Т. Оссефорт, А.И. Макеев- Минимизация пылевыделения в точках перегрузки ленточных конвейеров

Аннотация

Т. Оссефорт, А.И. Макеев Минимизация пылевыделения в точках перегрузки ленточных конвейеров Рассмотрены установки для электростатического подавления пыли

Производители очищенного кварцевого песка, цемента и других материалов постоянно сталкиваются с интенсивным пылеобразованием в различных точках и зонах технологических операций. Поэтому им постоянно приходится решать целый комплекс задач по охране труда и обеспечению безопасности рабочих мест, снижению потерь перерабатываемого материала и затрат на очистку оборудования от пыли и, в конце концов, уменьшению общих эксплуатационных издержек.

Установка Sandvik HX410 для измерения количества частиц и определения гранулометрического состава собранной пыли

Успешное решение всего комплекса задач невозможно без применения современных систем пылеподавления, освоенных производством ведущими мировыми компаниями. Sandvik Mining and Construction — одно из трех бизнес-подразделений группы Sandvik — относится к числу мировых лидеров в предоставлении инжиниринговых решений и производстве оборудования для горнодобывающей промышленности, для перевалки сыпучих материалов в портах и на перегрузочных станциях, а также для строительной индустрии.

Компания Sandvik вместе с совершенствованием конструкций выпускаемого оборудования тщательно изучила процессы, связанные с удалением пыли из воздуха в точках перегрузки сыпучих материалов на ленточные конвейеры и разработала инновационную систему пылеподавления. В настоящее время эта система используется в производственных помещениях компании Strobel Quarzsand — известного в Германии поставщика высококачественных кварцевых песков. На современном обогатительном предприятии этой компании в г. Фрейхунг кварцевый песок проходит через ряд технологических процессов, чтобы получить материал, отвечающий требованиям заказчиков. Несмотря на наличие в производственных цехах систем вытяжной вентиляции полностью предотвратить образование пыли в точках перегрузки просушенного кварцевого песка на ленточные конвейеры не удается.

Установка для удаления минеральных частиц из окружающего воздуха в точках перегрузки продукции на ленточный конвейер

Немецкая Профессиональная Ассоциация по карьерным разработкам (Steinbuch Berufsgenossenschaft) провела комплекс исследований по применению установки электростатического пылеподавления, которые показали, до какого уровня можно уменьшить выбросы минеральных частиц в точках перегрузки продукции на ленточные конвейеры. Эта задача очень важна в плане охраны окружающей среды и предотвращения потерь продукции. Тонкодисперсную пыль необходимо улавливать из окружающего воздуха также для того, чтобы защитить органы дыхания персонала от заболеваний.

Риски при высокой концентрации пыли выделяемая пульмональная [1, 2] , альвеолярная и мельчайшая составляющие кварцевой пыли опасны для окружающей среды и здоровья обслуживающего персонала. Профессиональная Ассоциация работников керамической и стекольной отраслей промышленности классифицирует выделяемую пыль на две составляющие:

– альвеолярная — часть вдыхаемой пыли, которая настолько мелка, что может проникать в мельчайшие отделения дыхательного пути, т.е. альвеолы [1];

– вдыхаемая фракция — доля массы всех частиц, присутствующих в воздухе, вдыхаемом через рот и нос[2] .

Обе фракции особенно, и в равной степени, опасны для бронх и легких, кожи, а также слизистой оболочки носа и глаз человека. Вдыхание мелкой кварцевой пыли может привести к развитию силикоза (кварцевого пневмокониоза) и, в худшем случае, на поздней стадии этого заболевания, может стать причиной онкологического заболевания легких человека.

Пылеобразование также приводит к потерям части продукции, оседающей на окружающей территории. Эти потери, вместе с тем, требуют дополнительных затрат на техническое обслуживание и очистку от пыли оборудования (установленного на этой территории), снижая коэффициент использования установленной мощности оборудования.

Современные требования к техническому уровню систем пылеподавления нацелены на снижение рисков профессиональных заболеваний и энергопотребления, и, следовательно, на общее снижение производственных издержек.

Среднее арифметическое значение результатов всех измерений в точках 1,2,3

Электростатическое пылеподавление С учетом вышеперечисленных факторов в марте 2008 года компания Strobel Quarzsand приняла решение оснастить перегрузочные точки системы транспортирования сыпучих материалов специально разработанной установкой электростатического пылеподавления Sandvik HX410. Установка имеет модульную конструкцию и монтируется под наклоном к конвейерной ленте, в непосредственной близости от перегрузочного жёлоба.

Работа установки электростатического пылеподавления основана на принципе ионизационного разделения частиц пыли. Транспортируемый сыпучий материал вместе с пылью проходит через кожух установки пылеподавления. Силы электростатического поля, действующие внутри кожуха, заставляют пыль оседать на его стенках, откуда она периодически удаляется с помощью эксцентрикового механизма. Таким образом, собранная пыль возвращается в технологический процесс и не уменьшает общую массу выработанной продукции.

Определение степени снижения запыленности После монтажа установки Sandvik HX410 компания Steinbuch Berufsgenossenschaft (StBG) совместно с компанией Strobel Quarzsand произвела серию соответствующих измерений с целью количественной оценки действительного снижения уровня запыленности воздуха в точках перегрузки продукта на конвейерную ленту транспортеров.

Для этого был проведен один измерительный цикл при работающей установке и один цикл — при выключенной. В обоих случаях провели по три серии измерений в трех точках (табл. 1, 2).

Среднее арифметическое значение результатов всех измерений в точках 1

Точка измерений 1 располагалась над конвейером на выходе продуктового потока из установки пылеподавления, точка 2 — с правой стороны установки пылеподавления (в центре), если смотреть в направлении транспортировки материала, и точка 3 — с левой стороны установки пылеподавления (в центре) также в направлении транспортирования материала.

