Инженерные решения по ОТ при производстве цемента мокрым способом

Рис. 2 Внешний вид СТГ-1-2.

Опасность термического воздействия.

Вращающаяся печь представляет собой полый барабан из сваренных между собой стальных листов. Для снижения теплопотерь и температурного воздействия на работников применяется футеровка (лист 2, поз. 2). Нагрев барабана происходит неравномерно, наибольшая температура корпуса барабана будет в нижнем конце, ближе к горелке (лист 2, поз. 15). Снижение температуры корпуса вне цеха добиваемся оросительной установкой (лист 2, поз. 16).

Так же необходимо снизить температуру  стенки внутри цеха до нормативной (45 ^оС). Для этого произведем расчет температуры стенки и необходимого количества изоляционных экранов.

Исходные данные:

Толщина стенки d= 250 мм, температура газов вращающейся печи в зоне первичного охлаждения t_вк= 600 ⁰С, температура воздуха в цехе t_воз=30 ^оС, коэффициент конвективного теплообмена внутри вращающейся печи α₁=20 Вт/м², коэффициент конвективного теплообмена наружного воздуха α₂=8 Вт/м²·⁰С, коэффициент теплопроводности материала стенки λ_ст=0,7  Вт/м²·^оС

Решение:

1. Определяем удельный тепловой поток Вт/м^2·оС через стенку d=250 мм.

        [Вт/м²],                          (1)

Где k – коэффициент теплопередач через стенку, Вт/м²·⁰С;

t_вк – температура газов внутри печи;

t_вк – температура воздуха снаружи печи;

F – поверхность стенки равна 1м² (удельная).

2. Определяем коэффициент теплопередачи через стенку.

 

 Вт/м²·⁰С            (2)

 

3. Определяем численное значение удельного теплового потока.

  Вт/м²       (3)

4. Определяем температуру стенки внутри камеры.

                             (4)

5. Определяем наружную температуру стенки сушильной камеры.

                                    (5)

Вывод: температура наружной стенки камеры по санитарным нормам не должна превышать 45^о, следовательно, полученная температура 163^о не соответствует нормам охраны труда.

Определим количество экранов, которые необходимо установить на поверхности стенки, чтобы ее температура не превышала 45^о. Конструктивно экраны монтируются на стенке в виде пакета пластин с расстоянием между экранами 5мм. При этом зазоре между пластинами подавляется конвекция, и теплообмен с окружающей средой осуществляется только излучением (90-98%).

Количество экранов определим  из формулы:

m=(n – 1) – i,                                                 (4)

где n – количество экранов, которые необходимо установить на наружной стенке сушильной камеры;

m – количество экранов, снижающих лучистый тепловой поток.

I – номер экрана температура которого определяется в данном случае. Температура определяется на втором экране, поэтому i=2.

N=m+1

                                                (5)

По условию задачи безразмерной температурой θ_эi является температура изолированного тела θ_о

Θ_о = Т_о/Т_к                                                                                 (6)

Т_о=(t_c2+273)=163+273=436K

Т_к=(t_cн+273)=45+273=318K

Найдем плотность теплового потока при температуре 45^оС

 Вт/м²                 (7)

С_о=5,67 Вт/м²·К⁴ – коэффициент излучения;

ε_пр – степень черноты приведенная

                (8)

Определяем плотность  теплового потока при температуре 163^оС.

 Вт/м²             (9)

Вычисляем значение m:

                            (10)

Вычисляем количество экранов:

n=m+1=1+1=2 экрана

При этом инженерным решении  температура на поверхности экрана (Лист 2. 17) №2 не будет превышать санитарную норму 45^оС.

Вредное воздействие производственного шума.

Звук или тон - это  акустическое гармоническое колебание  с определённой частотой, а шум  является комплексом звуков разных частот.  Физические характеристики звука:        - частота колебаний f, Гц;       

- звуковое давление р, Па;       

- интенсивность или сила звука  I, Вт/м2       Частота колебаний - это число колебаний в секунду, характеризует высоту тона.        

Звуковое давление - это силовая  характеристика звукового поля, разность полного давления в волне и  атмосферного. Оно оценивается среднеквадратичной величиной, т.е. средней за период колебаний.

Уровень ощущения звука  L  пропорционален десятикратному логарифму интенсивности  звука, отнесённой к интенсивности  на пороге слышимости.

Величина  L  измеряется в относительных логарифмических  единицах – децибелах (дБ).        

Уровень  звука можно  также выразить через звуковое давление:  

(11)  

 

 

Где I₀ и P₀ -   интенсивность и звуковое давление на пороге слышимости. Интенсивность шума в любой точке помещения с источником шума складывается из интенсивности прямого шума от источника и многократно отражённого от стен помещения, который определяется с использованием аппарата теории вероятностей.

Уровни интенсивности  шума в помещении с источником шума определяются по формуле:

                               (12)

Где, Q – акустическая постоянная.

                              (13)

Самый шумный участок  по результатам замеров шума в  помещениях является помещение со шламовым питателем (лист 2, поз. 10).

Уровень шума составил 103,5 дБ.

Так как рабочий там  прибывает все рабочее время (480 мин), необходимо рассчитать и установить защитный кожух на шламопитатель.

По формуле (12) рассчитываем уровень шума в помещении:

   дБ

По ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие  требования безопасности» норма  для производственных помещений  составляет 80 дБ.

Превышение нормы составляет:

 дБ

Для приведения в соответствии с нормой устанавливаем звукоизолирующий кожух (лист 2, поз. 18).

