Специальная техника для защиты от опасностей

В тех случаях, когда снижение уровня опасностей, излучаемых источником, невозможно даже с применением защитных зон, для защиты человека или природы от опасностей широко применяют экобиозащигную технику. Она представляет собой защитные устройства, устанавливаемые на пути опасного потока от источника до защищаемого объекта.

Возможности применения экобиозащитной техники показаны на рис. 8.11. Защитные устройства, реализуемые.

Рис. 8.11. Варианты использования экобиозащитной техники для экранизирования вредных воздействий:

• 1 — устройства, входящие в состав источника воздействий;
• 2 — устройства, устанавливаемые между источником и зоной деятельности; 3 — устройства для защиты зоны деятельности; 4 — средства индивидуальной защиты человека;

ВФ — вредный фактор по варианту 1, обычно встраиваются в источник опасностей. К ним относятся, например, глушители шума, нейтрализаторы и сажеуловители ДВС; пылеи газоуловители ТЭС и т. п. Устройства, реализуемые по варианту 2, обычно выполняются в виде экранов (защита от шума с помощью лесопосадок; защита от ЭМП с помощью применения сетчатых ограждений и т. п.), а устройства, реализуемые по варианту 3, представляют собой кабины наблюдения или управления технологическим процессом, в качестве устройств, реализуемых по варианту 4, используют СИЗ человека.

Необходимо отметить, что в ведущих странах мира специальная экобиозащитная техника находит весьма широкое применения. Так, в России находят применение термозащитные экраны, глушители шума, средства пылеи газоулавливания, средства индивидуальной защиты и спасения.

В США активно производится оборудование и химические продукты для очистки воды, оборудование для очистки атмосферного воздуха от стационарных и передвижных установок, оборудование для сборки, переработки и утилизации отходов, оборудование для малоотходных производств и т. п. Доходы США только от природоохранной деятельности составляют более 220 млрд долл. США в год.

Для решения задач защиты от потоков масс веществ используют защитные устройства, действующие по принципу поглощения вещества. Их работа характеризуется следующими показателями:

1) эффективностью очистки потока {поглощения примеси), которая определяется, но формуле.

где с_вх и с_вых — массовые концентрации примеси до и после ЗУ.

В ряде случаев для пылей используется понятие фракционной эффективности очистки.

Для оценки проницаемости процесса очистки используют коэффициент проскока веществ К через аппарат очистки. Коэффициент проскока и эффективность очистки связаны соотношением К = 1 — р;

2) перепадом давления на аппарате очистки Ар. Этот параметр определяют как разность давлений газового потока на входе аппарата и выходе из него. Значение Ар находят экспериментально или рассчитывают по формуле.

где? — коэффициент гидравлического сопротивления аппарата; р и W — плотность и скорость газа в расчетном сечении аппарата.

Если в процессе очистки гидравлическое сопротивление аппарата изменяется (обычно увеличивается), то необходимо регламентировать его начальное Лр_нач и конечное Др_кон значения. При достижении Ар = Ар_кон процесс очистки нужно прекратить и провести регенерацию (очистку) аппарата. Последнее обстоятельство имеет принципиальное значение для фильтров. Для фильтров Ар_кон = (2ч-5)Др_нач;

3) мощностью побудителя движения газовых потоков. Она определяется перепадом давления Ар и объемным расходом Q очищаемого газа:

где k — коэффициент запаса мощности (обычно k = 1,1-И, 15); Г|_м — КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору (обычно г_м = 0,92-^0,95); ц_в — КПД вентилятора (обычно ц_в = 0,65-Ю, 8).

Широкое применение в качестве ЗУ для очистки газов от частиц получили сухие пылеуловители — циклоны различных типов, электрофильтры, скрубберы, туманоуловители, фильтры, дожигатели, реакторы и т. п.; для очистки жидкостей (сточных вод) — отстойники, гидроциклоны, фильтры, флотаторы, аэротенки и т. п.

При решении задач защиты от потоков энергии выделяют источник, приемник и защитное устройство, которое уменьшает до допустимых уровни потока энергии к приемнику.

В общем случае ЗУ обладает способностями отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии. Пусть из общего потока энергии Э, поступающего к ЗУ (рис. 8.12), часть Э_а поглощается, часть Э₀ отражается.

Рис. 8.12. Энергетический баланс защитного устройства и часть Э_пр проходит сквозь ЗУ. Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения а = Э_а/Э, коэффициентом отражения р = Э₀/Э, коэффициентом передачи т = Э/Э_пр

Если, а = 1, то ЗУ полностью поглощает энергию источника, при р = 1 ЗУ обладает 100%-ной отражающей способностью, а т = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ, т. е. энергия проходит через устройство без потерь.

На практике наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ. В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т. е. выполнение условия т -" 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ (т.е. условие т —" 0 обеспечивается условием, а —> 1, рис. 8.13, а), и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ (т.е. условие т —> 0 обеспечивается условием р —> 1, рис. 8.13, б).

Рис. 8.13. Методы изоляции при расположении источника и приемника с разных сторон от ЗУ:

а — энергия поглощается; б — энергия отражается В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ. Принципиально можно различать как бы два вида поглощения энергии ЗУ: поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь (характеризуется коэффициентом а, рис. 8.14, а), и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ (характеризуется коэффициентом т, рис. 8.14, б). Методы поглощения используют.

Рис. 8.14. Методы поглощения при расположении источника и приемника с одной стороны от ЗУ:

а — энергия отбирается; б — энергия пропускается для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.

Характерным примером распределения энергии в ЗУ является падение звуковой энергии на перегородку (рис. 8.15).

При рассмотрении процесса прохождения звука через препятствие (перегородку) очевидно, что интенсивность падающего на препятствие звука /_пад разделяется на энергию,.

Рис. 8.15. Распределение звуковой энергии при падении на перегородку отраженную от этого препятствия /_отр, поглощенную в нем /_погл и прошедшую через препятствие /_пр:

Поделив обе части этого уравнения на /_пад и введя обозначения р = /_отр//_пад; а = /_пог//_пал; т = /_прД,_ад> приведем его к виду.

При этом р определяет коэффициент отражения перегородки, а — ее коэффициент поглощения, а т — коэффициент проницаемости.

В большинстве случаев качественная оценка степени реализаций целей защиты может осуществляться двумя способами:

1) определяют коэффициент защиты k_w в виде отношения.

2) определяют коэффициент защиты в виде отношения.

Эффективность защиты (дБ) рассчитывают по формуле.

Широкое применение для снижения потоков энергии получили ЗУ в виде экранов, поглотителей энергии и СИЗ.