Отбор образцов для вдыхаемой и альвеолярной пылевых фракций был выполнен в каждой точке измерений [3], при этом продолжительность измерения составила один час.

Оценка эффективности проводится на основе сопоставления средней величины всех показаний для вдыхаемой и альвеолярной фракций при включенной и отключенной установке пылеподавления.

В результате измерений установлено, что средние величины альвеолярной фракции снижаются с 4.25 мг/м³ до 0.56 мг/м³, тогда как средние величины для вдыхаемой фракции уменьшаются с 14.28 мг/м³ до 1.16 мг/м³ (рис. 1). Это означает, что в результате применения установки Sandvik НХ410 [4] имеет место существенное снижение содержания пыли: на 86.8% для альвеолярной фракции и на 91.9% для вдыхаемой фракции.

Технические нормы TRGS 900 (Германия) указывают на то, что предельно допустимые уровни запыленности на рабочем месте 3 мг/м³ (для альвеолярной фракции А) и 10 мг/м³ (для вдыхаемой фракции Е) должны учитываться для определения степени опасности пыли для здоровья человека.

Средние значения результатов измерений альвеолярной фракции в точках 1, 2 и 3.

Перейдем к настройкам. Обе системы имеют широкий набор параметров. Но в МВТУ есть небольшой минус. Для замены длительности моделирования каждый раз необходимо заходить в «параметры». В Simulink, в свою очередь, на панель вынесено поле, в котором можно менять значение, не заходя в «настройки».

4.25 мг/м³ — при отключенной установке, что на 41.7 % выше предельно допустимого уровня концентрации на рабочем месте;
0.56 мг/м³ — при включенной установке, что на 81.3 % ниже предельно допустимого уровня концентрации на рабочем месте. Коэффициент пылеподавления составил 86.8 %. Средние значения результатов измерений вдыхаемой фракции в точках 1, 2 и 3:
при отключенной установке 14.28 мг/м³, что на 42.8 % выше предельно допустимого уровня воздействия на рабочем месте;
при включенной установке 1.16 мг/м³, на 88.4% ниже предельно допустимого уровня воздействия на рабочем месте. Коэффициент пылеподавления равен 91.9 %.

Пыль, образованная другими источниками работающего предприятия также учитывалась при этих измерениях, что дает основания утверждать, что действительные параметры пылеподавления — более высокие, чем расчетные. Реальные характеристики установки пылеподавления Sandvik НХ410 обнаруживаются при измерениях в точке 1 (на выходе потока продукции из установки пылеподавления) ‐ рис. 2.

Средние значения измерений вдыхаемой фракции вточке 1:

41.10 мг/м3 — при отключенной установке, что на 311 % выше предельно допустимого уровня воздействия на рабочем месте;
1.53 мг/м3 — при включенной установке, что на 84.7 % ниже предельно допустимого уровня воздействия на рабочем месте. Коэффициент пылеподавления равен 96.3 %.

Снижение концентрации альвеолярной фракции также сопровождается последующим снижением содержания тонкодисперсной кварцевой пыли в среднем от 0.8 мг/м³ до 0.11 мг/м³ (рис. 3, 4), начиная от среднего содержания кварца 18.9 %, определяемого для альвеолярной пыли.

Средние значения измерений в точках 1, 2 и 3 по отношению к максимально допустимой концентрации кварцевой пыли — 0.15 мг/м³ для альвеолярной фракции:

0.8 мг/м³ — при отключенной установке, что на 433 % выше допустимого предела;
0.11 мг/м³ — при включенной установке, что на 26.3 % ниже допустимого предела. Коэффициент пылеподавления равен 86.3 %.

Стандарт BGI 5047 определяет, что ориентировочное значение предельно допустимой концентрации тонкодисперсной кварцевой пыли такое же, что и недавно полученная величина 0.15 мг/м3, и может быть использована для оценки опасности этой пыли при выборе предупредительных мер. Средние значения в точке измерения 1 в отношении максимально допустимой концентрации кварцевой пыли — 0.15 мг/м3 для альвеолярной фракции:

при отключенной установке 2.24 мг/м³, что на 1339 % выше допустимого предела;
при включенной установке 0.14 мг/м³ или на 6.7 % ниже допустимого предела. Коэффициент пылеподавления равен 93.8 %.

Выводы

Установка Sandvik НХ410 представляет собой эффективный инструмент для электростатического подавления пыли, выделяющейся при перегрузках дробленых и сыпучих материалов на конвейерные ленты. Установка обеспечивает не только защиту окружающей среды от загрязнения пылью, но и возврат собранной пыли в производственный поток.

Список использованной литературы

1. Berufsgenossenschaft der keramischen und Glasindustrie (06.07.2008): http://www.bgglaskeramik.de/d/staub-info/definition/astaub/index.html
2. Berufsgenossenschaft der keramischen und Glasindustrie (06.07.2008):http://www.bgglaskeramik.de/d/staub-info/definition/estaub/index.html

3. StBG: Bericht iiber die Messung von Gefahrstoffen in der Luft in Arbeitsbereichen nach §19 SGB VII, Messsystem der UVTrager zur Gefahrdungsermittlung BGMG; qualitatsgesichert gemaB DIN EN ISO 9001: 2000, Vorgangsnummer: 08/099/038, p. 3 (23.06.2008).
4. StBG: Bericht uber die Messung von Gefahrstoffen in der Luft in Arbeitsbereichen nach §19 SGB VII, Messsystem der UVTrager zur Gefahrdungsermittlung BGMG; qualitatsgesichert gemaB DIN EN ISO 9001: 2000, Vorgangsnummer: 08/099/038, p. 18 (23.06.2008).