Новые решения для вентиляции сварочных цехов

ПУБЛИКАЦИЯ
Новые решения проблем защиты
природной окружающей среды и
экономии энергоресурсов при
вентиляции сварочных цехов
Ю.С. Корюкаев, И.И. Ушаков
ЗАО "СовПлим", Россия, 195279, Санкт-Петербург, шоссе Революции, д.102, к.2
Тел.: +7 (812) 33-500-33
e-mail: info@sovplym.com
http://www.sovplym.ru
Проводимый в 250 городах нашей страны мониторинг воздушной среды показал,
что загрязнение воздуха отмечается во всех регионах нашей страны. 66 млн. городских
жителей дышат воздухом, в котором содержание загрязняющих веществ выше
предельно-допустимых концентраций для атмосферного воздуха населенных мест.
Городская почва и почва пригородов пропитана вредными веществами от предприятий и
автотранспорта, в результате чего обычная пыль несет в жилые, общественные и
производственные помещения вредные вещества. Все это отрицательно влияет на
состояние здоровья населения и сокращает продолжительность жизни.[1]
Значительную роль в неблагоприятном состоянии природной окружающей среды
играют производственные выбросы предприятий машиностроения и металлообработки.
Не смотря на то, что их количество составляет от 7 до 20% выбросов основных
загрязнителей воздуха – энергетики, топливной промышленности и черной металлургии,
вследствие своей близости к жилым районам, они играют важную роль в загрязнении
воздуха населенных мест.[2]
Выбросы машиностроительных предприятий характеризуются низкими
относительно поверхности земли источниками, часто не организованы в потоки и
многообразны по составу вредных веществ, обладающих высокой токсичностью. На
одном из первых месте по токсичности выбросов стоит сварка. Поступающие в
атмосферу со сварочным аэрозолем вредные вещества, многие из которых относятся к 1му и 2-му классам опасности, загрязняют воду и почву на территории предприятий,
городов и их окрестностей и приводят к загрязнению воздуха с концентрациями выше
предельно-допустимых для населения. В таблице 1 приведены характеристики
токсичности основных веществ, выделяющихся в воздух при сварке.
Вещества
Бериллий
Бор
Действующие
концентрации
(воздух мг/м3
вода мг/л)
0,1 мг/м3
0,5 мг/л
0,001 мг/м3
0,5 мг/л
Железо
Кадмий
0,3 мг/л
0,01 мг/м3
Кобальт
0,5 мг/м3
0,1 мг/л
Марганец
Медь
0,3 мг/м3
0,1 мг/л
1,0 мг/л
Молибден
0.25 мг/л
Никель
0,5 мг/м3
0,1 мг/л
0,01 мг/м3
0,03мг/л
0,01 мг/м3
0,5мг/л
1,0 мг/л
Алюминий
Свинец
Хром
Цинк
Маркеры ранней интоксикации
Нейротоксическое действие.
Поражение легких сердечная и легочная недостаточность.
Снижение репродуктивной функции у мужчин и женщин.
Нарушение углеводного обмена. Раздражение
желудочно-кишечного тракта.
Болезни крови. Аллергические реакции.
Многополярное действие - от гипертонии до
канцерогенеза.
Нарушение функционального состояния центральной
нервной системы (ЦНС), щитовидной железы.
Хронические ринофарингиты.
Нарушение функционального состояния ЦНС, Анемия.
Повреждение плода, нарушение овариальноменустрального цикла (ОМЦ), течения родов и лактации.
Поражение печени и почек. Изменение обмена веществ.
Нарушения ОМЦ, эндемический зоб, заболевания
подагрой, кожные заболевания.
Поражение сердца, печени, верхних дыхательных путей,
органов зрения.
Поражение ЦНС, почек, органов кроветворения,
авитаминозы.
Нарушение функции печени и почек. Бронхиты.
Дерматиты, экземы.
Изменение функции ЦНС, поражение почек и печени.
Анемии.
