Автореферат Сыздыковой А.Н.


УДК 628.517.2                                              На правах рукописи

 

 

 

 

 

СЫЗДЫКОВА АИДА НУРЛАНОВНА

 

 

 

Снижение запыленности воздуха рабочих зон
деревообрабатывающих предприятий

 

Специальность  05.26.01 - «Охрана труда»

 

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2008

 

Работа выполнена на факультете строительных технологий, инфраструктуры и менеджмента Казахской головной архитектурно-строительной академии

 

 

 

Научные руководители:       доктор технических наук

                                             Жараспаев М.Т.

                                             Доктор технических наук

                                             Серкин В.Т.

 

 

Официальные оппоненты:   доктор технических наук

Долгов П.В.

                                            

                                             кандидат технических наук

                                             Есекин Б.К.

 

 

Ведущая организация: Алматинский институт энергетики и связи

 

 

 

Защита состоится «30» сентября 2008 г.  в 14-30 часов на заседании  диссертационного совета  Д 14.61.25 при Казахском национальном техни-ческом университете им. К.И. Сатпаева по адресу: 050013, г. Алматы,
ул. Сатпаева, 22, корпус НК, 1 этаж, конференц-зал.

 

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета им. К.И. Сатпаева

 

 

Автореферат разослан “__”______ г.

 

 

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета                                             Игбаев Т.М.

 


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Охрана труда является комплексной социально-технической наукой, которая выявляет и изучает производственные факторы, отрицательно влияющие на работающих, и разрабатывает методы их предотвращения. Главными объектами ее исследования являются человек в процессе труда, производственная среда, взаимосвязь человека с промышленным оборудованием, технологическими процессами.

Производственные процессы в цехах деревообрабатывающей промышленности, несмотря на используемые средства обеспыливания воздуха, характеризуются повышенным пылеобразованием и пылевыделением. Одной из важнейших проблем современного общества является защита воздуха рабочих зон от чрезмерных загрязнений путем снижения выбросов от источника.

Следовательно, развитие новых технологических процессов, сбалансированных с разработкой технологии и аппаратуры, позволит предотвратить выбросы в воздух рабочей зоны либо ограничить их до допустимых норм. Только в этом случае воздух рабочей зоны может быть более благоприятным для условий труда. Поэтому научные исследования, направленные на снижение запыленности воздуха рабочих зон при различных технологических процессах переработки сырья, являются  актуальными.

Цель работы. На основе проведенного анализа и оценки состояния воздуха рабочих зон, технологических процессов обработки древесины разработать способ, позволяющий снизить запыленность цехов деревообрабатывающих предприятий.

Основная идея работы заключается:  в снижении запыленности воздуха рабочих зон при различных технологических процессах обработки древесины на деревообрабатывающих предприятиях, основанное на использовании кассетного фильтра с липкой поверхностью, установленного в циклон.

Основные задачи исследования:

- анализ и оценка состояния воздуха рабочих зон при технологических процессах обработки древесины;

- разработка лабораторной установки для экспериментального исследования липкой поверхности;

- разработка устройства улавливания пыли, включающее кассетный фильтр с липкой поверхностью;

- теоретическое и опытно-промышленное исследование эффективности улавливания древесной пыли циклоном с кассетным фильтром с липкой поверхностью;

- аналитическое обоснование эффективности очистки запыленного воздуха с использованием кассетного фильтра с липкой поверхностью;

- определение социально-экономической эффективности от внедрения мероприятий по улучшению условий труда.

 

Методы исследования. В работе использованы методы исследования, основанные на анализе и оценке научно-технической литературы по вентиляции, пневмотранспорту потоков запыленного воздуха. Рассмотрены практические методы снижения запыленности деревообрабатывающих цехов.  Проведены лабораторные и опытно-промышленные исследования кассетного фильтра с липкой поверхностью, установленного в циклон, с применением современной контрольно-измерительной аппаратуры. Дана сравнитель-ная оценка экономической эффективности внедрения разработанного
устройства улавливания пыли.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов, заключения и рекомендаций  подтверждается:

- использованием основ аэро-газодинамики при исследовании распространения запыленного потока воздуха;

- соответствием аналитических исследований с лабораторными, опытно-промышленными результатами при определении эффективности улавливания пыли; 

- планированием эксперимента и обработкой экспериментальных данных методами математической статистики и теории вероятностей.  

Научные положения, выносимые на защиту:

- время эксплуатации кассетного фильтра с липкой поверхностью прямо пропорционального числу частиц в единице площади фильтра, массе всех частиц и обратно пропорционального интенсивности распространения пыли;

- отношение суммарного импульса к импульсу втекающего потока запыленного воздуха изменяется по экспоненциальному закону в зависимости от коэффициента рассеяния и зависит пропорционально от сечения, скорости и запыленности потока воздуха.

Научная новизна:

1. Разработана лабораторная установка для оценки эффективности липкой поверхности.