Звукоизоляция стенки зависит  от толщины и удельного веса материала  и рассчитывается по формуле:

                   (14)

Кожух выполняется из листов АМГ толщиной l = 2 мм, удельный вес материала q = 2800 кГ/м³.

Тогда звукоизоляция  кожуха составляет:

         дБ

Уровень шума в помещение  при применении изоляции составит:

   дБ

что соответствует нормативному значению.

Повышенная  концентрация пыли в воздухе рабочей  зоны.

Пылевой фон от цементных  заводов формируется в основном за счет трех источников пылевыделения: вращающихся печей, цементных мельниц и силосов.

Основным источником пылевыделения являются клинкерообжигательные  печи. В большинстве случаев количество пыли, выбрасываемое в атмосферу  с газами от печей, доходит до 80% от всего количества пыли, выделяемой в процессе производства цемента.

При нормальном режиме работы современных вращающихся печей  по мокрому способу производства клинкера, вынос пыли из печи по отношению  к весу сухого материала, подаваемого  в печь, обычно составляет 5-8 %.

Большое влияние на величину пылеуноса имеют теплообменные  устройства, главным образом цепные завесы (лист 2, поз. 3), которые являются не только теплообменниками, но и своего рода устройством, задерживающим пыль, выносимую из печи газами.

Для эффективной очистки от пыли отходящих газов применяется батарея фильтров (циклонов и электрофильтров) (лист 2, поз. 11).

1 ступень очистки –  циклоны, применяются для осаждения  с эффективностью улавливания  пыли крупного размера (20 мкм)  более 80 %.

2 ступень очистки – более совершенные электрофильтры тонкой очистки типа ЭГА. Частицы пыли в потоке газа, который проходит между электродами в поле коронного разряда, заряжаются отрицательными ионами и осаждаются на поверхности осадительного электрода (рис. 3).

Рис. 3 Схема зарядки и осаждения пыли в электрофильтре.

При использовании такой  системы добиваемся очистки отходящих  газов от пыли 97-98 %.

Механические  опасности.

Основными источниками  опасности при обжиге клинкера являются открытые зубчатые передачи, шнек для транспортировки уловленной пыли, а так же падение работников с высоты.

При проектировании и  изготовлении машин и оборудования необходимо учитывать основные требования безопасности для обслуживающего их персонала, а также надежность и  безопасность эксплуатации этих устройств.

Для обеспечения безопасности необходимо предусмотреть средства защиты.

Оградительными средствами защиты, или ограждениями, называют устройства, препятствующие появлению  человека в опасной зоне. Ограждения могут быть стационарными (несъемными), подвижными (съемными) и переносными. Практически ограждения выполняются в виде различных сеток, решеток, экранов, кожухов и др. Они должны иметь такие размеры и быть установлены таким образом, чтобы в любом случае исключить доступ человека в опасную зону.

При устройстве ограждений должны соблюдаться определенные требования:

- ограждения должны  быть достаточно прочными, чтобы  выдерживать удары частиц (стружки), возникающих при обработке деталей,  а также случайное воздействие  обслуживающего персонала, и надежно закрепленными;

- ограждения изготавливаются  из металлов (как сплошных, так  и металлических сеток и решеток), пластмасс, дерева, прозрачных материалов (органическое стекло, триплекс и  др.);

- все открытые вращающиеся  и движущиеся части машин должны быть закрыты ограждениями;

-  внутренняя поверхность  ограждений должна быть окрашена  в яркие цвета (ярко-красный,  оранжевый), чтобы было заметно,  если ограждение снято;

-  запрещается работа  со снятым или неисправным  ограждением.

Предохранительные устройства – это такие устройства, которые автоматически отключают машины или агрегаты при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений. Это звено разрушается или не срабатывает при отклонении режима эксплуатации оборудования от нормального.

Примерами устройств  этого типа могут служить: предохранительные  клапаны и разрывные мембраны, устанавливаемые на сосуды, работающие под давлением, для предотвращения аварии; различные тормозные устройства, позволяющие быстро остановить движущиеся части оборудования; концевые выключатели и ограничители подъема, предохраняющие движущиеся механизмы от выхода за установленные пределы, и др.

Блокировочные устройства исключают возможность проникновения  человека в опасную зону или устраняют  опасный фактор на время пребывания человека в опасной зоне. По принципу действия различают механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические и комбинированные блокировочные устройства.

Различные сигнализирующие  устройства предназначены для информации персонала о работе машин и оборудования, для предупреждения об отклонениях технологических параметров от нормы или о непосредственной угрозе.

Защитные устройства должны удовлетворять следующим  минимальным общим требованиям:

Предотвращать контакт. Защитное устройство должно предотвращать контакт рук или других частей тела человека или его одежды с опасными движущимися частями машины, не позволять человеку - оператору машины или другому рабочему - приблизить руки и другие части тела к опасным движущимся частям.

 Обеспечивать безопасность. Рабочие не должны иметь возможность  снять или как-то обойти защитное  устройство. Защитные устройства  и устройства безопасности должны  быть изготовлены из прочных  материалов, выдерживающих условия  нормальной эксплуатации. Их следует надежно прикрепить к машине.

Закрывать от падающих предметов. Защитное устройство должно обеспечить такое положение, при котором  ни один предмет не мог бы попасть  в движущие части машины и вывести  ее тем самым из строя или срикошетить от них и нанести кому-нибудь травму.