Воздушное душирование, вытяжная вентиляция в прокатном цехе черной металлургии

Обновлено: 17.05.2024

Компания «Экоэнерговент» занимается установкой и модернизацией и обслуживанием систем вентиляции металлургический предприятий. Работаем на всей территории России.

Металлургия — одна из отраслей промышленности, где условия работы персонала очень сложные и тяжелые. Высокая температура воздуха, пыль, газ и дым — факторы, которые можно минимизировать при помощи оборудования качественной вентиляции. Задача системы вентиляции — максимально возможное устранения последствий влияния вредных факторов, повышающих уровень опасного воздействия на человека и оборудование. Особенность вентиляции металлургического цеха состоит в том, что здесь необходимо учитывать комплексное действие различных угроз:

избыточного тепловыделения;
паро и газовыделения;
токсичные вещества;
повышенный уровень запыленности;
аэрозоли с повышенным содержанием твердых веществ;
дым.

Также вентиляция должна обеспечить нормальную влажность в цехах, не ниже 60% и скорость движения воздуха в пределах 0,5 м/с, но без возникновения сквозняков.

Задачи проектирования вентиляции металлургических цехов

Промышленная вентиляция, в частности предприятий металлургии, должна представлять собой комплексную систему, в которой все части оборудования работают взаимосвязано и направлены на выполнение одной задачи — создание комфортного микроклимата для работающих. При проектировании учитывается и работа других защитных систем, от:

инфракрасного излучения;
повышенного шума;
химических факторов;
механических воздействий.

При проектировании вентиляции металлургических цехов работа ведется в трех главных направлениях:

Расчет производительности и мощности системы, необходимой для создания комфортных условий работы персонала, учитывая необходимый запас прочности;
Разработка оптимальных способов подачи и удаления воздуха с рабочих зон. Расчет системы аспирации — удаления загрязненных объемов воздуха непосредственно с мест генерации пыли и аэрозольных взвесей.
Разработка мощных систем фильтрации приточного и вытяжного каналов.

Для металлургических цехов используются комбинированные системы вентиляции — общеобменные с активно действующими местными участками. Чистый воздух подается в рабочую зону, а загрязненный удаляется из участков, куда вытесняется приточным и удаляется при помощи зонтов, отсосов. Располагаются они таким образом, что загрязненный воздух не попадает в зону дыхания. Объем отсоса компенсируется таким же объемом притока.

Расчет расхода местных установок отсоса

В каждом промышленном цехе есть места, где уровень образования пыли, газов и других вредных факторов максимальный. Они должны быть оборудованы устройствами отбора воздуха, форма и размеры которых позволяют устранить опасность в максимально короткое время. Для этого рассчитывается объем воздуха, который должен быть удален, создаются условия для притока такого же объема и проектируется общеобменная система вентиляции, кратность которой составляет 2 - 3 единицы.

Для расчета количества воздуха, удаляемого посредством местного отсоса (зонта, укрытия, воронки, щелевого отсоса) разработаны специальные формулы. При правильном расчете, скорость воздуха на зонтах составляет 1, 1,5 м/с, укрытиях — 10 - 15 м/с, щелевых устройствах — 4,6 м/с. Работает система в постоянном режиме, что вызвано особенностями технологических процессов в металлургическом производстве.

Тепловой режим

Большинство оборудования металлургической промышленности активно выделяет тепловую энергию, ухудшая общий температурный фон помещений. Общеобменная вентиляция и местные отсосы позволяют обеспечить значительную долю теплоотвода от нагретых поверхностей. Если в воздухе отсутствуют пыль, механические примеси и масляный туман, или количество их незначительно и может эффективно задерживаться фильтрами, то в систему встраиваются рекуператоры.

Их роль состоит в том, что тепло отбирается от загрязненного воздуха и передается приточному, позволяя подавать в рабочую зону не только чистый воздух снаружи, но и прогретый до комфортной температуры. Это особенно актуально при работе вентиляции зимой. Учитывая значительные площади металлургических цехов и возможность сократить расходы энергии на подогрев приточного потока на 80%, экономия получается ощутимой. На каждый МВт тепла, идущего на подогрев воздуха в системе приточной вентиляции, расходоваться будет только 200 кВт, остальное поступит с рекуператора. Компания «ЭкоЭнергоВент», при разработке технических решений применяет наиболее выгодный и работоспособный тип рекуператора, обеспечивающий максимальную экономию тепла, гигиеничность и долговечность системы.

Большое значения имеет организация таких систем приточной вентиляции, как воздушные души. Это места, где человек находится в интенсивном потоке приточного воздуха. Существуют рабочие места, где находится человеку без воздушного душа очень сложно. Расход воздуха на подачу в таком устройстве рассчитывается в пределах 1700 - 2000 м3/ч.

Удаление пыли

Многие технологические процессы в литейных, дробильных, металлургических и других цехах связаны с образованием большого количества мелкой и крупной пыли. Вентиляция — один из способов борьбы с запылением. В промышленных цехах используется специальная разновидность пылеотсасывающей вентиляции — аспирация. Система оборудуется воздухопроводами, идущими под большим углом. Приток воздуха в помещения с угрозой высокого уровня образования пыли организован с малой скоростью, чтобы уменьшить возможность пыления. Если производство не слишком пыльное, воздуховоды вытяжной вентиляции расположены более близко к горизонтали.

Требования к системе аспирации:

длина воздуховодов должна быть максимально короткой;
горизонтальные участки сведены к минимуму, угол наклона 90 - 400 к горизонтали;
одна система объединяет до шести местных узлов отсоса;
толщина стали трубопроводов — до 0,7 - 1 мм, для абразивных сред — 1,5 - 2 мм.

Аспирационные установки рассчитаны на вытягивание больших масс пыли и твердых вкраплений в диапазоне от 2,5 до 20 кг на метр кубический воздуха. Обязательно устанавливаются специальные устройства для задержания пыли, чтобы она не выбрасывалась в атмосферу. Циклонные установки задерживают до 85% твердых частиц, матерчатые фильтры — до 99%.

Очистка воздуха

Жесткие требования к экологичности производства предусматривает использование фильтров и уловителей на всех системах вытяжной вентиляции. Пылеуловители конструктивно подразделяются на:

осадительные камеры для удержания крупных фракций;
инерционные циклонные камеры;
волокнистые и тканевые фильтры (рулонные, ячеистые, рукавные, сетчатые…);
электрические.

В системах вентиляции металлургических цехов используются все виды фильтров в различных комбинациях.

Особенности вентиляции цехов металлургической отрасли

Главные задачи вентиляции в горячих цехах — поддержание нормальной температуры и удаление пыли. Сложность состоит с том, что воздух помещения постоянно находится в соприкосновении с высокотемпературным оборудованием и, кроме принудительной вентиляции, в теплообмене участвуют и естественные конвекционные процессы.

Периодические выбросы пыли и газов при загрузке шихты или металлолома резко изменяют газовый состав атмосферы цеха и уровень запыленности. Интенсивное удаление воздуха крайне необходимо. Типовая схема металлургического цеха выглядит так:

Вытяжная вентиляция каждой печи, включающая укрытие, расположенное над печью, систему воздуховодов, фильтры, вентиляторы и устройства управления;
Система общеобменной вентиляции, устраняющая загрязнения, не уловленные локальной системой;
Приточная вентиляция, мощность которой равна суммарной мощности местной и общей систем. Забор воздуха производится в местах, отдаленных от точек выхода воздуховодов из соседних цехов и участков.

Для вентиляции металлургических предприятий характерный большой расход воздуха — на тонну стали, получаемой после выплавки, необходимо удалить из цеха 6 - 10 0003 воздуха. Количество тепла тоже довольно значительно — например, в прокатный цех объемом 50 000 м3 поступает от оборудования и полуфабрикатов до 10 000 кВт тепловой энергии. Мартеновские, электросталеплавильные и конверторные цеха получают тепла больше на 30 - 40 %.