Таблица 1. Токсикология тяжелых металлов и веществ, входящих в состав сварочного
аэрозоля [3]
Ред. №1 от 09.09.08
Стр. № 2
ЗАО «СовПлим» является ведущей фирмой России, поставляющей оборудование
для вентиляции сварочных работ, которое позволяет предприятиям осуществлять
современные технические решения по обеспечению безопасных условий труда
сварщиков.
Применяя оборудование ЗАО «СовПлим», предприятия выполняют основные
правила вентиляции при сварке, которые включают:
• Локализацию вредных выбросов в месте их возникновения с помощью местных
вытяжных устройств (ВУ);
• Улавливание с помощью местного вытяжного устройства не менее 70%
вредных выделений;
• Удержание на фильтрах и фильтрующих устройствах (ФВУ) не менее 96%
уловленных вредных веществ;
• Удаление из производственных помещений не уловленного местным
вытяжным устройством остатка вредных веществ и не отфильтрованного
остатка.
Внедрение современных технологий пылегазоулавливания и очистки воздуха при
местной вытяжной вентиляции помимо обеспечения условий труда на рабочих местах
сварщиков является надежной гарантией сокращения объема вредных выбросов в
окружающую природную среду.
Только за 2007 год ЗАО «СовПлим» изготовило и поставило предприятиям страны
более 2-х тысяч фильтрующих систем разного действия (электростатические,
механические стационарные и передвижные, сварочные столы и др.), обеспечивающие
очистку воздуха не менее 4-х тысяч рабочих мест сварщиков.
Годовой расход на один сварочный пост сварочных материалов колеблется от 1,5
до 3-х тонны ручных сварочных электродов и 4-6 тонн проволоки. Это количество
сварочных материалов выделяет в окружающую природную среду до 0,0196 тонны
железа оксида и до 0,0026 тонны марганца и его соединений.[4]
Несложный расчет показывает, что фильтровентиляционное оборудование нашей
фирмы в 2007 году предупредило поступление в атмосферу населенных мест порядка 30
тонн высокодисперсной, токсичной сварочной пыли.
Местная вытяжная вентиляция с фильтрующими устройствами улавливает и
обезвреживает порядка 70% вредных веществ поступающих в воздух рабочих мест.
Оставшееся количество вредных веществ остается в помещениях цехов. Кроме того, не
все сварочные посты могут быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией.
В результате, дополнительная общая вентиляция остается неизбежной для
сварочного производства.
Системы общеобменной вентиляции сварочных цехов построены с учетом
особенности образования вредных выделений при сварке. В машиностроительных цехах,
высотой 15-17 метров сварочный дым поднимается на уровень от 6 до10 метров. Высота
наибольшего скопления сварочной пыли, зависит от силы сварочного тока. При
спокойном воздухе над сварочным постом локальные концентрации пыли значительно
выше, чем средние по цеху. Неоднородность распределения видна из таблицы 2.
[5 - 8]
Высота от пола
Пыль, мг/м3
Марганец, мг/м3
Окислы азота, мг/м3
1,5 м
42,0 – 66,0
0,2 – 3,0
1,5
2,0 м
50,0 мг/м3
0,25
-
4,0 м
47 мг/м3
0,11
-
Таблица 2. Распределение концентраций пыли и газов при выключенной вентиляции над
местом сварки по высоте
Ред. №1 от 09.09.08
Стр. № 3
Для устранения эффекта аэрозольного облака отечественными нормами и
правилами предусмотрена подача подогретого в холодное время года приточного
воздуха в рабочую зону направленными вниз с высоты 6 метров струями, а так же
горизонтальные и наклонными струями с высоты не более 4 метров. Загрязненный
сварочными аэрозолями воздух, удаляется в окружающую среду вытяжной вентиляцией
без очистки.
На предприятиях России суммарная энергоемкость вентиляции на 1000 м3 воздуха
составляет: по притоку - 1,27 кВт/ч, по вытяжке – 1,92 кВт/ч и по нагреву – 5 кВт/ч.[9]
В холодное время, из-за ограничений экономического характера приточновытяжная вентиляция нередко отключается, в результате чего концентрации сварочного
аэрозоля на рабочих местах сварщиков и в цеха в целом превышают предельнодопустимые в десятки раз.
