Воздушный душ

Материал из MiningWiki — свободной шахтёрской энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1. Новая разработка NIOSH - воздушный душ для защиты операторов подземных буровых установок от пыли

Воздушный душ - устройство в системе местной приточной вентиляции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха, создающего в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека условия воздушной среды, соответствующие гигиеническим требованиям (в отношении температуры, влажности, подвижности воздуха и концентрации в нём вредных веществ). В тех случаях, когда рабочие должны находиться в производственном месте (или ином), где концентрация вредных веществ в воздухе превышает предельно-допустимую (ПДКрз), и/или имеется неблагоприятный микроклимат (повышенная/пониженная температура), для их защиты и улучшения самочувствия и комфорта могут использоваться: изолированные кабины с эффективной системой вентиляции (отопления и кондиционирования). Это помогает предотвратить воздействие вредных веществ и создать благоприятный микроклимат. Но в каких-то случаях использование кабин невозможно или затруднено, и тогда условия пребывания сотрудников на рабочих местах можно улучшить, подавая туда струю воздуха со подходящими параметрами (отсутствие воздушных загрязнений, подходящие расход, скорость, температура и влажность). Такая защита не требует носки средств индивидуальной защиты (СИЗ) и, соответственно, не оказывает неблагоприятного воздействия на самочувствие, работоспособность и производительность труда рабочих.

Система OASIS[править]

Рис. 2. Схема работы воздушного душа - системы OASIS. Параметры системы[1]: снижение запылённости воздуха на 98-82%, мощность электродвигателя вентилятора 2.2 кВт; подача воздуха ~2.8 м3/с; перепад давления на фильтре первичной очистки ~630 Па; использовался регенерируемый фильтр, регенерация - обратной импульсной продувкой сжатым воздухом (давление 6 атм, расход ~54 л/мин), эффективность очистки 99.5%.

Система OASIS (Overhead Air Supply Island)[1][2][3] используется для защиты от пыли (и при необходимости дополнительно) от повышенной и пониженной температуры на постоянных рабочих местах, например - при фасовке пыльных материалов[4] и укладке загрязнённых и пыльных предметов[5]. Она состоит из: регенерируемого фильтра первичной очистки, улавливающего основную массу пыли; вентилятора; воздуховодов и воздухораспределителя с фильтром вторичной очистки (Рис. 2). При необходимости очищенный воздух может пропускаться через блoк подогрева/охлаждения для регулирования температуры воздуха. Воздухораспределитель размещается над рабочим местом, а находящийся в нём фильтр вторичной очистки обеспечивает равномерное истечение воздуха по всей площади воздухораспределителя, и является дополнительной защитой при отказе первичного фильтра. После выхода из воздухораспределителя поток очищенного воздуха начинает смешиваться с окружающим загрязнённым воздухом (по краям), а в центре образуется зона чистого и пригодного для дыхания воздуха (Рис. 2). Система была разработана из-за того, что измерения эффективности респираторов в производственных условиях показали, что на практике они плохо защищают рабочих. На Рис. 3 показано использование системы для зашиты от пыли оператора фасовочной машины. Запылённость воздуха в зоне дыхания рабочего при выполнении той же самой работы снизилась на 98-82%.

Средняя скорость воздуха 1.7 м/с, проникание пыли в ядро струи чистого воздуха происходило на расстоянии 83 см от воздухораспределителя, размер последнего ~122×122 см.

Рис. 3. Система OASIS (воздушный душ) над рабочим местом оператора фасовочной машины - подаёт чистый отфильтрованый воздух в зону дыхания сверху вниз, источник[3]
Рис. 4. Некоторые из видов патрубков воздушных душей, используемых для защиты от перегрева при работе в нагревающем микроклимате

Очевидным недостатком системы является то, что она не обеспечивает защиту рабочего при покидании им рабочего места; то, что стоимость может быть выше, чем при использовании низкоэффективных респираторов; и то, что поток воздуха, выходящий из воздухораспределителя, может сдувать пыль с пола, увеличивая загрязнённость окружающего воздуха. Возможны проблемы с размещением воздухораспределителя при необходимости использовать кран-балки и другие подъёмно-транспортные устройства.

Исследования воздушных душей для защиты от пыли в СССР[править]

В СССР проводились работы по созданию и изучению воздушных душей для защиты рабочих от пыли. Были получены положительные результаты. Так, при добыче руды в калийных рудниках использование воздушного душирования на рабочем месте оператора комбайна "Урал-10КС" позволило снизить концентрацию пыли в 4.2-5.5 раз при скорости движения воздуха 0.15-0.62 м/с[6]. Система воздушного душирования этого комбайна СВД-1КС состояла из фильтра грубой очистки, вентилятора СВМ-4М, воздуховода диаметром 400 мм, и воздухораспределителя с фильтром тонкой очистки и регулятором расхода воздуха. После очистки воздуха фильтром грубой очистки он разделялся на 2 потока. Один создавал кольцевую завесу вокруг душа, а второй подавался внутри завесы на рабочее место через фильтр тонкой очистки.[7] Использование фильтра снижало запылённость в 4-5 раз, что в сочетании с местным отсосом от рабочего органа позволяло снизить запылённость до величины, близкой к ПДКрз.

Защита от пыли операторов подземных буровых установок[править]

При нагнетательном проветривании тупиковых выработок запылённый воздух движется от проходческого комбайна к буровой установке, используемой для крепления кровли. Из-за этого запылённость воздуха может превышать ПДКрз. Специалисты NIOSH разработали и испытали воздушный душ[8], уcтанавливаемый на буровую установку, и подающий чистый воздух на рабочее место оператора во время работы. Это позволило снизить загрязнённость вдыхаемого воздуха, в среднем - в 3-4 раза. К сожалению небольшие размеры воздухораспределителя, небольшой расход воздуха и то, что воздух в подземной выработке двигался, «сдувая» зону чистого воздуха - снизило эффективность защиты (в среднем до двухкратной).

Защита от перегрева при работе в нагревающем микроклимате[править]

Использование воздушных душей для снижения температуры на рабочих местах известно уже много десятилетий[9][10]. Воздушные души используются на металлургических, стекольных заводах, в горячих цехах и др. Места установки таких воздушных душей должны учитывать как длительность пребывания рабочих на таких местах, так и интенсивность теплового воздействия. При защите от теплопередачи от нагретых предметов за счёт излучения нужно, чтобы струя воздуха обдувала рабочего с той стороны, с которой на него направлено излучение. При наклонной подаче воздуха струя захватывает большую область пространства, чем при вертикальной – и в последнем случае при небольшом перемещении рабочий выходит из области действия воздушного душа. В отличие от противопылевых душей, где важно сохранить центральную область струи воздуха незагрязнённой, при защите от перегрева / низкой температуры это менее важно, и воздухораспределители делают компактными. Для регулировки направления струи воздуха (по горизонтали и по вертикали) они могут быть поворотными.

Для недорогого адиабатического охлаждения воздуха может использоваться распыление воды с помощью сжатого воздуха. Охлаждающее влияние воздушного душа при обдуве рабочего дополняется увеличением теплоотдачи от тела за счёт испарения пота. В таблице приводятся рекомендуемые значения температуры и скорости воздуха, вытекающего из душа, используемого для защиты от теплового излучения.

Таблица. Параметры воздушного душа, используемого для защиты от перегрева при повышенной температуре воздуха и излучении (для летнего времени, источник - табл. XII-I[9])
Физическая нагрузка Интенсивность излучения
При отсутствии ощутимого облучения, до 325 Вт / м2 При длительном облучении порядка 1400 Вт / м2 При длительном облучении порядка 2100 Вт / м2;

и при кратковременном порядка 2800 Вт / м2

Температура °С Скорость м/с Температура °С Скорость м/с Температура °С Скорость м/с
Лёгкая работа 25-30 1.6-2.5 20-25 2-4 20-25 3-5
Работа средней тяжести 22-25 2-3 18-22 3-5 18-22 4-5
Тяжёлая работа 18-22 2-4 18-20 4-6 15-18 5-6

На Рис. 4 показаны патрубки воздухораспределителей, которые могут использоваться при подаче воздуха для регулирования температуры. при использовании воздушных душей в помещениях с высоким потолком, в которых тёплый воздух может подниматься вверх, рекомендуется размещать патрубок на небольшой высоте - так, чтобы струя вытекающего воздуха не захватывала и не увлекала вниз горячий воздух из-под потолка[11]. Рекомендуемая высота - до 2.4-3 м.