2. Получено отношение произведения числа частиц и массы всей пыли к произведению площади липкой фильтрующей поверхности и интенсивности распространения пыли, позволяющее определить время эксплуатации фильтра.

3. Разработано устройство улавливания пыли, включающие кассетный фильтр с липкой поверхностью. При использовании устройства в деревообрабатывающем цехе создаются нормативные условия охраны труда.

4. Установлена зависимость отношения изменения импульса силы к начальному импульсу от изменения интенсивности распределения запыленного потока.

Личный вклад автора состоит в:

- постановке проблемы и способов ее решения, формулировке и обосновании цели, задач исследования, научных положений и новизны, практической ценности;

- определении целесообразности и перспективности предлагаемого способа улавливания пыли;

- аналитическом обосновании задач очистки воздуха рабочих зон для создания благоприятных условий труда в деревообрабатывающем цехе;

- выполнении теоретических и экспериментальных исследований по очистки запыленного воздуха, анализе и обобщении результатов исследования и их математической обработки.

Научное значение работы заключается в:

- в установлении времени эксплуатации разработанного способа улавливания пыли, прямо пропорционального числу частиц пыли в единице площади фильтра, всей массе частиц и обратно пропорционального интенсивности распространения пыли;

- в установлении зависимости отношения суммарных импульсов втекающего и вытекающего потоков запыленного воздуха от коэффициента рассеяния, сечения, скорости и от концентрации пыли.

Практическая значимость работы.

Циклон со съемным кассетным фильтром с липкой поверхностью может быть использован для очистки воздуха рабочих зон при различных процессах обработки древесины, что позволит снизить запыленность и тем самым обеспечить профилактику острых респираторных заболеваний. Снижение скопления древесной пыли на различных участках цеха является предотвращением пожаро- и взрывоопасности.

Устройство улавливания пыли может быть внедрено в технологическое производство деревообработки, а установленные зависимости в учебный процесс институтов и использованы при проведении лекционных, лабораторных занятий, выполнении курсовых и дипломных проектов по курсу «Охрана труда».

Апробация научной работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, в том числе и на международных. В Казахской головной архитектурно-строительной академии г. Алматы: международная научно-практическая конференция «Охрана воздушного бассейна и ресурсосберегающие технологии в теплогазоснабжении и вентиляции» 2002 г., вторая студенческая конференция «Cтуденческий взгляд на будущее» 2003 г., третья ежегодная научно-студенческая конференция 2003 г., международная конференция молодых ученых и преподавателей «Финансово-экономические и экологические проблемы развития инвестиционного комплекса Казахстана» 2004 г.
В Казахском национально-техническом университете им. Сатпаева (г. Алматы: седьмая международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности» 2005 г., 2006 г., 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ. Из них 3 в Вестниках, входящих в перечень рекомендованных Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки МОиНРК и 4 статьи в международных научно-практических конференциях. Публикации охватывают период с 2001 по 2007 гг.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и выводов, которые изложены на 110 страницах компьютерного набора, иллюстрируется 19 рисунками и 16 таблицами, списка литературы из 119 наименований и 3 приложений.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

 

Анализ состояния воздуха рабочей зоны на промышленных предприятиях, а также свойств пылевого аэрозоля позволяет сделать вывод о том, что процесс снижения загрязнения воздуха рабочей зоны, заключающийся в поддержании значений параметров качества воздуха рабочей зоны на уровне нормативных, осуществляется после процесса  загрязнения. Процесс загрязнения воздуха рабочей зоны развивается за счет технологических процессов производства и определяется, прежде всего, интенсивностью производства и мощностью технологического оборудования, а также отсутствием эффективных средств очистки запыленного потока воздуха. Процесс снижения загрязнения воздуха рабочей зоны в основном, организуется комплексом целенаправленных мероприятий (технологических, организационных, технических и других).

В деревообрабатывающей промышленности, при проведении различных технологических процессов, пыль, попадая в воздух рабочей зоны, загрязняет его. Многие виды промышленной пыли токсичны и взрывоопасны. Наибольшую опасность для нашего здоровья представляет тонкодисперсная пыль. Древесная пыль, проникая  в слизистые оболочки глаз и дыхательных органов, раздражает кожные покровы человека, является переносчиком бактерий и вирусов. Вдыхаемые частицы влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет токсического воздействия входящих в состав частиц компонентов.

С увеличением мебельных цехов по деревообработке, наблюдается значительное загрязнение воздуха рабочей зоны твердыми и газообразными веществами. Интенсивность этих загрязнений достигает такого высокого уровня, что существующие средства защиты от них не в состоянии выполнить свои функции. Поэтому возникла острая необходимость в создании новых эффективных средств очистки пылегазовоздушных выбросов.

