Повышение эффективности локализации пылевыделений при загрузке вагонов агломератом и окатышами в черной металлургии

Черная металлургия является одной из основных отраслей социалистического общественного производства и занимает ведущее положение в создании материально-технической базы коммунизма. В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981;1985 г. г. и на период до 1990 г.» поставлена задача обеспечить опережающее развитие сырьевой базы отрасли. При этом указано на необходимость «Широко использовать. ресурсо-сберегающую технологию, всемерно. утилизировать вторичные ресурсы.. Совершенствовать технологические процессы и транспортные средства, с целью сокращения выброса вредных веществ в окружающую среду». Существенным фактором дальнейшего роста производства железорудного сырья является также оздоровление условий труда. В Программе Коммунистической Партии Советского Союза отмечено: «Всемерное оздоровление и облегчение условий труда — одна из важных задач подъема народного благосостояния. На всех предприятиях будут внедрены средства техники безопасности и обеспечены санитарно-гигиенические условия, устраняющие травматизм и профессиональные заболевания» .

Современная технология производства железорудного сырья включает процессы измельчения, грохочения, смешивания, транспортировки и термической обработки исходных материалов: руды, кокса, известняка и агломерационной мелочи-возврата. Осуществление этих технологических процессов сопровождается выделением пыли, водяных паров, тепла и вредных газов. В настоящее время наиболее полно разработаны вопросы борьбы с пылью при транспортировке и переработке материалов, осуществляемых в закрытых производственных помещениях, где подвижность воздуха регламентирована санитарными нормами. Известны работы С. Е. Бутакова [I], А.М.Гервась-ева [2−6], О. Д. Нейкова [7−9], И. Н. Логачева [10−123, ряда зарубежных исследователей [13−1 б] и другие, посвященные пылеподав-лению при транспортировке и переработке сыпучего материала. Не решенным до настоящего времени оставался вопрос локализации пы-левыделений от технологических узлов, находящихся вне помещений и подверженных ветровому воздействию. На фабриках окускования железных руд к ним относятся узлы загрузки железнодорожных вагонов агломератом и окатышами.

Процесс загрузки вагонов сыпучим материалом сопровождается интенсивным выделением пыли. Распространение пыли под действием ветра приводит к загрязнению приземного слоя атмосферы на территории промышленной площадки. Инфильтрация запыленного воздуха через неплотности в смотровых окнах помещения операторов погрузки вызывает недопустимое повышение концентрации пыли на рабочих местах. Ухудшение видимости при пылеобразовании повышает напряженность зрительной работы операторов и усложняет контроль за наполнением вагонов материалом.

Таким образом, эффективная локализация пылевыделений в узлах загрузки вагонов агломератом и окатышами диктуется необходимостью охраны атмосферы от загрязнения и улучшения условий труда операторов погрузки. Вместе с тем, неорганизованное распространение пыли приводит к безвозвратным потерям железосодержащего с сырья и преждевременному абразивному износу трущихся частей подвижного состава. Ослабление визуального контроля за погрузочным процессом влечет за собой недоиспользование грузоподъемности вагонов, либо просыпь материала на железнодорожное полотно и необходимость производства специальных работ по его расчи’стке. По1.

13 этому предотвращение распространения пыли регламентируется не только санитарными требованиями |17], но и техническими условиями эксплуатации погрузочных узлов и железнодорожного транспорта [18].

Традиционным способом локализации пылевыделений при перегрузке сыпучих материалов является устройство максимально-уплогненного укрытия перегрузочного узла, из полости которого отсасывается запыленный воздух. Воздух, проходя промежуточную стадию очистки в пылеуловителях, выбрасывается вентиляционной системой в атмосферу. Выделенное в пылеуловителях технологическое сырье утилизируется через шламовое хозяйство.

