свыше 15000 м3/час.

где К - коэффициент, зависящий от ПДК пыли, принимаемый 0,3...1,0; L - объем удаляемого воздуха, тыс.м3 [32].

5.3.5 Вредность веществ и предупреждение отравлений

Под вредным (токсическим) понимается вещество, которое при попадании в организм человека вызывает нарушение нормальной жизнедеятельности и может стать причиной острых и хронических отравлении.

По агрегатному состоянию промышленные яды подразделяются на три группы: твердые (некоторое виды красителей, катализаторов), жидкие (растворители, смолы) и газообразные (метан, сероводород).

Действие токсических веществ на человека зависит от физико-химических свойств, пути попадания яда в организм, дозы (время воздействия, умноженное на концентрацию вещества), растворимости, состояния организма (повышенная чувствительность, утомление) и окружавшей среды (температуры, относительной влажности, подвижности воздуха}.

Класс опасности токсических веществ определяется предельно допустимой концентрацией их в воздухе рабочей зоны в мг/м3 (см. Приложение 2. ГОСТ 12.1.005 – 88).

По степени воздействия на организм человека токсические вещества подразделяются на четыре класса опасности:

I класс - чрезвычайно опасные (ПДК < 0,1 мг/м3); II класс - высокоопасные (ПДК = 0,1...1,0);

III класс - умеренно опасные (ПДК = 1,1...10,0); IV класс - малоопасные (ПДК >10,0).

380