Обработку деталей выполняют на различных станках: торцовочных, фуговальных,  рейсмусовых, сверлильных, шлифовальных и т.д. Для остановки технологической щепы, вылетающей из дисковой рубительной машины или из трубопровода пневмотранспортных установок, обычно используют циклоны. Главное преимущество – это простота в устройстве и эксплуатации. Движущиеся части отсутствуют, обслуживание заключается в своевременном опорожнении бункера. Использование циклонов рационально при большом объеме образующихся отходов. Недостатком является значительная высота, вызванная способом торможения щепы: трением о стенку циклона при спиралеобразном ее движении, что связано со значительными электрозатратами.

Все более широкое применение находят пылеуловители (фильтры, механические сепараторы, мокрые скрубберы и электрофильтры) с использованием фильтровальных материалов. Новые способы тонкой очистки воздуха прямо в цехе. Эти способы и средства улавливания аэрозолей не удовлетворяют многим предъявляемым к ним требованиям. Тканевые фильтры имеют низкую скорость фильтрации, и их регенерация достаточно затруднена. Войлочные фильтры обычно не очищают, а заменяют на новые; для первичной фильтрации используют гравийные фильтры, которые громоздки и тяжелы. Механические циклонные сепараторы имеют низкую степень очистки; у мокрых скрубберов требования по очистки газов не велики; электрические фильтры достаточно сложны в эксплуатации и недешевы.

В настоящие время нет «идеального» фильтровального материала, отвечающего всем необходимым требованиям, поэтому тот или иной материал используется в наиболее благоприятных для него условиях. Решение этой проблемы приводит ученых всех стран к необходимости более последовательного, основательного исследования и внедрения новых более высокотехнологичных систем очистки воздуха рабочей зоны от пыли. Можно предположить, что одной из следующих стадий увеличения эффективности фильтрования будут исследования материалов липкой поверхности.

К основным факторам, определяющим эффективность улавливания пыли рукавными фильтрами при сохранении номинальной производительности, относятся свойства газового потока, пыли, фильтровального материала и параметры его регенерации. Все технические показатели получают путем лабораторных испытаний фильтров. Первым этапом была разработана лабораторная установка для оценки эффективности липкой поверхности (рисунок 1) и предложена методика исследования.

Исследуемый фильтр 4 закреплен в подвижной рамке 5 , которая подвешена на 8-ми гибких нитях 8. Подвеска на нитях предотвращает передвижение по вертикали и компенсирует аэродинамический момент. Она допускает перемещение только вдоль горизонтальной оси. Силы, возникающие при работе фильтра, будут выводить рамку из положения начального равновесия. Для возвращения ее в исходное положение необходимо поместить груз на одну из чаш, весового приспособления 9. Величина этого груза будет указывать величину реакции фильтра вдоль горизонтальной оси. Для измерения L – секундного объемного расхода потока (м3/сек) служит микроманометр. При помощи аспиратора 6 с аллонжами А1 и А2 производят измерение начальной и  конечной концентрации пыли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1 – коллектор с микроманометром для измерения расхода воздуха; 2 – узел запыления для создания начальной концентрации пыли Сн; 3 – узел соединения неподвижной части и подвижной части; 4 – исследуемый фильтр;
5 – рамка подвески подвижной части; 6 – аспиратор с аллонжами А1 и А2 для измерения Сн и Ск; 7 – пылесос; 8 – нити подвески подвижной системы; 9 – угловые качающиеся рычаги однокомпонентных аэродинамических весов; 10 – жесткое крепление рамки к подвижному воздуховоду

 

Рисунок 1 – Лабораторная установка для оценки эффективности
липкой поверхности

 

 

Методика исследования эффективности улавливания древесной пыли предназначена для выполнения исследования движения и очистки  запыленного воздуха рабочей зоны от пыли в извилистых каналах с липкими стенками. Учитывая, что фильтры широко используются при повышенной запыленности воздуха, целесообразно проводить испытания при запыленности от 0,5 до 1,5 мг/м³.

Концентрация пыли определяется как частное от деления массы пыли, уловленной аллонжем, на объем воздуха, профильтрованного через аллонж за время отбора пробы, а эффективность фильтра по соотношению массовой концентрации пыли в воздухе до и после фильтра. Измерения выполняются на лабораторной установке для оценки эффективности липкой поверхности.

Характеристика погрешности исследования. Граница относительной погрешности во всем диапазоне измерений составляет ± 15% для Р = 0,95.

Предварительно определяется аэродинамическая характеристика чистого фильтра, т.е. зависимость его сопротивления от удельной воздушной нагрузки. Скорость расхода воздуха измеряется микроманометром. Для определения начальной и конечной концентрации служит аспиратор с аллонжами. Эффективность устанавливается путем сравнения концентрации пыли до и после его очистки.

Относительная погрешность измерения (Δ) не должна превышать ±35% в диапазоне до 2,0 предельно допустимых концентраций (ПДК) включительно и ±25% при концентрациях выше 2,0 ПДК.

Исследовав эффективность улавливания пыли липкой поверхностью, разработано устройство улавливания пыли в деревообрабатывающем цехе.

Из существующих систем очистки воздуха рабочей зоны от пыли в основном применяется устройство улавливания пыли, включающие многоступенчатую очистку. Первая ступень очистки – сухой циклон, вторая ступень очистки – рулонный или рукавный тканевый фильтры [1].