Для обеспечения условий труда и снижения стоимости вентиляции в 80-х годах
прошлого века была разработана и внедрена система общеобменной вентиляции
сборочно-сварочных цехов с возвратом очищенного воздуха в цех.[10]
В этой системе предусматривались настилающие потоки над сварочными постами
вдоль цеха в направлении воздушных электрофильтров марки ФЭ Серпуховского
механического завода с коэффициентом улавливания сварочного аэрозоля 0,85.
Максимальная степень рециркуляции предусматривалась равной 80%.
Эффективность улавливания пыли фильтрами оказалась недостаточной для
рециркуляции с обеспечением ПДК, что практически остановило в нашей стране работу в
направлении очистки воздуха при общеобменной вентиляции.
Установлено, что приточный воздух должен содержать вредные вещества в
количестве не более 1/3 ПДК. Современные фильтры очистки воздуха, особенно класса
HEPA со степенью очистки сварочного аэрозоля 99,9% удовлетворяют этому требованию.
Выходящий из такого фильтра воздух содержит в каждом кубометре на порядок менее 1/3
ПДК вредных веществ. Поэтому воздух, выходящий из таких фильтров, используется для
рециркуляции для сокращения расхода воздуха при вентилировании и экономии
топливно-энергетических ресурсов.
Голландский партнер ЗАО «СовПлим», фирма «EUROMATE», разработала две
новые системы приточно-вытяжной вентиляции с фильтрацией загрязненного
воздуха «Push-Pull» и «Diluter».
Рисунок 1. Схемы систем общеобменной вентиляции Push-Pull и Diluter. Стрелками
показано направление движения воздуха
В варианте Push-Pull (русский аналог приток – вытяжка) приточные струи из
секционных воздухораспределителей типа отечественных решеток с параллельными
направляющими лопатками, передвигают грязный воздух цеха в направлении
расположенных напротив симметричных прямоугольных воздухоприемников. Система
Push-Pull хорошо сочетается с местной вытяжной вентиляцией на основе вытяжных
устройств типа KUA и др.
Ред. №1 от 09.09.08
Стр. № 4
Рисунок 2. Общий вид сборочно-сварочного цеха, оборудованного местными вытяжными
устройствами и системой Push-Pull
Рисунок 3. Элемент системы Push-Pull в цехе при отсутствии местной вентиляции
Ред. №1 от 09.09.08
Стр. № 5
В варианте Diluter (буквально разбавитель, русского аналога нет) приточный
воздух, выходя из цилиндрических воздухораспределителей, циркулирует с захватом
сварочного облака в воздухоприемнике фильтра.
Рисунок 4. Система EDS в корпусосборочном цехе. Рядом с фильтром SCS на квадратном
звукоизолирующем кожухе вентилятора FAN-120 установлен воздухораспределитель Diluter
с 6-ю соплами.
Конструкция выпускного устройства системы Diluter предусматривает возможность
регулировать угол наклона насадок по отношению к центральной оси на 35 гр. (В нулевом
положении крайние две насадки расположены по периметру друг к другу под углом в 90
гр).
Возможность регулировать высоту подъема и
углы установки выпускных устройств
изменяет направление и дальность действия
приточных струй на рабочие места
сварщиков в цехе. Изменением направления
угла подачи воздуха и регулировкой его
количества можно создавать потоки чистого
воздуха со скоростями от 3,0 до 0,4 м/с,
смещая сварочный факел в сторону
фильтровальной установки системы.
Рисунок 5. Схема подачи воздуха из
cистемы Diluter
Общими в этих системах являются фильтрующее устройство SCS (степень
очистки сварочного аэрозоля 99,9%, площадь 150 м2) с непрерывной регенерацией
фильтра путем встряхивания импульсами сжатого воздуха и вентилятор FAN-120
производительностью 9000 м3/ч, напором 2200 Па, числом оборотов 2800 в мин.,
расходом энергии 7,5 кВт/ч. Вентилятор шумоизолирован, имеет регулировку числа
оборотов, что изменяет расход в диапазоне 4500 - 9000 м3/ч.