Литература[править]

  1. 1,0 1,1 Volkwein, Mark Engle and Thomas Raether Dust Control with Clean Air from an Overhead Air Supply Island (OASIS) (англ.) // Applied Industrial Hygiene. — Taylor & Francis, 1988. — Т. 3. — № 8. — С. 236-239. — ISSN 0882-8032-Print, 1521-0898-Online. — DOI:10.1080/08828032.1988.10390302
  2. Jon C. Volkwein Research to Replace Respirators in Mining (англ.) // Applied Industrial Hygiene. — Taylor & Francis, 1988. — Т. 3. — № 11. — С. F8-F10. — ISSN 0882-8032-Print, 1521-0898-Online. — DOI:10.1080/08828032.1988.10389855
  3. 3,0 3,1 Andrew B. Cecala, Andrew D. O’Brien et al. Chapter 6 // Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing. — DHHS (NIOSH) Publication No. 2012–112. — NIOSH, 2012. — 312 с. Есть перевод: ссылка.
  4. AB Cecala Dust Protection for Bag Stackers (англ.) // NIOSH Hasard Control. — DHHS (NIOSH) Publication No 2001-142, 2001. — № 31.
  5. Andrew Brian Cecala, Jon C. Volkwein & J. Harrison Daniel Reducing Bag Operator's Dust Exposure in Mineral Processing Plants (англ.) // Applied Industrial Hygiene. — Taylor & Francis, 1988. — Т. 3. — № 1. — С. 23-27. — ISSN 0882-8032-Print, 1521-0898-Online. — DOI:10.1080/08828032.1988.10388493
  6. Богданович АС и др. Пути улучшения воздушной среды в механизированных забоях калийных рудников / Талапин В.И., редактор. — Актуальные вопросы охраны труда в химической промышленности: Материалы респ. науч.-практ. конф. — Минск: М-во здрав. БССР. Белорус. о-во гигиенистов. Белорус. науч.-исслед. сан.-гигиен. ин-т, 1976. — С. 20-21. — 164 с.
  7. Сельсков МВ, Казак ЮП, Бузин ВА. Локальное обеспыливание на комплексе "Урал-10КС" посредством системы воздушного душирования / Талапин В.И., редактор. — Актуальные вопросы охраны труда в химической промышленности: Материалы респ. науч.-практ. конф. — Минск: М-во здрав. БССР. Белорус. о-во гигиенистов. Белорус. науч.-исслед. сан.-гигиен. ин-т, 1976. — С. 18-19. — 164 с.
  8. J.M. Listak and T.W. Beck, Development of a canopy air curtain to reduce roof bolters’ dust exposure (англ.) // The Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. (SME). — Mining Engineering, 2012. — Т. 64, вып. 7. — С. 72-79. — ISSN 0026–5187. Есть перевод ссылка
  9. 9,0 9,1 В.В. Батурин. Основы промышленной вентиляции. — 4-е изд. — Москва: Профиздат, 1990. — С. 319-341. — 448 с. — 11 100 экз. — ISBN 978-985-06-1413-1.
  10. под ред. НН Павлова и ЮИ Шиллера. часть 3 - Вентиляция и кондиционирование воздуха // Внутренние санитарно-технические устройства. — 4-е издание. — Москва: Стройиздат, 1992. — Т. (Книга) 1. — С. 147-159. — 319 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-274-01155-1
  11. ACGIH. Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design. — 28. — Cincinnati, Ohio, 2013. — С. 10-8. — ISBN 9781607260578.
.