Содержание статьи
- Проблема запыления на дробильных установках
- Источники пылеобразования на дробильно-сортировочных комплексах
- Нормативные требования к выбросам пыли
- Гидравлическое пылеподавление методом орошения
- Аспирационные системы пылеулавливания
- Пенное пылеподавление
- Расчет системы пылеподавления
- Экологическая ответственность и штрафные санкции
- Часто задаваемые вопросы
Проблема запыления на дробильных установках
Запыление атмосферного воздуха в зоне работы дробильно-сортировочных комплексов представляет собой серьезную экологическую и санитарно-гигиеническую проблему для горнодобывающей, строительной и перерабатывающей промышленности. Процесс дробления материалов неизбежно сопровождается выделением мелкодисперсных частиц, которые при отсутствии эффективных систем пылеподавления создают опасные условия труда для персонала и загрязняют окружающую среду.
При работе дробильного оборудования образуются воздушные потоки от движения рабочих органов и свободного падения кусков материала. Эти потоки увлекают мелкодисперсные фракции и выносят их в окружающую зону промышленного помещения или на открытые площадки. Особенно интенсивное пылеобразование наблюдается при переработке сухих материалов с высоким содержанием пылевидных фракций.
Длительное воздействие пыли на организм человека приводит к развитию профессиональных заболеваний дыхательных путей, включая пневмокониозы и силикоз. Кроме того, высокая запыленность снижает видимость, ускоряет износ оборудования и создает риск взрывоопасных ситуаций при работе с некоторыми материалами.
Источники пылеобразования на дробильно-сортировочных комплексах
Дробильно-сортировочные комплексы включают множество технологических узлов, каждый из которых является потенциальным источником выброса пыли в атмосферу. Понимание механизмов пылеобразования на различных участках позволяет разработать эффективную систему пылеподавления.
Основные источники пыли
| Источник пылеобразования | Характеристика процесса | Интенсивность выделения пыли |
|---|---|---|
| Загрузка дробилки из бункера | Свободное падение материала с высоты, образование воздушных вихрей | Высокая |
| Дробление материала | Разрушение кусков, образование новых поверхностей, выделение мелких фракций | Очень высокая |
| Разгрузка дробилки | Истечение раздробленного материала, турбулентные потоки воздуха | Высокая |
| Грохочение (просеивание) | Вибрация материала, отделение мелких фракций, аэродинамический подъем пыли | Средняя |
| Пересыпы конвейеров | Падение материала с ленты конвейера, образование пылевого облака | Высокая |
| Транспортировка конвейерами | Истирание материала, ветровая эрозия на открытых участках | Средняя |
По характеру образования дробильное оборудование разделяют на две группы. Первая группа включает щековые и конусные дробилки с качающимся рабочим органом, где пылеобразование происходит преимущественно за счет истирания материала. Вторая группа представлена молотковыми и роторными дробилками с быстровращающимся ротором, где интенсивное пылевыделение обусловлено ударным разрушением и высокой скоростью движения рабочих органов.
Практический пример
На типичной дробильной установке производительностью 100 тонн в час при отсутствии систем пылеподавления концентрация пыли в воздухе рабочей зоны может достигать 50-150 миллиграмм на кубический метр, что в 10-30 раз превышает предельно допустимые концентрации. Наиболее критичными точками являются узлы загрузки первичной дробилки и пересыпы между конвейерами, где запыленность может кратковременно достигать 300-500 миллиграмм на кубический метр.
Нормативные требования к выбросам пыли
В Российской Федерации содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и в воздухе рабочей зоны регламентируется системой санитарно-гигиенических нормативов. Основным действующим документом с 01 марта 2021 года являются санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания", которые объединили более 123 ранее действовавших нормативных актов и установили предельно допустимые концентрации вредных веществ как в воздухе рабочей зоны, так и в атмосферном воздухе населенных мест.
Предельно допустимые концентрации пыли
| Вид пыли | ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ | ПДК в атмосферном воздухе (макс. разовая), мг/м³ | Класс опасности |
|---|---|---|---|
| Пыль неорганическая (SiO₂ менее 20%) | 6 (общая масса аэрозолей) | 0,15 | 3 |
| Пыль неорганическая (SiO₂ от 20% до 70%) | 4 (общая масса аэрозолей) | 0,15 | 3 |
| Пыль неорганическая (SiO₂ более 70%) | 1-2 (общая масса аэрозолей) | 0,15 | 3 |
| Цементная пыль | 6 | 0,15 | 3 |
| Угольная пыль | 4-10 (в зависимости от содержания SiO₂) | 0,15 | 3 |
Важно отметить, что нормы ПДК в воздухе рабочей зоны относятся к среднесменной концентрации вредных веществ, то есть к средней концентрации, воздействующей на работника в течение восьмичасовой рабочей смены. Предельно допустимые выбросы определяются для каждого конкретного предприятия на основании расчетов рассеивания загрязняющих веществ и должны обеспечивать соблюдение нормативов качества атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны.
Гидравлическое пылеподавление методом орошения
Орошение водой является наиболее распространенным и экономичным методом пылеподавления на дробильных установках. Принцип действия основан на смачивании частиц пыли каплями воды, что приводит к увеличению массы частиц и их осаждению под действием силы тяжести. Эффективность орошения зависит от размера капель воды, расхода воды и правильности размещения форсунок.
Типы систем орошения
Стационарные дождевальные установки применяются как основной способ пылеподавления при работе горнопроходческих комбайнов и на участках погрузки материала. Дождевальные установки с большой дальностью действия используются для пылеподавления штабелированных материалов и открытых складов.
Форсуночные системы точечного орошения устанавливаются непосредственно в местах наиболее интенсивного пылеобразования: в узлах загрузки дробилок, на пересыпах конвейеров, в зоне разгрузки материала. Современные системы используют форсунки с мелким распылением, создающие водяной туман с размером капель от 10 до 100 микрометров.
| Место установки | Тип форсунок | Расход воды, л/мин | Эффективность пылеподавления, % |
|---|---|---|---|
| Загрузка первичной дробилки | Конусные распылители | 3-5 | 70-80 |
| Камера дробления | Форсунки тонкого распыления | 2-4 | 60-75 |
| Разгрузка дробилки | Плоскоструйные форсунки | 2-3 | 65-80 |
| Грохоты и классификаторы | Форсунки полного конуса | 1-2 на секцию | 70-85 |
| Пересыпы конвейеров | Форсунки мелкого распыления | 1-3 | 75-90 |
Расчет расхода воды для системы орошения
Общий расход воды Q (литров в час) для системы орошения определяется по формуле:
Q = n × q × 60
где n - количество точек орошения (форсунок), q - расход воды на одну форсунку в литрах в минуту.
Пример расчета: Для дробильной установки с 8 точками орошения, где каждая точка имеет расход 3 литра в минуту:
Q = 8 × 3 × 60 = 1440 литров в час, или 1,44 кубометра в час.
При работе установки 16 часов в сутки суточный расход воды составит 23 кубометра.
Важным параметром является давление воды в системе. Для эффективного пылеподавления форсунки должны работать при давлении от 200 до 600 килопаскалей. При недостаточном давлении размер капель увеличивается, что снижает эффективность смачивания мелкодисперсной пыли.
Аспирационные системы пылеулавливания
Аспирация представляет собой метод локализации и улавливания пыли в местах ее образования путем создания направленного потока воздуха, отсасывающего запыленный воздух от источника пылеобразования. Аспирационные системы являются наиболее эффективным способом борьбы с пылью, позволяющим снизить концентрацию вредных веществ на 85-99 процентов.
Компоненты аспирационной системы
Типичная аспирационная система дробильной установки включает следующие основные элементы: укрытия и кожухи, герметизирующие источники пылеобразования; воздуховоды для транспортировки запыленного воздуха; пылеуловители для очистки воздуха от пыли; вентиляторы для создания необходимого разрежения и перемещения воздуха; системы удаления уловленной пыли.
Типы пылеуловителей
Циклоны обеспечивают грубую очистку воздуха от крупных частиц пыли за счет центробежных сил. Циклоны эффективно улавливают частицы размером более 10-20 микрометров, обеспечивая степень очистки до 85-95 процентов для крупнодисперсной пыли. Основное преимущество циклонов заключается в простоте конструкции, надежности работы и возможности использования при высокой запыленности входящего воздуха до 1000-1500 граммов на кубометр.
Рукавные фильтры применяются для тонкой очистки воздуха и обеспечивают высокую эффективность улавливания мелкодисперсных частиц размером до 1 микрометра. Степень очистки воздуха в рукавных фильтрах достигает 99-99,9 процентов, а остаточная концентрация пыли на выходе составляет 10-20 миллиграмм на кубометр.
| Тип пылеуловителя | Производительность, м³/ч | Эффективность очистки, % | Начальная запыленность, г/м³ |
|---|---|---|---|
| Циклон ЦН-15 | 1000-50000 | 85-95 | до 1500 |
| Рукавный фильтр | 500-100000 | 99-99,9 | до 130 |
| Фильтр-циклон рукавный | 500-50000 | 99-99,9 | до 250 |
| Картриджный фильтр | 500-20000 | 99,5-99,95 | до 10 |
Оптимальным решением является использование комбинированной двухступенчатой системы очистки: циклон для предварительного улавливания крупных частиц и рукавный фильтр для окончательной очистки воздуха. Такая схема позволяет снизить нагрузку на фильтровальные рукава и продлить срок их службы в несколько раз.
Система аспирации дробильной установки
Для щековой дробилки производительностью 50 тонн в час требуется аспирационная система производительностью около 15000 кубометров в час. Система включает укрытие загрузочного бункера с отсосом 5000 кубометров в час, укрытие дробильной камеры с отсосом 8000 кубометров в час и укрытие разгрузки с отсосом 2000 кубометров в час. Очистка воздуха производится в циклоне с последующим рукавным фильтром. Общая эффективность пылеулавливания достигает 99,5 процентов.
Пенное пылеподавление
Пенное пылеподавление представляет собой высокоэффективный метод борьбы с пылью, основанный на применении стабилизированной пены средней или высокой кратности. Пена обеспечивает более эффективное смачивание частиц пыли по сравнению с водой благодаря высокому содержанию поверхностно-активных веществ и большой площади контакта.
Принцип действия и преимущества
При подаче пены в места пылеобразования она растекается по пылящей поверхности, обволакивая частицы пыли и смачивая их. Пузырьки пены разрушаются, а содержащиеся в них поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности пылинок, значительно улучшая их смачиваемость. Эффективность пылеподавления пеной достигает 90-95 процентов, что существенно выше, чем при использовании воды.
Основными преимуществами пенного пылеподавления являются: высокая эффективность смачивания мелкодисперсных частиц размером менее 10 микрометров; снижение расхода воды в 5-10 раз по сравнению с обычным орошением; возможность применения в условиях отрицательных температур при использовании антифризных добавок; создание защитного слоя на пылящей поверхности, предотвращающего повторное пылеобразование.
Характеристики пены для пылеподавления
| Параметр | Пена средней кратности | Пена высокой кратности |
|---|---|---|
| Кратность пены | 10-50 | 50-200 |
| Концентрация ПАВ, % | 0,5-1,5 | 1,0-3,0 |
| Устойчивость пены, мин | 3-10 | 10-30 |
| Расход раствора на 1 тонну материала, л | 2-5 | 1-3 |
В качестве пенообразователей для пылеподавления применяются неионогенные и анионные поверхностно-активные вещества. Наибольшее распространение получили пенообразователи типа ПО-1 и ПО-6, представляющие собой смесь алкилсульфатов и алкилсульфонатов с добавками стабилизаторов. Современные пенообразователи являются биологически мягкими и не наносят вреда окружающей среде.
Расчет расхода пенообразователя
Расход пенообразователя G (килограммов в час) определяется по формуле:
G = Q × C / 100
где Q - расход воды в литрах в час, C - концентрация пенообразователя в процентах.
Пример: При расходе воды 500 литров в час и концентрации пенообразователя 1 процент:
G = 500 × 1 / 100 = 5 килограммов в час, или 80 килограммов в смену при работе 16 часов.
Расчет системы пылеподавления
Проектирование эффективной системы пылеподавления требует комплексного подхода и учета множества факторов: характеристик перерабатываемого материала, производительности оборудования, климатических условий, требований к качеству воздуха. Рассмотрим основные этапы расчета системы пылеподавления для дробильной установки.
Определение массы выделяющейся пыли
Первым этапом является определение количества пыли, образующейся при работе дробильной установки. Массовый выброс пыли зависит от производительности оборудования, влажности и механических свойств материала, эффективности существующих средств пылеподавления.
Расчет массового выброса пыли
Массовый выброс пыли M (граммов в секунду) от неорганизованных источников рассчитывается по формуле:
M = K × P × (1 - η) / 3600
где K - удельное пылевыделение в граммах на тонну переработанного материала, P - производительность установки в тоннах в час, η - эффективность пылеподавления в долях единицы.
Пример: Для дробилки производительностью 100 тонн в час при удельном пылевыделении 500 граммов на тонну и отсутствии пылеподавления:
M = 500 × 100 × (1 - 0) / 3600 = 13,9 граммов в секунду, или 50 килограммов в час.
При внедрении системы орошения с эффективностью 75 процентов выброс снизится до:
M = 500 × 100 × (1 - 0,75) / 3600 = 3,5 граммов в секунду, или 12,5 килограммов в час.
Расчет производительности аспирационной системы
Производительность аспирационной системы определяется объемом воздуха, который необходимо отсосать от источника пылеобразования для предотвращения выноса пыли в окружающую среду. Расчет производится с учетом размеров укрытия, скорости движения материала и воздушных потоков.
Расчет объема отсасываемого воздуха
Объем отсасываемого воздуха V (кубометров в час) для узла пересыпа конвейера рассчитывается по формуле:
V = S × v × 3600 × k
где S - площадь открытых проемов укрытия в квадратных метрах, v - скорость всасывания воздуха в проемах в метрах в секунду (обычно 1,0-1,5 метра в секунду), k - коэффициент запаса (принимается 1,1-1,3).
Пример: Для укрытия пересыпа с площадью проемов 0,5 квадратных метра при скорости всасывания 1,2 метра в секунду и коэффициенте 1,2:
V = 0,5 × 1,2 × 3600 × 1,2 = 2592 кубометра в час.
Выбор пылеуловителя
Выбор типа и производительности пылеуловителя осуществляется с учетом объема очищаемого воздуха, начальной запыленности, требуемой степени очистки и свойств пыли. Для дробильных установок оптимальным является использование комбинированных систем циклон-фильтр.
| Узел дробильной установки | Объем отсоса, м³/ч | Начальная запыленность, г/м³ | Рекомендуемый тип пылеуловителя |
|---|---|---|---|
| Загрузочный бункер | 3000-8000 | 5-20 | Циклон + рукавный фильтр |
| Щековая дробилка | 5000-15000 | 10-50 | Циклон + рукавный фильтр |
| Конусная дробилка | 8000-25000 | 15-60 | Циклон + рукавный фильтр |
| Грохот вибрационный | 4000-12000 | 5-15 | Рукавный фильтр |
| Пересыпы конвейеров | 2000-5000 | 3-10 | Рукавный фильтр |
Экологическая ответственность и штрафные санкции
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух регулируются природоохранным законодательством Российской Федерации. Предприятия, эксплуатирующие дробильное оборудование, обязаны соблюдать установленные нормативы выбросов и проводить регулярный контроль состояния атмосферного воздуха.
Нормативно-правовая база
Основными документами, регламентирующими охрану атмосферного воздуха, являются: Федеральный закон № 96-ФЗ от 04.05.1999 "Об охране атмосферного воздуха"; Федеральный закон № 7-ФЗ от 10.01.2002 "Об охране окружающей среды"; Кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях; Уголовный кодекс Российской Федерации.
Предприятия обязаны иметь утвержденные проекты нормативов предельно допустимых выбросов или получить комплексное экологическое разрешение для объектов первой категории. Отсутствие разрешительной документации или превышение установленных нормативов влечет применение штрафных санкций.
Административная и уголовная ответственность
Согласно статье 8.21 Кодекса об административных правонарушениях, выброс вредных веществ в атмосферный воздух без специального разрешения или с превышением нормативов влечет наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от 40000 до 50000 рублей, на индивидуальных предпринимателей - от 30000 до 50000 рублей, на юридических лиц - от 180000 до 250000 рублей.
Согласно статье 251 Уголовного кодекса РФ, нарушение правил выброса в атмосферу загрязняющих веществ, повлекшее загрязнение или иное изменение природных свойств воздуха, наказывается штрафом до 80000 рублей или лишением права занимать определенные должности на срок до пяти лет. При причинении вреда здоровью человека наказание ужесточается до штрафа в размере 200000 рублей или лишения свободы на срок до двух лет.
Плата за негативное воздействие
Предприятия обязаны вносить плату за негативное воздействие на окружающую среду. Базовые ставки платы за выбросы загрязняющих веществ ежегодно индексируются. При отсутствии разрешительной документации плата взимается в пятикратном размере. Невнесение платы в установленные сроки влечет наложение штрафа на должностных лиц от 3000 до 6000 рублей, на юридических лиц - от 50000 до 100000 рублей.