Работа вентилятора обеспечивает непрерывную циркуляцию загрязненного
сварочным аэрозолем воздуха через фильтры «пуш-пул – приточно-вытяжной» и
«дилютер - разбавительной» систем.
В условиях сборочно-сварочных цехов средняя концентрация аэрозоля в газовом
облаке варьирует в пределах 15-40 мг/м3. Отфильтровывая из воздуха 99,9% пыли,
системы Push-Pull и Diluter могут исключить из выбросов в атмосферу до 0,7 тонны
токсичного сварочного аэрозоля в год каждая.
Системы Push-Pull и Diluter, за счет рециркуляции, исключают из притока и
вытяжки ежечасно 9000 м3 воздуха, расходуя 0,83 кВт/ч энергии на 1000 кубических
метров воздуха, что на 2,36 кВт меньше, чем затрачивается на приточно-вытяжную
Ред. №1 от 09.09.08
Стр. № 6
вентиляцию в среднем по России. Годовая экономия электроэнергии составит на одной
установке до 42 000 кВт/ч. При 6 месячном отопительном сезоне экономия энергии на
нагрев приточного воздуха составит 45 000 кВт/ч.
Заключение
1. Новые рециркуляционные системы подачи очищенного от сварочного аэрозоля
воздуха в рабочую зону регулируемыми струями в сочетании с известными способами
защиты рабочих (местная вентиляция и средства защиты) полностью обеспечивают
безопасные условия труда сварщиков и работающих рядом с ними лиц.
2. Системы Push-Pull и Diluter отвечают требованиям п.7.5.8 СНиП 41-01-2003 и п.3.8.
ГОСТ 12.3.003-86.[11,10]
3. Применение новых систем вентиляции более экономично, чем традиционные системы
общеобменной вентиляции.
4. Системы Push-Pull и Diluter обеспечивают сохранение тепла в холодное время года.
5. ЗАО «СовПлим» готово обеспечивать контролируемое внедрение и наладку систем
Push-Pull и Diluter на предприятиях страны.
Список использованной литературы
1. Промышленность России. Статистический сборник. Росстат. М. 2006 г. 460 с.
2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской
Федерации» в 2005 году.
3. С.А. Куценко. Основы токсикологии. СПб «Фолиант», 2004 г. 720 с.
4. «Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при
сварочных работах». НИИ охраны атмосферного воздуха «Интеграл», 2000 г.
5. М.З. Брауде, Е.Н. Воронцова и др. Охрана труда при сварке в машиностроении. М.
«Машиностроение», 1978 г. 144 с.
6. М.И. Гримитлин, О.Н. Тимофеева и др. Вентиляция и отопление цехов
судостроительных предприятий. Л. Судостроение, 1978 г. 239 с.
7. В.Л. Писаренко, М.Л. Рогинский. Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве,
Москва, Машиностроение, 1981 г. 120 с.
8. О. Тимофеева, Е. Эльтерман, Г. Иофинов. Местная вентиляция при электросварочных
работах. Москва, Профиздат, 1961 г. 140 с.
9. Н.З. Битколов «Вентиляция и тепловой режим промышленных объектов» Материалы V
Международной конференции «Воздух 2007, Качество воздушной среды», 5-7 июня 2007
г., Санкт-Петербург.
10. ОСТ «Отопление и вентиляция сборочно-сварочных цехов с использованием
комплексных рециркуляционных установок». ЦНИИ «Промзданий», Ленинградский
ВНИИОТ и трест «Оргэнергострой», г. Одесса, 1983 г.
11. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование.
12. ГОСТ 12.3.003-86 ССБТ Работы электросварочные требования безопасности.
ЗАО «СовПлим», Санкт-Петербург, Главный специалист, заслуженный эколог Р.Ф., к.м.н.
Ю.С. Корюкаев, начальник отдела системных внедрений И.И. Ушаков.
Ред. №1 от 09.09.08
Стр. № 7