Аспирационно-технологические установки предприятий цветной металлургии

Бошняков Е. Н.

Металлургия, 1987 г.

1. Аэродинамика местных отсосов

Новый принципиальный подход к конструированию местных отсосов (увязка с технологией) и расчету потребной производительности АТУ (ориентация на 100 %-ную эффективность локализации вредных выделений технологического источника; сначала чертеж МО, затем расчет LH, La, L%) потребовал применения новой классификации конструкций МО. Поэтому наряду с традиционным делением МО на открытые, полузакрытые и закрытые по технологическому признаку конструкции МО разделили на МО сосредоточенных источников, МО рассредоточенных источников и МО рабочих мест ручного труда. К первой группе отнесли сосредоточенные источники вредных выделений технологическими агрегатами. Они характеризуются интенсивным выделением вредностей с небольшой части поверхности агрегата. Сосредоточенные источники составляют до 3/4 всех источников выделений вредностей на предприятиях цветной металлургии. Ко второй группе были отнесены рассредоточенные источники вредных выделений, характеризующиеся выделением вредностей со всей поверхности технологического агрегата или значительной части его. К третьей группе отнесли источники вредных выделений у рабочих мест ручного (немеханизированного или частично механизированного) труда.

Для конструирования МО и расчета аспирационных воздухообменов необходимо знание аэродинамики МО. Исследование движениявоздуха и смесей воздуха с вредными веществами у всасывающих отверстий не дает практических рекомендаций. Более рациональным в этом направлении оказался предложенный автором метод, в соответствии с которым исследуется результат взаимодействия воздушных потоков внутри МО, выражающийся в виде давлений (разрежений) и скоростейвоздуха в отверстиях (открытых рабочих проемах, неплотностях) МО [15].

Этот метод позволяет получать данные, необходимые при конструировании МО и при расчете аспирационных воздухообменов [11—13, 15,21, 23—25]. До этих исследований в литературе отсутствовали обоснованные рекомендации по расчету Le и выбору оптимальных параметров МО, а также не было методикииспытаний и исследований МО разных конструкций для выбора оптимальных параметров. Такие рекомендации и такая методика были необходимы для проектирования аспирации. Указанные выше исследования, ставшие теоретической и методической основой нового раздела науки о движениивоздуха — аэродинамики МО, позволили выработать практические рекомендации по конструированию местных отсосов и по расчету аспирационных воздухообменов, позволили создать методику исследований МО для выбора оптимальных параметров, методикуиспытаний аспирационных отсосов от технологического оборудования любого назначения.

Основным показателем аэродинамики МО при испытании их по методу выявления результата взаимодействия воздушных потоков является режим, т.е. количество отсасываемого с помощью АТУ воздуха, обеспечивающего данное распределение давлений в отверстиях отсоса. Такой подход к явлению впервые позволил получить полную повторяемость результатов при условии соблюдения тех же соотношений параметров МО и тех же показателейработы технологического агрегата, обслуживаемого этим отсосом. Следовательно, данный метод позволяет переносить соответствующим образом пересчитанные результаты испытаний МО из промышленных условий в лабораторные и экспериментальные и наоборот, а также использовать данные экспериментов для разработки эффективных конструкций местных отсосов и расчета La.

Основные методики аэродинамики МО освещены в работах [11, 12, 15, 23—25]. В соответствии сданными теории определяющим показателем эффективности и режима работы МО является скорость собственно аспирационных струй воздуха в отверстиях (открытых рабочих проемах и неплотностях) МО vu (п. 6 гл. I.) Оптимальной vH0 является такая направленная внутрь скоростьвоздуха в отверстиях, при которой наблюдается эффект аспирации — невыбивание вредностей из местного отсоса при минимуме отсасываемого АТУ воздуха (см. гл. I, VI).

Исследования аэродинамики потоков в местных отсосах показали, что входящие в уравнение (8) для Z.J составляющие величины могут быть уменьшены (для уменьшения потребностей производительности АТУ) главным образом за счет изменений технологических параметров. Это относится к /., (включая /.э), LM, LT, Lr, £.„.„, £п.у Величина Lnu технологическими мерами может быть уменьшена в тех случаях, когда зоны повышенного давления в МО создаются работой технологических агрегатов. Величина LH за счет мер технологического порядка может быть понижена путем уменьшения площади открытых рабочих проемов, необходимых для ведения технологического процесса, но в пределах, когда такое уменьшение не осложняет работу персонала, выполняющего через эти проемы соответствующие операции.

При конструировании МО по результатам исследований [11,12 и др.] возможно уменьшение лишь двух составляющих: LH и Ln д. Величина LH при зтом может быть снижена за счет уменьшения ун.о Д° минимальных значений. Основным способом для этого является увеличение емкости МО [24—25 и др.], вследствие чего воздушные потоки внутри МО имеют возможности для взаимодействия, а давления выравниваются.

Для уменьшения Lnjx при конструировании МО предложены два способа [1, 11, 12, 15, 23—25]: увеличение емкости МО и применение дополнительных (внутренних) стенок, препятствующих распространению зон повышенного давления к основным, наружным. В гл. II—III приведен ряд практических рекомендаций по улучшению аэродинамических характеристик конструкций МО за счет увеличения емкости и за счет применения сложных МО.

Результаты исследования сложных (с дополнительными внутренними стенками, экранами) МО приведены в работе [12]. Согласно этим данным расстояние между внутренними (экранами) и наружными стенками МО определяется по формуле (60), если это расстояние не должно быть больше по условиямтехнологии (проход внутри кабины вокруг оборудования) или безопасности: