Промышленная пыль

Промышленной пылью называются мельчайшие частицы твердых веществ, способные длительное время находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Источниками пылеобразования в производственных условиях явля­ются все технологические процессы, связанные с дроблением, истиранием, просеиванием, перемешиванием, сортировкой, и транспортировкой измель­ченных материалов.

Дисперсная система, состоящая из смеси газов и твердых частиц, называется аэрозолем. Слой пылевых частиц, осевших на ограждающую по­верхность производственных помещений и на оборудование, называют аэро­гелем.

По роду, входящего в состав пылинок вещества, пыль делится на орга­ническую растительного (древесная, хлопковая, табачная и т.д.), животного (костяная, пуховая, шерстяная) происхождения и пластмасс, неорганическую (металличе­ская, минеральная) и смешанную.

По характеру воздействия на человеческий организм различаются токсические (кварцевая, свинцовая, табачная) и нетоксические (древесная, мучная, известковая) виды пыли. Некоторые пыли, особенно растительного и животного происхождения, хотя и относятся к нетоксическим, могут вызы­вать в человеческом организме тяжелые аллергические реакции.

По размерам пылевых частиц пыль подразделяется на:

· видимую - частицы крупнее 10 мкм;

· микроскопическую - от 10 до 0,2 мкм;

ультрамикроскопическую - мельче 0,2 мкм.

Степень воздействия промышленной пыли на организм зависит от:

· химического состава и происхождения;

· концентрации и времени воздействия;

· размеров и формы пылевых частиц;

· растворимости в физиологических жидкостях;

· радиоактивности;

· электрозаряженности пылинок;

· индивидуальных особенностей организма;

· сочетания с воздействием других факторов условий труда.

Присутствие пыли в промышленной атмосфере затрудняет дыхание и вызывает ускоренную утомляемость работающих. Ухудшая видимость на ра­бочих местах, повышенная запыленность атмосферы провоцирует возникно­вение травмоопасных ситуаций. Загрязняя кожные покровы и слизистые обо­лочки глаз, пыль является причиной профзаболеваний кожи (гнойные абс­цессы, дерматиты, экземы) и зрительных органов (конъюктивит,). Промышленная пыль может вызвать возникновение или обострение за­болеваний верхних дыхательных путей (бронхит, ринит, трахеит, бронхиаль­ная астма), которые являются предвестниками или первоначальной фазой бо­лее тяжелых легочных заболеваний.

Проникая с вдыхаемым воздухом в легкие и накапливаясь в них, про­мышленная пыль является причиной возникновения целого ряда профессио­нальных легочных заболеваний, носящих общее название пневмокониозов (греч. pheumoh - легкое и kohia - пыль). В зависимости от вида воздейст­вующей пыли, каждая форма пневмокониоза имеет собственное название. Так, при вдыхании минеральной пыли, содержащей двуокись кремния, раз­вивается наиболее тяжелая форма пневмокониоза - силикоз. Пыль, содержа­щая двуокись кремния в связанном виде, порождает силикоз, окись железа - сидероз, угольная пыль - антракоз и т.п.

Механическое и химическое воздействие пыли на нежную альвеоляр­ную ткань легких вызывает ее замещение грубой рубцовой тканью (фиброз легких), растяжение и разрывы легочных альвеол (эмфизема легких). При этом легкие начинают утрачивать свою функцию по снабжению организма кислородом, и пылевое заболевание переходит в более тяжелую форму - пневмосклероз. На этой стадии защитные системы организма существенно ослабляются и болезнь осложняется пневмонией, туберкулезом и другими

инфекционными заболеваниями.

Пылевые заболевания относятся преимущественно к хроническим. На начальных стадиях они достаточно успешно поддаются лечению, в то время как в запущенной фазе могут приводить к полной утрате трудоспособности и летальному исходу.

В виде аэрогеля пыль горючих материалов проявляет пожароопасные, а в виде аэрозоля - взрывоопасные свойства.

Оценка вредности пыли. Средства защиты от пыли

Пыль представляет собой вредный фактор, так как она отрицательно влияет на организм человека. Под воздействием пыли могут возникать такие заболевания, как пневмокониозы, экземы, дерматиты, конъюктивиты и др. чем мельче пыль, тем она опаснее для человека. Наиболее опасными для человека считаются частицы размером от 0,2 до 7 мкм, которые попадая в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболевания. Существует три пути проникновения пыли в организм человека: через органы дыхания, желудочно–кишечный тракт и кожу. Пыль токсичных веществ (свинца, мышьяка и др.) может привести к острому или хроническому отравления организма. Помимо этого пыль ухудшает видимость на строительных объектах, снижает светоотдачу осветительных устройств, повышает абразивный износ трущихся изделий, машин и механизмов. В результате снижается производительность и качество труда и ухудшается общая культура производства.