Трудность решения вопроса о локализации пылевыделений при загрузке вагонов агломератом и окатышами обусловлена, с одной стороны, технической сложностью устройства и эксплуатации герметичного укрытия погрузочного узла, с другой — отсутствием в специальной литературе данных о взаимодействии ветрового потока с отсосом воздуха из негерметичного укрытия источника пылевы-деления. Поэтому настоящая работа посвящена исследованию эффективности защиты негерметичных (тоннельных) укрытий погрузочнцх узлов от сквозного проветривания средствами местной вытяжной вентиляцииразработке метода расчета производительноетей вентиляционных систем для условий ветрового климата местностиизысканию способов уменьшения затрат на локализацию пылевыделений, В работе исследован также способ улучшения условий труда операторов погрузки, заключающийся в обеспыливании воздушной среды в зоне визуального контроля, расположенной между смотровым окном оператора и загружаемым материалом.

Исследования выполнены в соответствии с целевой комплексной программой НИР МВ и ССО РСФСР «Человек и окружающая среда» .

I. СОСТОЯНИЕ ~ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Целью данного раздела работы является анализ современного состояния проблемы локализации пылевыделений при загрузке железнодорожных вагонов агломератом и окатышами на фабриках оку-скования железных руд, характеристика условий труда операторов погрузки и выбор на этой основе задач и методов исследований.

Выводы.

1. На основании известных исследований аэродинамики и геометрии кольцевых турбулентных струй разработана методика расчета воздушно-струйного ограждения применительно к обеспыливанию воздушной среды в зоне визуального контроля за погрузочным процессом. При разработке методики учтено воздействие ветра и загружаемого материала на устойчивость зоны.

2. Разработано и испытано в промышленных условиях вентиляционное устройство для обеспыливания зоны визуального контроля. При испытаниях уменьшено падение оптической прозрачности атмосферы зоны в период погрузки вагона с 97% до 11% начального значенияувеличена освещенность загружаемого материала с 4*24 лк до 35*54 лксокращены концентрации пыли в воздухе рабочей зоны операторов погрузки с 24*28 мг/м3 до 3*3,5 мг/м3.

3. Устройство внедрено в корпусе погрузочных бункеров агло-фабрики КГОКа. В результате улучшены условия труда операторов погрузки и оптимизирована работа погрузочного узла. Подтвержденный актом внедрения прирост производительности труда по участку погрузки составил 2,6%, годовой экономический эффект — 4,6 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Интенсивное пылеобразование, сопровождающее процесс загрузки вагонов агломератом и окатышами, приводит к загрязнению атмосферы промплощадки, ухудшает условия труда операторов погрузки, а так же технические условия эксплуатации погрузочных узлов. С целью локализации пылевыделений, загрузка вагонов осуществляется в негерметичных тоннельных каналах, оборудованных системами местной вытяжной вентиляции. Анализ практики локализации пылевыделений свидетельствует о неэффективной работе вентиляционных систем. Производительности систем недостаточны для предотвращения выбивания запыленного воздуха из торцевых проемов каналов при воздействии ветра. Неэкономичен способ утилизации удаляемой системами пыли, предусматривающий стадии очистки запыленного воздуха и переработки шлама. Не разработан способ защиты от запыления воздушной среды в зоне визуального контроля за погрузочным процессом. Осуществление эффективной локализации пылевыделений затруднено отсутствием научно-обоснованных и проверенных практикой рекомендаций по определению требуемых производительностей систем вентиляции, а так же рекомендаций по расчету и проектированию систем вентиляции, обеспечивающих использование 'запыленного воздуха для спекания агломерата .

Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему:

I. Аналитическим путем раскрыты закономерности динамического воздействия ветра на вентилируемое негермитичное укрытие источника пылевыделения. Установлено, что коэффициент эффективности локализации пылевыделений в тоннельном канале погрузочного узла зависит от: размеров, количества, суммарной и относительной производительности местных отсосовскорости ветро-. вого потокаплощади проходного сечения канала соотношения коэффициентов сопротивления канала ветровому потоку и потоку воздуха в канале.

2. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что зависимость между коэффициентами аэродинамического сопротивления тоннельного канала описывается функцией гиперболического вида. Получены эмпирические формулы для определения коэффициентов применительно к удлиненным тоннельным каналам корпусов погрузочных бункеров характерного объемно-планировочного решения. Расчетные зависимости для оценки эффективности локализации пылевыделений подтверждены опытно-промышленными исследованиями .

3. Разработана инженерная методика расчета оптимальной производительности систем вентиляции и выбора экономически выгодного удлинения канала при загрузке вагонов из бункеров. Методика включает вероятностный способ определения расчетных характеристик ветрового потока, позволяющий с заданной надежностью обеспечить эффект локализации пылевыделений при проектной производительности системы.

4. Обоснована целесообразность индивидуального определения требуемых производительностей систем местной вытяжной вентиляции, с учетом ветрового климата местности, размеров и географической ориентации тоннельного канала. На примере погрузочного узла аглофабрики № 2 КГОКа показано, что удлинение канала дополнительными укрытиями оптимальных размеров, позволяет сократить требуемую производительность системы с 347 тыс. м3/ч до 202 тыс. м3/ч при надежности локализации пылевыделений 100 $, либо до 69 тыс. м3/ч ПрИ снижении надежности не более Ъ%.

5. Разработана схема вентиляции тоннельных каналов узлов загрузки вагонов с агломашин, предусматривающая непосредственную утилизацию пыли. Получены зависимости для определения параметров работы вентиляционных систем на экономически выгодном режиме. Определены геометрические размеры укрытия агломашины, обеспечивающие требуемое разрежение в его полости при нагнетании в укрытие запыленного воздуха. Устройство для беспылевой загрузки материалов в вагоны, работающее по указанной схеме, защищено авторским свидетельством (а.с. № 850 538).

6. Практическое применение систем вентиляции с непосредственной утилизацией пыли позволит повысить экономичность процесса локализации пылевыделений за счет сокращения затрат на пылеочист-ное оборудование и шламовое хозяйство аглоцеха. При этом достигается также социальный эффект, связанный с предотвращением загрязнения атмосферы вентиляционными выбросами. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения систем составляет более, НО тыс.руб. в расчете на одну агломашину.

7. На основании известных исследований аэродинамики и геометрии кольцевых турбулентных струй, разработана методика расчета воздушно-струйного ограждения, применительно к обеспыливанию среды в зоне визуального контроля за погрузочным процессом. В методике учтено воздействие ветра и загружаемого материала на устойчивость зоны.

8. Разработано и испытано в промышленных условиях вентиляционное устройство для обеспыливания зоны визуального контроля. При испытаниях уменьшено падение оптической прозрачности атмосферы зоны в период погрузки вагона с 97 $ до 11% начального значенияувеличена освещенность загружаемого материала с 4*24 лк до 35*54 лксокращены концентрации пыли в воздухе рабочей зоны операторов погрузки с 24*28 мг/м3 до 3*3,5 мг/м3.

9. Применение устройства позволило обеспечить выполнение требований ГОСТ 12.1.005−76 к состоянию воздушной среды рабочей зоны и снизить напряженность зрительной работы операторов. При этом оптимизирована дозировка вагонной тары и сокращены непроизводительные трудозатраты на расчистку железнодорожного полотна.

10. Составлении «Рекомендации по определению объемов аспирации при загрузке вагонов из бункеров». «Рекомендации .» рассмотрены и приняты к внедрению институтом «Уралмеханобр». Использование «Рекомендаций .» при разработке проектных решений систем местной вытяжной вентиляции позволяет получить подтвержденный актом внедрения годовой экономический эффект более 50 тыс. руб. на один узел. Эффект достигается за счет снижения требуемых для локализации пылевыделений производительностей систем при устройстве дополнительных укрытий подвижного состава.

11. Устройство для обеспыливания зоны визуального контроля внедрено в корпусе погрузбункеров аглофабрики Качканарского ГОКа. В результате улучшены условия труда операторов, а так же технические условия эксплуатации погрузочного узла. Подтвержденный актом внедрения прирост производительности труда по участку погрузки составил 2,6% годовой экономический эффект — 4,6 тыс. руб.