Рассчитывается переизбыток тепловой энергии по формуле:

Q = Qu + (3,6V — cQu * (Tz — Tp) / c * (T₁ — Tp), где:

Qu (м3) — продуктивность местного отсоса;
V (Вт) — коэффициент теплоотдачи условной единицы продукции;
Tz (°С) — температура отработанного воздуха;
Т₁ (°С) — температура воздуха в общей вытяжной системе на выходе;
Тр (°С) — температура воздуха приточной системы вентиляции в точках выхода в цех.
с (кДж) - теплоёмкость воздуха.

Нормативы СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» позволяют рассчитать мощность вентиляции цеха любого профиля, с учетом местных особенностей — конфигурации помещения, типа оборудования, вида продукции.

Воздушное душирование, вытяжная вентиляция в прокатном цехе черной металлургии

Особое внимание должно быть обращено на создание более благоприятных микроклиматических условий в кабинах управления станов, будках крановщиков, будках управления печей и др. Применяемые в этих целях водяные завесы со стороны открытых отверстий и воздушное душирование недостаточны.

Наиболее целесообразным является охлаждение стенок кабин и будок управления путем устройства их полыми и циркуляции в них охлажденного воздуха или воды. Таким образом может быть облегчена отдача тепла организмом путем радиации. Должно предусматриваться также оборудование кабин управления и особенно будок крановщиков небольшими кондиционерами.

Тяжелые условия труда крановщиков на клещевых кранах, обслуживающих нагревательные колодцы, помимо хорошей термоизоляции стенок кабины, могут быть несколько облегчены, если кабина будет меньше времени находиться непосредственно над открытыми крышками колодцев и над раскаленными слитками.

Широкое применение находит в прокатных цехах воздушное душирование, особенно у прокатных станов, независимо от размеров обрабатываемых материалов (слитков, болванок), у нагревательных и методических печей при кантовке и выдаче слитков, а также у прессов и пил. Воздушное душирование больших площадок (до 100 м2) при работе на крупносортных станах, обслуживаемых бригадой рабочих (вальцовщиков, крючечников)—в 5—6 человек с непостоянными рабочими местами, может быть эффективно осуществлено путем установки мощных осевых вентиляторов ЦАГИ.

Подаваемый этим вентилятором воздух объемом около 35 000 м3/час на рабочие места крючечников (по одну сторону стана) и до 30 000 м3/час на рабочие места вальцовщиков (по другую сторону стана) снижал температуру в помещении на 4—6°, что наряду с созданием подвижности воздуха значительно улучшало условия труда рабочих и способствовало заметному повышению производительности труда.

На некоторых участках производства в прокатных цехах требуется устройство местной механической вытяжной вентиляции, например для удаления дыма и газов от нагревательных печей, дыма и газов, выделяющихся от шеек валков станов вследствие пригорания смазки, пыли, образующейся при зачистке слитков на качающихся наждачных точилах, и для удаления тумана серной кислоты от травильных ванн.

Удаление пыли от качающихся наждаков может осуществляться или посредством заключения наждачного камня в кожух с присоединением последнего посредством гибкого шланга к отсасывающему воздуховоду, или путем оборудования на самих верстаках для зачистки отсосов пыли по типу бортовых (завод Электросталь). Необходимо также устраивать механическую вытяжную вентиляцию от обрезных пил, которая, помимо удаления пыли, содействует некоторому поглощению неприятного шума, возникающего при резке металла.

Вентиляция и отопление в цехах промышленных предприятий, в том числе, заводов черной металлургии - один из основных комплексов мероприятий и технических решений, направленных на сохранение здоровья занятого на производстве человека.

Они обязаны выполнять множество требований и рекомендаций, основные из которых перечислены ниже.

Все постоянные рабочие места, подверженные тепловому облучению, должны оборудоваться механической вентиляцией (душированием, кондиционированием и др.), обеспечивая средствами вентиляции и отопления метеорологические условия согласно ГОСТ.

o защитой рабочих мест от облучения щитами, экранами, водяными завесами и т. п.;

o герметизацией процессов со значительными выделениями ныли и газов, а также механической вентиляцией.

Читайте также: