Раздел: Средства повышения безопасности технических систем и технических процессов.

Вопрос. Опишите способы защиты от вредных веществ, содержащихся в воздухе. Привести схемы устройств и объяснить принцип работы всех видов систем искусственной вентиляции. Объяснить, как осуществляется естественный воздухообмен и каковы недостатки этой системы вентиляции.

Воздух представляет собой физическую смесь различных газов, образующих атмосферу Земли. Чистый воздух –это смесь газов в относительно постоянном объемном отношении: азот – 78,09%, кислород – 20,95 %, аргон – 0,93 %, диоксид углерода – 0,03 %. Кроме того, воздух содержит незначительное количество других газов (водород, озон и оксиды азота). Плотность воздуха при 0ºС и давлении 760 мм рт. ст. составляет 1,293 г/л. содержание паров воды в воздухе может достигать четырех объемных долей в процентах в зависимости от конкретных условий, влияющих на состояние окружающей среды и характера деятельности человека.

Для эффективной трудовой деятельности необходимо обеспечение требуемой чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий. В результате производственной деятельности в воздушную среду могут поступать различные вредные вещества. Вредное вещество – это вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в последующие сроки жизни настоящего и будущего поколения.

Все вредные вещества по характеру воздействия на человека можно разделить на две группы: токсичные и нетоксичные.

Токсичные вещества, как правило, вступают во взаимодействие с организмом человека, вызывая различные отклонения в состоянии здоровья работающего.

Нетоксичные вещества в большинстве своем оказывают раздражающего действия на слизистые оболочки дыхательных путей, глаза и кожу работающих.

Условно по физиологическому действию на человека токсичные вещества могут быть разделены на четыре группы:

- раздражающие, которые действуют на дыхательные пути и слизистую оболочку глаза;

- удушающие, нарушающие усвоение кислорода тканями;

- соматические яды, которые вызывают нарушение деятельности всего организма или отдельных его систем;

- вещества, оказывающие наркотическое действие.

Наиболее распространенные вредные факторы на машиностроительных заводах: пыль и различного рода происхождения тонкодисперстные аэрозоли. Тонкодисперстнаяя пыль, проникая в легкие, вызывает различные заболевания – пневмокониозы. При работе в атмосфере, содержащей пыль диоксида кремния, у работающих развивается одна из тяжелых форм пневмокониоза – силикоз. Особую опасность представляет воздействие на работающих пыли бериллия или его соединений. Оно вызывает очень тяжелое заболевание – бериллиоз.

Причины выделения пыли на предприятиях машиностроения связаны с прцессами механической обработки хрупких материалов, дроблением, транспортировкой сыпучих материалов и др. воздействие пыли на человека зависит от ее токсичности, дисперсности и концентрации в воздушной среде.

Пыль бывает крупнодисперсной, среднедисперсной и мелкодисперсной.

Пыли и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы вещества – дисперсные системы – аэрозоли. Аэрозоли делят на пыль, дым и туман.

Содержание вредных веществ в воздухе регламентируется ГОСТ 12.1.005 – 88 «ССБТ.

Общие санитарно – гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и СНиП ОНТП, отраслевыми правилами. В соответствии с ГОСТ 12.1.007 – 76, по степени

воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

1-й – чрезвычайно опасные (ПДК < 0,1 мг/м³);

2-й – высокоопасные (ПДК 0,1 – 1,0 мг/м³);

3-й – умеренно опасные (ПДК 1,1 – 10,0 мг/м³);

4-й – малоопасные (ПДК >10,0 мг/м³).

 

Содержание вредных веществ (мг/м³) в воздухе не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК). Содержание вредных веществ в воздухе, поступающем в производственное помещение, не должно превышать 0,3 ПДК, установленных для рабочей зоны производственных помещений.

Выбросы в атмосферу воздуха, содержащего вредные вещества, следует предусматривать и обуславливать расчетом так, чтобы концентрация их не превышала норм предельно допустимых выбросов (ПДВ), указанных в ГОСТ 12.1.005 – 88. В противном случае требуется очистка выбросов.

Контроль загазованности воздушной среды осуществляется следующими методами: лабораторными, экспрессными и индикаторными.

Лабораторные методы заключаются в отборе проб воздуха на производстве и в их анализе в лабораторных условиях. Для быстрого решения вопроса о степени загрязнения воздушной среды производственного помещения пользуются универсальными газоанализаторами (УГ), работа которых основана на цветных реакциях в небольших объемах высокочувствительной жидкости или твердого вещества – носителя, пропитанного индикаторами. Вещество помещают в стеклянную трубочку, через которую пропускают определенный объем исследуемого воздуха; о количестве вредного вещества судят по длине окрашенного столбика, сравнивая его со специально проградуированной шкалой (экспрессный метод). Индикаторные методы применяются для обнаружения высокоопасных веществ (ртути, цианистых соединений и др.) с их помощью можно быстро выполнять качественные анализы.

Контроль запыленности воздуха промышленных предприятий обычно осуществляется методом определения массы пыли в сочетании с определением размеров частиц (дисперсности) пыли.

Метод основан на принципе определения увеличения массы при пропускании через фильтр исследуемого воздуха определенного объема. Разница в массе фильтра до и после протягивания запыленного воздуха характеризует содержание пыли в объеме протянутого воздуха.

Дисперсность пыли определяется счетным методом с помощью прибора АЗ – 5 при малых концентрациях пыли, а при больших концентрациях с использованием индикаторов.

Контроль параметров микроклимата включает контроль температуры, влажности, скорости движения воздуха, интенсивности теплового излучения.

Для измерения температуры в условиях теплового излучения применяют парный термометр, состоящий из двух ртутных термометров(один – с зачерненной поверхностью, второй – с слоем серебра).

Относительную влажность воздуха измеряют психрометром. Простейший из них (психрометр Августа) состоит из двух термометров – сухого и смоченного (влажного). У влажного (конец марли опущен в стаканчик с водой) температура ниже, поскольку вода, испаряясь, отнимает теплоту. Для более точных измерений применяют психрометр Ассмана. Здесь охлаждение второго термометра осуществляется встроенным вентилятором.

Для поддержания требуемых параметров чистоты воздух и микроклимата производственного помещения применяют различного вида вентиляции.

Вентиляция - это организованный воздухообмен, заключающийся в удалении из рабочего помещения загрязненного воздуха и подаче вместо него свежего наружного(или очищенного) воздуха. В зависимости от назначения вентиляция может быть приточной и вытяжной. Вытяжная вентиляция служит для удаления из помещения загрязненного воздуха и выброса его за пределы цеха или корпуса, а приточная – для подачи в помещение чистого воздуха в замен удаленного.

В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция может быть естественной (аэрация) и механической.

 

Естественная вентиляция осуществляется за счет разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха (тепловой напор) или действия ветра (ветровой напор). Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной. Наиболее распространенным видом, организованной вентиляции является аэрация (рис 1).

 

При этом воздух попадает в зоны Iи II в места с наименьшим выделением вредных веществ, влаги или тепла (на высоте 1,2 – 1,5 м над полом) и удаляется из наиболее загрязненных зон III. В зимнее время наружный воздух подается через верхний ярус створок в стенах на высоте 5 – 7 м с таким расчетом, чтобы, опускаясь до рабочей зоны, он успел нагреться.

При неорганизованной естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет вытеснения наружным холодным воздухом через окна, щели и двери теплого воздуха.

Естественная вентиляция экономична, проста в эксплуатации, но имеет существенные недостатки: во – первых, применима в основном там, где нет больших выделений вредных веществ; во – вторых, приточный воздух поступает в производственные помещения необработанным: не подогревается, не увлажняется и не очищается от вредных примесей.

Механическая вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. При механической вентиляции воздухообмен достигается за счет напора, создаваемого центробежными или осевыми вентилятором. В зависимости от способа создания воздухообмена различают местную и общеобменную механическую вентиляцию (по месту действия). Эта вентиляция применяется, когда вредные вещества, теплота, влага выделяются равномерно по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция, улавливающая вредные вещества в местах их выделения, позволяет значительно сократить воздухообмен в помещении. На производстве часто устраивают комбинированные системы вентиляции (общеобменную с местной, общеобменную с аварийной и т. п.)

Установки приточной, вытяжной и приточно – вытяжной механической общеобменной вентиляции схематично представлены на (рис 2).

 

 

Для удаления загрязненного горячего и холодного воздуха с рабочих мест (гальванических ванн, нагревательных печей, зон заточки станков, зон сварки и т.п.) применяются различные виды местных вентиляционных установок.

Воздушные души применяются в основном для нормализации условий труда на постоянных рабочих местах, характеризуемых воздействием лучистого тепла на работающих, которое составляет350 Дж.м²с и более. Температуры и скорости движения воздуха, которые должны обеспечивать приточные струи, следует принимать по ГОСТ 12.1.005 – 88, а расчетные параметры наружного воздуха по СН и П 2.04.05 – 91.

Особенно широкое применение воздушные души находят в цехах со значительными тепловыделениями: сталеплавильных, кузнечных, прессовых, прокатных и прочих. Приточная струя, выходящая из душирующего патрубка, должна быть направлена на облучаемые поверхности работающего. Воздушные души можно использовать и для удаления газообразных,вредных веществ из зоны, в которой располагается работающий.

Воздушные завесы применяются для исключения поступления холодных масс воздуха при наличии в зданиях в течение длительного времени открытых проемов. Воздушные завесы бывают с подогревом или без подогрева воздуха.

В соответствии с СНиП 2.04.05 – 91 воздушные завесы создаются у ворот, открывающихся чаще пяти раз или не менее, чем на 40 мин в смену, а также у открытых технологических проемов отапливаемых зданий и сооружений с расчетной температурой наружного воздуха для холодного периода года - 15ºС и ниже при отсутствии тамбуров и шлюзов. Воздушные и воздушно – тепловые завесы следует расcчитывать так, чтобы во время открывания ворот, дверей и технологических проемов в холодный период года температура воздуха в помещениях на постоянных рабочих местах была не ниже: 14ºС – при легкой физической работе; 12ºС – при работе средней тяжести; 8ºС – при тяжелой работе.

При отсутствии постоянных рабочих мест вблизи ворот, дверей и технологических проемов допускается понижение температуры воздуха в этой зоне при их открывании до 5ºС. Температура воздуха, подаваемого воздушно – тепловыми завесами, должна быть не более 50ºС для наружных дверей 70ºС для ворот и технических проемов.

На ряду с воздушными душами для обеспечения требуемых параметров воздушной среды могут использоваться воздушно – струйные ограждения рабочих зон. Несколько схем воздушно – струйных укрытий приведены на рис.3

 

 

Схемы на(рис 3, а, б) рекомендуются, когда условия окружающей среды неблагоприятны для работающего и воздух помещения содержит загрязняющие вещества. Эти схемы используются для ограждения рабочих площадок, когда площадь обслуживаемой зоны не превышает 8 м². При больших размерах такая необходимость отпадает.

В схеме на (рис.3 в), рекомендуемой для местного, воздушного отопления рабочих мест, в ограждаемую зону поступает воздух возвратного потока от подаваемых только периферических струй; на схемах рис.3 а и б - от центральных и периферических струй.

Вытяжные зонты применяются для улавливания потоков вредных выделений с плотностью, которая меньше плотности окружающего воздуха. Основные схемы расположения зонтов над источниками тепла приведены на рис. 4.

 

Для эффективной работы зонта объем воздуха, удаляемого через него, должен превышать количество воздуха, переносимое конвективной струей, которая образуется над источниками тепла на уровне расположения зонта.

Для локализации вредных примесей, увлекаемых конвективными струями, когда более полное укрытие источников вредных выделений невозможно по условиям техпроцесса, применяются отсасывающие панели. Панели располагают сбоку от источника вредных выделений вертикально или наклонно. Нижнюю кромку всасывающих отверстий вертикальной панели помещают обычно на уровне верхней границы источника тепловыделений. Расстояние от панели до источника должно быть не больше ширины источника. Длину панели принимают в 1,2 раза больше, чем длина источника.

Схема применения вертикальных панелей приведена на рис. 5

 

Бортовые отсосы применяются для удаления вредных выделений с поверхности растворов, когда по условиям ведения технологического процесса невозможно устройство полных укрытий. Особенно широкое распространение бортовые отсосы получили в гальванических цехах (травление и металлопокрытия). По конструктивному исполнению бортовые отсосы бывают обычными, когда щели расположены в горизонтальной плоскости, параллельной зеркалу ванны. Схемы бортовых отсосов, кроме кольцевой, приведены на (рис. 6).

 

 

Принцип действия бортового отсоса заключается в том, что при всасывании воздуха в щели отсоса под зеркалом ванны формируется воздушный поток, который настилается на его поверхность и удаляет выделяющиеся вредные вещества.

Вентилирующие камеры применяются для локализации вредных выделений при окраске изделий, при выполнении сварочных работ и подобных производственных операций. Камеры представляют собой выгороженные части помещения, оборудованные вытяжной или приточно - вытяжной вентиляцией. В последнем случае камеры позволяют обеспечить не только благоприятные условия труда, но и требуемые технологические параметры воздуха.

В зависимости от характера технологического процесса камеры бывают тупиковыми или проводными с горизонтальным или вертикальным движением воздуха в них. При горизонтальном движении воздуха человек находится снаружи, при вертикальном движении – внутри камеры (воздух идет сверху вниз).

Станки, на которых обработка материалов сопровождается интенсивным пылевыделением, оборудуются кожухами – воздухоприемниками или защитно – обеспыливающими кожухами. Кожухи устанавливают, например, у заточных и шлифовальных станков с абразивными кругами, у фрезерных и токарных станков при обработке хрупких и пылящих материалов, у деревообрабатывающих станков (рис.7).

 

 

Защитный кожух выполняется обычно из листовой стали толщиной 2 – 3 мм. рабочее отверстие кожуха должно быть минимальным по условиям технологического процесса и расположенным навстречу основному факелу отходов. Подробно конструкции кожухов воздухоприемников рассмотрены в рекомендациях: «Рекомендации по расчету воздушно – струйных ограждений источников вредных выделений АЗ 764 «, - М; ГПИ «Сантехпроект»,1977.

Для предотвращения поступления пыли в производственные помещения от мест перегрузки пылящих материалов, дробилок, очистных барабанов, грохотов применяются аспирируемые укрытия. В укрытии поддерживается разрежение, обеспечивающее поступление воздуха через неплотности, что, в свою очередь, препятствует распространению пыли.