Недостатком существующего способа улавливания пыли является низкая эффективность, обусловленная улавливания пыли рулонного фильтра только на 95% или рукавного фильтра на 97%. Остальные частички, не уловленной тонкодисперсной пыли, возвращаются обратно в помещение. В результате чего происходит загрязнение воздуха в рабочей зоне, что влечет за собой вредные условия труда в цехах, повышает пожароопасность производства и требует дополнительных затрат времени и труда на чистку оборудования. Высокая запыленность воздуха приводит к повышению острореспираторных заболеваний.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышение эффективности улавливания тонкодисперсной пыли.

Снижение запыленности воздуха достигается за счет того, что в разработанном устройстве второй ступенью очистки используется кассета рукавного фильтра с липкой поверхности, улавливающая тонкодисперсную пыль. Кассетный рукавный фильтр липкой поверхности изготовлен из стрейч-пленки прозрачного цвета (двуосно-ориентированного полипропилена высокой прочности). Удерживающая сила 5 min/12min, сопротивление растяжению 9 кг, удлинение 110%, липкость <55mm/<45mm.

При прохождении загрязненного частицами пыли воздуха через конструкцию кассетного рукавного фильтра с липкой поверхностью произойдет налипание на стенки фильтра тонкодисперсной пыли за счет сил адгезии. Все это приведет к повышению эффективности улавливания пыли на 98%, соответственно индекс загрязнения атмосферы будет стремиться к нулю.

Устройство улавливания пыли, состоящие из двух ступеней очистки, первая из которых включает сухой циклон, а вторая  ступень очистки состоит из кассеты рукавного фильтра с липкой поверхностью (рисунок 2).

Устройство работает следующим образом. Воздушный поток через входной патрубок 6 поступает в цилиндрический корпус 3. В сухом циклоне 4 под действием центробежных сил крупные частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса 3, теряют скорость и спадают в бункер пылесборник с совком 7. Мелкие частички улавливаются в установленной кассете рукавного фильтра с липкой поверхностью 5. В результате очищенный воздух, проходя через вентилятор 1 с электродвигателем 2, выбрасывается наружу сверху корпуса агрегата.

 

 


 

1 – вентилятор, 2 – электродвигатель вентилятора, 3 – корпус, 4 – сухой
циклон, 5 – кассета рукавного фильтра с липкой поверхностью, 6 – входной патрубок, 7 – бункер-пылесборник с совком

 

Рисунок 2 - Устройство улавливания пыли

 

 

Технические характеристики составляющих устройств приведены в таблице 1.

При работе устройства улавливания пыли происходит осаждение пылевых частиц на липкой поверхности фильтровального материала. Пыль осаждается на липкой поверхности в результате инерционных сил, броуновской диффузии, непосредственного налипания и в меньшей степени электрических сил притяжения пылинок к поверхности. В начальный период работы устройства улавливания тонкодисперсной пыли по мере запыления чистого фильтровального материала на липкой поверхности возникают пылевые наросты. Поэтому, чтобы указать срок эксплуатации кассетного фильтра липкой поверхности, было получено следующее определение. Время эксплуатации кассетного фильтра с липкой поверхностью прямо пропорционально числу частиц в единице площади фильтра, массе всех частиц и обратно пропорционально интенсивности распространения пыли.

Таблица 1 – Техническая характеристика

 

Тип устройства

 

Устройство
улавливания пыли

Вентилятор

FUA-3000/СП

Электродвигатель

тип

АИР71В2У3

мощность, кВт

1,1

частота вращения, об/мин

2800

Производительность при работе без сети, м3/час

1500

Эффективность пылеулавливания для пылей
III группы дисперсности, %

98

Допустимая концентрация пыли в очищаемом воздухе, мг/м3

600

Максимальное аэродинамическое сопротивление
устройства при номинальной производительности, Па

1400

Масса устройства в сборе с вентилятором без упаковки, кг, не более

80

Максимальные габаритные размеры
(выс × дл ×шир), мм

2030 × 670 × 670

Площадь фильтрования, м2

4,4

Максимально допустимая температура фильтруемых газов, ºС

60

 

, с,                                                        (1)

где N – количество частиц оседающих на поверхность; m – масса всех частиц; S – площадь липкой поверхности; J – интенсивность распространения пыли.

Теоретическое обоснование эффективности улавливания пыли из запыленного потока воздуха установило зависимость отношения изменения импульса силы к начальному импульсу от изменения интенсивности распределения запыленного потока, которое представлено следующим образом: изменение количества движения в выделенном контуре есть разность между втекающим  и вытекающим  количествами движения, и на основании теоремы импульсов, уравновешивается импульсом суммы активных сил Ракт  и сил реакций R:

,                            (2)

где - малый промежуток времени, сек.

Проектируя векторное уравнение (2) на ось абсцисс Х декартовой системы координат, получаем:

 или                (3)

где  - плотность потока воздуха до фильтра при начальной концентрации пыли Сн и после него с конечной концентрацией пыли Ск, мг/м3; - средняя по количеству движения скорость потока, м/с; L – секундный объемный расход потока, м3/сек; Фх = Ф - суммарный секундный импульс действующих сил.

Если взять и разделить обе части уравнения (3) на объем воздушного потока V, то получим следующую зависимость:

,                                       (4)

где первая составляющая левой части уравнения (4) представляет собой интенсивность  пылевыделения от технологического процесса обработки древесины, которую следует обозначить Jн; вторая составляющая представляет собой интенсивность на расстоянии r от источника Jr.

                                                (5)

                                              (6)

где Сн - начальная запыленность у источника пылевыделения при технологических операциях деревообработки, мг/м2∙с; <V> - средняя скорость воздушного потока, м/с; S - поверхностная площадь источника, м2.

Интенсивность распространения запыленного потока воздуха на расстоянии определяется по выражению:

                           (7)

где k - коэффициент рассеяния или распространения тонкодисперсной пыли в атмосферном воздухе, мг/м4; r - расстояние отбора проб на запыленность воздуха рабочих зон, м.

Коэффициент рассеяния древесной пыли определяется по формуле:

                                                        (8)

где Δс - изменение концентрации на расстоянии Δr, мг/м3c = (c2 c1); с - начальная концентрация древесной пыли, мг/м3; Δr - разность расстояния, которая определяется как Δr = (r2r1).

Подставим в (5) формулы (6), (7) и получим следующие выражение:

                  (9)

                            (10)

Выражение (10) устанавливает зависимость отношения суммарного импульса к импульсу втекающего потока запыленного воздуха, изменяется по экспоненциальному закону от коэффициента рассеяния и зависит пропорционально от сечения, скорости и запыленности потока воздуха. Полученное выражение более точно позволяет устанавливать степень очистки воздуха в зависимости от расстояния источника пылевыделения.

Опытно-промышленные испытания устройства улавливания пыли позволили снизить запыленность воздуха рабочих зон до предельно-допустимых концентраций в цехах деревообрабатывающей промышленности. Вычислив индекс загрязнения атмосферы ИЗА = Сх / СПДК, определили, что Сх > СПДК  (ИЗА > 1), а значит Мк > МПДВ, т.е. коэффициент очистки циклона Ц (η = 83,4%) недостаточен. Для увеличения эффективности улавливания пыли было применено устройство кассетного рукавного фильтра с липкой поверхностью, эффективность пылеулавливания которого составляет 98%.

Абсолютная погрешность составляет 30,5, т.е. СН = 4893 ± 30,50,95 мг/м3.

Экологический ущерб, наносимый предприятием от
загрязнения воздуха рабочей зоны пылью

Существующее положение с использованием установленых систем очистки:

 тенге/год.

Перспектива с учетом использования разработанного устройства улавливания пыли:

тенге/год;

 усл.т/год;

 тенге/год.

Расчет предотвращенного ущерба П от загрязнения атмосферы дает возможность оценить общую экономическую эффективность капитальных вложений Э в природоохранные мероприятия, общий экономический эффект на 1 тенге капитальных вложений в них и чистый экономический эффект [58].

Пусть на мероприятия, позволяющие снизить запыленность воздуха рабочей зоны деревообрабатывающего предприятия от одного станка, необходимо затратить капиталовложений К = 5800 тенге, а дополнительные эксплуатационные расходы составят С = 4200 тенге.

Теперь вычислим:

- экономический результат мероприятий

Р = П + ΔД = 6397,44 + 2400 = 8797,44 тенге;

- приведенные затраты на очистку воздуха рабочей зоны от древесной пыли

З = К∙Ен + С = 5800∙0,12 + 4200 = 4896 тенге,

где Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

- общая экономическая эффективность капиталовложений на мероприятия, позволяющие снизить запыленность воздуха рабочей зоны до нормативного значения

;

- общий экономический эффект на 2 тенге затрат

;

- чистый экономический эффект при работе одного станка деревообработки

 тенге.

Общая экономическая оценка эффективности внедрения природоохранных мероприятий позволяет обосновать выбор технического решения, снижающего запыленность воздуха рабочих зон деревообрабатывающих предприятий и обосновать целесообразность проведения технического перевооружения действующих предприятий или отдельных его производств.

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В диссертационной работе изложено научно обоснованное техническое решение по снижению запыленности воздуха рабочих зон деревообрабатывающих предприятий, позволяющее обеспечить нормативные условия труда.

Основные научные результаты, практические выводы и рекомендации, полученные в диссертации, заключаются в следующем:

1. На основании проведенного анализа современного состояния воздуха рабочих зон деревообрабатывающих предприятий дана комплексная оценка загрязнения воздуха. Рассмотрены существующие конструкции промышленных фильтров, проанализированы перспективы развития фильтровальных материалов.

2. Предложена методика лабораторного исследования липкой поверхности.

3. Получена формула, позволяющая определить время эксплуатации фильтра в зависимости от числа частиц, массы всей пыли, площади липкой поверхности и интенсивности распространения пыли.

4. Разработано устройство улавливания пыли, состоящие из двух ступеней очистки, первая из которых включает сухой циклон, а вторая ступень очистки состоит из кассеты рукавного фильтра с липкой поверхностью. При прохождении загрязненного частицами пыли воздуха через конструкцию кассетного рукавного фильтра с липкой поверхностью происходит налипание на стенки фильтра тонкодисперсной пыли за счет сил адгезии. Все это приведет к повышению эффективности улавливания пыли на 98%, соответственно индекс загрязнения атмосферы будет стремиться к нулю.

5. Установлена зависимость отношения изменения импульса силы к начальному импульсу от изменения интенсивности распределения запыленного потока. Полученное выражение более точно устанавливает степень очистки воздуха в зависимости от расстояния источника пылевыделения.

6. Полученные результаты исследования могут быть внедрены в учебный процесс институтов и использованы при проведении лекционных, лабораторных занятий, выполнении курсовых и дипломных проектов по курсу «Охрана труда».

7. Разработанное устройство улавливания пыли внедрено в деревообрабатывающем цехе ТОО Меркур Строй Сервис.

В целом, подытоживая вышесказанное, следует дать краткую характеристику диссертационной работы.

Оценка полноты решения поставленных задач. Поставленная цель работы достигнута, задачи исследования решены, результаты исследования доведены до внедрения.

Разработка рекомендации исходных данных по конкретному использованию результатов. Результаты исследования необходимы промышленным предприятиям при различных технологических процессах
обработки древесины для снижения запыленности воздуха рабочих зон, создания благоприятных условий труда, предотвращения ситуаций пожаро- и взрывоопасности.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Чистый экономический эффект при работе одного станка деревообработки от внедрения устройства улавливания пыли составил 3901,44 тенге.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. В работе впервые разработано устройство улавливания пыли для снижения запыленности воздуха рабочих зон деревообрабатывающих предприятий. Получена формула, позволяющая определить время эксплуатации фильтра в зависимости от числа частиц, массы всей пыли, площади липкой поверхности и интенсивности распространения пыли. Установлено зависимость отношения изменения импульса силы к начальному импульсу от изменения интенсивности распределения запыленного потока. Полученное выражение более точно устанавливает степень очистки воздуха в зависимости от источника выделения пыли. Аналогичные работы отсутствуют в Казахстане.

 

 

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

 

1.            Онгаров С.Т., Сыздыкова А.Н. Проблемы глобального загрязнения / Сб. тр. междунар. научно-практической конф. - Алматы: КазГАСА, 2002 – 10-14c.

2.            Серкин В.Т., Сыздыкова А.Н. Приложение интегрального метода Эйлера к задаче фильтрования запыленного воздуха / Вестник КазГАСА, 2004.- № 3-4(13-14).

3.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. THE INVESTIGATION OF THE EFFECTIVENESS OF FILTERING THE DUST CONTENT AIR / Труды седьмой международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности», 2005.

4.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Оценка эффективности пылеулавливания / Вестник НИИСТРОМ-ПРОЕКТА, 2006. № 3 (9) – 94-96c.

5.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Система управления безопасности охраны труда / Вестник НИИСТРОМПРОЕКТА, 2006. № 3 (9) – 96-98c.

6.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Аналитическое изменение импульса сил запыленного потока в зависимости от интенсивности пылевыделения / Труды девятой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности (охрана труда, экология, валеология, защита человека в ЧС, токсикология, экономические, правовые и психологические аспекты БЖД, логистика)», 2007 – 91-94c.

7.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Оценка эффективности обеспыливания загрязненного воздуха / Труды восьмой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности (охрана труда, экология, валеология, защита человека в ЧС, токсикология, экономические, правовые и психологические аспекты в БЖД, логистика)», 2006 – 189-192c.

8.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Эффективность фильтрующих материалов / Труды восьмой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности (охрана труда, экология, валеология, защита человека в ЧС, токсикология, экономические, правовые и психологические аспекты в БЖД, логистика)», 2006 – 103-107c.

9.            Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Дистанционный экологический и инженерный мониторинг / Труды восьмой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности (охрана труда, экология, валеология, защита человека в ЧС, токсикология, экономические, правовые и психологические аспекты в БЖД, логистика)», 2007 – 95-99c.

10.        Жараспаев М.Т., Сыздыкова А.Н. Предварительный патент № 18609  на изобретение Устройство улавливания пыли от 05.05.2007.
 ТҮЙІНДЕМЕСІ

 

Сыздықова Аида Нұрланқызының

 

Ағаш өңдеуші кәсіпорындардың жұмыс аймағында ауаның шаңдануын төмендету

 

Мәселенің өзектілігі. Еңбек қауіпсіздігі – жұмысшыларға кері әсер етуші өндірістік факторларды анықтайтын және олардың алдын алуды зерттейтін кешенді әуметтік-техникалық ғылым. Жұмыс үрдісіндегі  адам,өндіріс аймағы, адам мен өндіруші құралдар арасындағы қарым-қатынастар және технологиялық үрдістер оның басты зерттеу нысаны болып табылады.

Ағаш өңдеу цехінде өндіру үрдістері ауаның шаңдануын азайтуға қолданылатын құралдарға қарамастан  жоғары шаң түзілумен және шаң бөлінуімен сипатталады. Осы замандағы қоғамның түйінді мәселесінің бірі - жұмыс аймағының ауасын ластану көздерінен зиянды қорғау болып табылады.

Осыдан, шанды ұстау құралдарын жетілдірумен балансталған технологиялық үрдістердің дамуы, жұмыс аймағындағы ауаның зиянды заттармен ластануының алдын алуды немесе оларды  белгілі бір мөлшерге дейін азайтуға мүмкіндік туғызады. Тек осы кезде ғана, жұмыс аймағының ауасы жұмыс істеуге ыңғайлы жағдайда болады. Сондықтан, шикізатты қайта өңдеуге бағытталған әртүрлі технологиялық үрдістер кезінде жұмыс аймағы ауасының шаңдануын төмендетуге бағытталған ғылыми зерттеулер өзекті болып келеді.

 

Жұмыстың мақсаты.  Ағаш өндеу технологиялық үрдістері кезінде жұмыс аймағы ауасының жағдайын бағалау және талдау негізінде, ағаш өңдеу кәсіпорыны цехының шаңдануын төмендетуіне мүмкіншілік беретін әдісті жетілдіру.

 

Жұмыс жүргізу тәсілі: Жұмыста кешенді зерттеу әдісі қолданылған, оның құрамына шаңданған ауа ағынының пневмокөлігі және желдетпесі ғылыми-техникалық әдебиетін бағалау және талдау, ағаш өңдеу кәсіпорындарының шаңдануын азайту тәжірибелік әдістерін талдау, ағаш өңдеу цехында шаң ұстау құрылғысын жетілдіру, қазіргі кездегі бақылау-өлшегіш құралдарын қолдану арқылы беті жабысқақ сүзгінің тиімділігін зертханалық зерттеу, аэрогазодинамика негіздерін қолданып аналитикалық зерттеулер мен теориялық дәлелдеу, зерттеу-өнеркәсіптік сынау мен тәжірибелік нәтижелерді өңдеу, сондай-ақ жетілдірілген шаң ұстау құрылғысын енгізудің экономикалық тиімділігін бағалаудың салыстырмалы есептеуі кіреді.   

 Жұмыстың  нәтижесі бойынша келесілерді атап өтуге болады:

-                   беті жабысқақ кассет сүзгіні пайдалану уақыты сүзгінің бірлік ауданындағы бөлшектер санының жалпы массасына тура пропорционал және шаңның таралу интенсивтілігіне кері пропорционал;

-                   жиынтық импульстің шаңданған ауаның кіру ағынының импульсіне қатынасы таралу коэффицентінен экспоненциалды заңға сәйкес өзгереді және ауа ағыны шаңдымғына, жылдамдығына, қимасына пропорционалды бағынады.

 

Негізгі құрылымдық, технологиялық және техника- эксплуатациялық сипаттамалар:

Жетілдірілген шаң ұстау құрылғысы тазартудың екі сатысынан тұрады. Құрылғының екінші тазарту сатысында жіңішке дисперстік шаңды ұстайтын беті жабысқақ сүзгінің кассетасын қолдану есебінен техникалық нәтижеге жеткізіледі.   Беті жабысқақ сүзгінің кассетасы стрейч пленкадан (полипропилен) жасалған. Ұзаруы - 110 %, созылу кедергісі – 9 кг, жабысқақтығы <55мм/<45мм.

Сүзгінің пайдалану уақытын анықтауда негізгі технологиялық сипаттамалар болып бірлік аудандағы бөлшектердің масасы және шаңның таралу интенсивтілігі табылады, шаң бөліну көзінің тазару дәрежесін анықтау үшін – ауа ағынының шашырау коэффициентін, қимасын, жылдамдығы мен шаңдануын білу қажет.

 

Ғылыми-зерттеу жұмысының енгізу дәрежесі: Зерттеу нәтижесін тәжірибе - өндірістік тексеру ағаш өңдеу цехында жүргізілді. Шаң ұстау құрылғысы өнертабысына 05.05.2008 жылғы № 18609 алдын-ала патенті алынған. Жұмыс аумағы ауасының шаңдануының төмендеуі 98 % құрады, атмосфераның ластану индексі бірден аспайды, бұл шектік қосылым нормаларына сәйкес. Диссертациялық жұмыста ұсынылған тәуелділіктер шаң бөліну көзінен арақашықтыққа байланысты тазарту дәрежесін   және сүзгінің қолдану уақытын дәл анықтауға мүмкіндік береді.