Вредность пыли зависит от ее химического состава. Наличие в пыли веществ с токсическими свойствами повышает ее опасность. Особую опасность представляет диоксид кремния SiO2, который вызывает такое заболевание, как силикоз.

Концентрация пыли в реальных производственных условиях может составлять от нескольких мг/м³ до сотен мг/м³ . Установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005 – 88 «Общие санитарно – гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»).

ПДК – это концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 час или при другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю, в течении всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

В зависимости от химического состава пылей их ПДК колеблются в пределах от 1 до 10 мг/м³:

Установлены также предельно-допустимые концентрации пыли для воздушной среды населенных мест. Величины этих концентраций значительно меньше, чем в воздухе рабочей зоны и для нейтральной атмосферной пыли составляют 0,15 мг/м³ (среднесуточная ПДК) и 0,5 мг/м³ (максимально-разовая ПДК).

Измерения концентрации пыли в воздухе чаще всего проводят весовым методом, реже – счетным.

Весовой метод основан на принципе получения привеса аналитического фильтра при пропускании через него определенного объема исследуемого воздуха. Аналитические фильтры, изготовленные из нетканого фильтрующего материала, имеют высокую эффективность пылезадержания (около 100%) и считаются «абсолютными». Для просасывания воздуха через фильтр используют специальные приборы – аспираторы.

Счетный метод основан на предварительном выделении пыли из воздуха с осаждением ее на покровные стекла и последующем подсчете числа частиц с помощью микроскопа. Концентрация пыли в этом случае выражается числом частиц, приходящихся на единицу объема воздуха. Используется для определения дисперсного состава пыли.

Весовой метод определения концентрации пыли является основным. Он стандартизован и применяется органами санитарного надзора для контроля качества воздушной среды на промышленных предприятиях.

Для предупреждения загрязнения воздушной среды в производственных помещениях и защиты работающих от ее вредного воздействия необходимо проведение следующего комплекса мероприятий:

1. Максимальная механизация и автоматизация производственных процессов. Это мероприятие позволяет исключить полностью или свести к минимуму количество рабочих, находящихся в зонах интенсивного пылевыделения.

2. Применение герметичного оборудования, герметичных устройств для транспорта пылящих материалов. Например, использование установок пневматического транспорта всасывающего типа позволяет решать не только транспортные, но и санитарно-гигиенические задачи, так как полностью исключает пылевыделения в воздушную среду помещений. Аналогичные задачи решает и гидротранспорт.

3. Использование увлажненных сыпучих материалов. Более часто применяется гидроорошение с помощью форсунок тонкого распыла воды.

4. Применение эффективных аспирационных установок. На заводах по производству строительных конструкций такие установки позволяют удалять отходы и пыль, образующиеся при механической обработке газобетона, древесины, пластмасс и других хрупких материалов. Аспирационные установки успешно применяют при процессах размола, транспортирования, дозирования и смешения строительных материалов, при процессах сварки, пайки, резки изделий.

5. Тщательная и систематическая пылеуборка помещений с помощью вакуумных установок. Наибольший гигиенический эффект позволяют получить стационарные установки, которые при высоком разрежении в сетях обеспечивают качественную пылеуборку значительных производственных помещений.

6. Очистка от пыли вентиляционного воздуха при его подаче в помещения и выбросе в атмосферу. При этом выбрасываемый вентиляционный воздух целесообразно отводить в верхние слои атмосферы, чтобы обеспечить его хорошее рассеяние и тем самым ослабить вредное воздействие на окружающую среду.

7. Применение в качестве индивидуальных средств защиты от пыли респираторов (лепестковых, шланговых и других), очков и противопыльной спецодежды.

Методы очистки воздуха от пыли

Для очистки воздуха от пыли применяют пылеуловители и фильтры.

К фильтрам относятсяустройства, в которых отделение пылевых частиц от воздуха производится путем фильтрации через пористые материалы. Аппараты, основанные на иных принципах пылеотделения, принято называть пылеуловителями.

В зависимости от природы сил, действующих в газе на пылевые частицы для их отделения от газового потока, используют следующие типы пылеулавливающих аппаратов:

5) сухие механические пылеуловители (взвешенные частицы отделяются от газа при помощи внешней механической силы);

6) мокрые пылеуловители (взвешенные частицы отделяются от газа путем промывки его жидкостью, захватывающей частицы);

7) электрические пылеуловители (частицы пыли отделяются от газового потока под действием электрических сил);

8) фильтры (пористые перегородки или слои материала, задерживающие пылевые частицы при пропускании через них запыленного воздуха);

9) комбинированные пылеуловители (используются одновременно различные принципы очистки).

По функциональному назначению пылеулавливающее оборудование подразделяется на два вида:

1) для очистки приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования;

2) для очистки воздуха и газов, выбрасываемых в атмосферу системами промышленной вентиляции.