 

Қолдану аумағы: жұмыс аймақтарында жоғары ауа шаңдануымен сипатталатын, ағаш өңдеу технологиялық процестері кіретін өнеркәсіп салалары.

 

Жұмыстың экономикалық тиімділігі: «Меркур Құрылыс Сервис» ЖШС ағаш өңдеу цехына шаң ұстау құрылғысын енгізу нәтижесі бойынша күткен әлеуметтік-экономикалық нәтижесінің есептеуі жүргізілді. Бір ағаш өңдеу қондырғының жұмыс істеу кезінде таза экономикалық нәтиже 3901,44 теңгені құрайды.

 

Ғылыми зерттеудің дамуы туралы болжамдық ұйғарым:

Шаң ұстау құрылғысы технологиялық ағаш өңдеу өндірісіне енгізілуі мүмкін, сондай-ақ институттың оқу үрдісінде және дәріс, зертханалық сабақтарды өткізу барысында, курстық және дипломдық жобаларды орындау кезінде «Еңбек қауіпсіздігі»  пәнінде пайдаланылады

 

 

RESUME

 

Sysdykova Aida Nurlanovna

 

The Reduction of Dust in air at working places of woodworking enterprise.

It is a relevance of problem. Protection of labor is a complex social science. There are many factors are affecting negatively to workers. This is finding and researching those factors and developing methods of preventing them. The main objects in research are human in working process, connection of human with industrial equipment and technological processes.

Industrial processes in plant of woodworking enterprise are characteristic with highest dust formation and release, even with using of equipment for dust laying air. The main problem of modern society is protection of air in working plants from exceeding pollution. The way is to decrease emission from source of harmful substances.

Developing of industrial processes balanced with developing of means of dust arrest will make possible to prevent emissions of harmful substances at the working plant or minimize it to acceptable standards.  Only this way air in a working plant could be more favorable for working environment.  Therefore science researches directional to decrease dustiness at working plants with different technological processes of raw material reduction are urgent.

The aim of thesis. It is needed to develop mean this makes enable to decrease dustiness of workshops of woodworking enterprises bases on done test and estimation of condition of air of working plants of woodworking industrial processes.

Method used in thesis: it is used complex method of research in thesis. This includes test and review of scientific and engineering literature of ventilation and pneumatic transport of dusted air streams, test of practical methods of decreasing of dustiness of woodworking enterprises, developing of hardware for dust collecting in woodshop, laboratory research  of effectiveness of dust arrest by filter with adhesive surface with using of modern control-measuring equipment, analytical research and theoretical justification with theory of aero gas dynamics, pilot industrial test and experimental results processing, as well as calculating of comparative evaluation of economical effectiveness of implementation of developed hardware of dust arrest.

Main thesis results:

-         operating time of cassette filter with adhesive surface is direct proportional to numbers of particles in unit of filter’s area, the whole mass of particles and in inverse proportion to intensity of dust spreading;

-         relation of summary impulse to impulse of inflowing dusted air change in accordance with exponential law from dispersion factor and depend on proportional to section, speed and dustiness of dust flow.

Main constructive, technological and operational characteristics: developed dust arrest hardware consists of two cleaning degrees.  Technical result reached at the cost of using cassette bag filter with adhesive surface for second cleaning degree collecting fine dust. Cassette bag filter with adhesive surface is produced from polypropylene. Stretching 110%, tensile strength 9 kg, adhesive <5mm/<45mm.

Main industrial characteristics for determining operating time of filter are mass of particles in unit of area and intensity of dust spreading, for determining degree of clean of dust discharge source are coefficient of dispersion, section, speed and dustiness of air flow.

Degree of implementation of research work: it was done pilot industrial test of research results in a woodshop. It was done and approved preliminary patent № 1809 from 05.05.2007 for invention of dust arrest hardware. Effectiveness of decrease of dustiness of air in a working plant is 98%, index of atmospheric pollution is not more one. That is meeting with requirements of maximum allowable concentration. Determined dependences offered in thesis give possibilities to determine exact time of operation life of filter and determine degree of cleaning in accordance to distance of dustiness source.

Application field: sectors of industry included industrial processes of woodworking characterized with high level dustiness of air in working plants.

Economical effectiveness of thesis: in accordance with results of implementation of dust arrest hardware in woodshop of  Mercur Story company. It was done calculation of waiting social-economical effect. Clear economical effect of one woodworking machine is 3901,44 tenge.

Prognoses of development of researched object:  dust arrest hardware could be implement in industrial woodworking manufactory and determinate dependence in educational process of institutes in lectures, laboratories and diplomas in course of protection of labor. 

 


Подписано в печать                 .2008 г.

Формат 60х84 1/16. Бумага ксероксная.

Объем        п.л. Тираж 100 экз.

 

 

Издание  Казахского национального технического
университета им. К.И. Сатпаева

Издательский центр КазНТУ им. К.И. Сатпаева, г. Алматы, ул. Ладыгина, 32