Основными технико-экономическими показателями, характеризующими промышленную эксплуатацию пылеуловителей и фильтров, являются:

· производительность (или пропускная способность аппарата), определяемая объемом воздуха, который может быть очищен от пыли за единицу времени (м³/ч; м³/с);

· аэродинамическое сопротивление аппарата прохождению через него очищаемого воздуха (Па). Оно определяется разностью полных давлений на входе в аппарат Р_вх и выходе из него Р_вых, то есть

Р = Р_вх - Р_вых;

10) общий коэффициент очистки или общая эффективность пылеулавливания, определяемая отношением массы пыли, уловленной аппаратом G_ул, к массе пыли, поступившей в него с загрязненным воздухом G _вх и выражаемый в относительных единицах или в %:

η = G_ул/ G _вх * 100;

11) фракционный коэффициент очистки, т.е. эффективность пылеулавливания аппарата по отношению к различным по крупности фракциям (в долях единицы или в %)

η_фр = (Ф_вх – Ф_вых (1 – η))/Ф_вх;

где Ф_вх, Ф_вых – содержание фракции пыли в воздухе соответственно на входе и выходе из пылеуловителя, %;

12) стоимость очистки воздуха (руб. на 1000 м³ очищаемого воздуха)

Наиболее простыми, по устройству и эксплуатации аппаратами, являются пылеосадительные камеры, в которых отделение частиц пыли от воздуха происходит под действием силы тяжести при прохождении воздуха через камеры, Эти устройства применяют для грубой очистки, их эффективность пылеулавливания составляет 50 – 60%. Скорость движения воздуха в камере выбирается из условий обеспечения ламинарного движения и обычно составляет 0,2 – 0,8 м/с. Аэродинамическое сопротивление камер невысоко и равно 80 – 100 Па. С целью повышения эффективности пылеулавливания камер они иногда разделяются по высоте полками, которые могут периодически встряхиваться для очистки от оседающей пыли. Для этой же цели применяются пылеосадительные камеры лабиринтного типа.

Центробежные пылеотделители – циклоны, находят наиболее широкое применение, так как при сравнительно простой конструкции обеспечивают высокую степень обеспыливания воздуха (80 – 90%). Рисунок 3- Центробежный пылеотделитель – циклон.

Циклон состоит из цилиндрического корпуса, к которому тангециально подведен входной патрубок; нижней конической части и выхлопного патрубка, размещаемого внутри корпуса. Входя в циклон со скоростью 16 – 20 м/с, запыленный воздух приобретает вращательное движение и опускается вниз. При этом частицы пыли под действием сил инерции отбрасываются к стенкам аппарата и, скользя по ним вниз, попадают в бункер. Очищенный поток воздуха поворачивает вверх и через выхлопную трубу выходит из циклона.

Эффективность пылеулавливания возрастает с увеличением скорости входа воздуха в циклон. Максимальную скорость воздуха принимают обычно не более 20 м/с. Диаметр циклона принимается не более 1 м. Гидравлическое сопротивление циклонов колеблется в пределах 500 -1100 Па.

Наибольшее распространение получили циклоны типа НИИОГАЗ, СИОТ, ВЦНИИОТ, ЛИОТ, Гипродрева. Циклон НИИОГАЗ применяется для улавливания не слипающихся и не волокнистых пылей. Циклон СИОТ используется в тех случаях, когда имеются ограничения габаритов на высоте. Циклон ВЦНИИОТ рекомендуется применять при улавливании абразивных пылей. Циклон ЛИОТ применяется для улавливания сухой не слипающейся пыли. Циклон Гипродрева используется в основном для улавливания отходов деревообработки.

Для улавливания сухих не слипающихся пылей нашли широкое применение в промышленности рукавные фильтры. Эффективность пылезадержания рукавных фильтров составляет 90 – 99%. Из выпускаемых промышленностью рукавных фильтров наибольшее распространение получили фильтры типов ФВК, ФВВ, ФРМ, ФТНС и др.

Электрические фильтры находят широкое применение на предприятиях строительной индустрии для очистки воздуха и промышленных газов от пыли. Эффективность пылеулавливания электрофильтров высокая, она достигает 99,9%. Для различных условий применения промышленностью выпускаются разные типы электрофильтров: УГ, ЭГА, УТТ, ОГП, УБ, УВВ, ПГ, ДМ и др.

Пылеуловители мокрого типа являются аппаратами глубокой очистки и отличаются высокой эффективностью пылеулавливания. Их применение целесообразно в том случае, когда улавливаемая пыль хорошо смачивается водой, не цементируется и не образует твердых, трудно разрушаемых отложений. Эффективность пылеулавливания циклонов с водяной пленкой составляет 99,0 – 99,5%. Высокими эксплуатационными показателями отличаются также пенные пылеуловители.