Особенности проблемы снижения вредного воздействия автотранспорта на рабочий персонал в карьерах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

8. Каталог продукции ОАО «Климов» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://klimov.ru. - (11.05.2007).

9. Каталог продукции ММПП «Салют» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.salut.ru/Section.php? SectionId=4. - (13.06.2007).

10. Дизельные и газовые двигатели [Текст]: каталог. - СПб.: ЦНИДИ, 2003. -

219 с.

11. Application of ultracapacitors as traction energy sources [Тех^ / I. N. Varakin et al // Thesis of 7th International Seminar on Double Lauer Capacitors and Similar Energy Storage Devices, December 8-10, 1997. - Florida: Deerfield Beach, 1997. - P. 87 - 91.

12. Гулиа Н.В. Маховичные двигатели [Текст] / Н. В. Гулиа. - М.: Машиностроение, 1976. - 172 с.

13. Тверитин А.В. Перспективы применения аккумуляторов кинетической энергии на карьерном автомобильном транспорте [Текст] / А. В. Тверитин // Энергосбережение на карьерном автомобильном транспорте: материалы междунар. на-уч.-техн. семинара, 24-26 июля 2003 г. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2003. - С. 39-43. ЕШ

— Коротко об авторе -

Журавлев А.Г. - к.т.н., ИГД УрО РАН.

© А.М. Сайкин, 2008

УДК 622.001.89:622.68

250

А.М. Сайкин

ОСОБЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА РАБОЧИЙ ПЕРСОНАЛ В КАРЬЕРАХ

И И ри работе автотранспорта в открытых карьерах в атмо-

.Л.Л. сферу с отработавшими газами (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) выбрасывается большое количество вредных веществ (более 1000). Автотранспорт является также одной из основных причин запыленности воздушной среды карьеров. Как правило, при увеличении глубины открытых карьеров более 200-250 м загрязнение воздуха вредными веществами (ВВ) на рабочих местах постепенно начинает превышать предельно допустимые концентрации (ПДКрз), установленные Горгостехнадзором России. Для исключения простоев оборудования по этой причине исследовались многочисленные мероприятия по снижению загрязнения атмосферы карьеров и воздуха рабочей зоны путем искусственного проветривания карьеров, очистки воздуха в застойных зонах за счет распыления воды или генерирования снега, применения средств и методов снижения выброса ВВ с ОГ ДВС.

Из всего многообразия таких мероприятий широкое практическое применение нашли, в первую очередь, следующие:

- применение малотоксичных двигателей;

- использование средств водяного пылеподавления в зонах работы экскаваторов и буровых установок;

- применение окислительных каталитических нейтрализаторов ОГ ДВС;

- технологии и средства поддержания исходных эколого-экономических показателей ДВС в эксплуатации.

Однако, как перечисленными, так и другими мерами исключить сверхнормативное загрязнение воздуха в атмосфере глубоких открытых карьеров и, особенно, воздуха на рабочих местах, не удается. Постепенно после нескольких десятилетий работы по рассматриваемой проблеме была сформирована и обоснована идеология приоритетности обеспечения санитарных норм по безвредному содержанию ВВ, в первую очередь, в воздухе рабочей зоны [1].

251

На основании этой идеологии были разработаны средства очистки воздуха от ВВ в кабинах карьерных самосвалов, экскаваторов, бульдозеров и др. оборудования.

Наиболее эффективными в глубоких карьерах ОАО «АЛРО-СА» (Якутия) и в НГМК (Навойский горно-металлургический комбинат, Узбекистан) показали себя такие установки для очистки воздуха в кабинах машин, как СГЗ-20, СГЗ-20М (ООО «Газозащита и комфорт»), СОВ-1, СОВ-2 (ООО «НПО СКТ НАТИ»), ЭСОВ-3 и ЭСОВ-4 (ООО «НПК Агродизель»). Сравнительные данные этих установок приведены в табл. 1 [2].

Учитывая, что по конструкции, габаритам, весу и по приме -няемым фильтро-поглощающим элементам эти установки значительно отличаются друг от друга, в карьере «Мурунтау» глубиной более 500 м (НГМК, Узбекистан) и в карьерах «Удачный» и «Юбилейный» (УГОК, АГОК АК «АЛРОСА» ЯКУтия), глубиной более 500 и 300 м, были организованы их сравнительные эксплуатационные испытания на автосамосвалах КАТ-785В. Результаты испытаний приведены ниже. Измерения на эффективность очистки воздуха производились по двум методикам.

В соответствии с первой методикой все измерения проводились при принудительном создании повышенной загазованности в закрытом боксе в следующей последовательности.

Автосамосвалы КАТ-785В, с установленной в кабине установкой (системой) очистки воздуха, заезжали в бокс. В боксе закрывались все двери, отключалась вентиляция. Запускался двигатель и отработавшими газами принудительно создавалась повышенная загазованность в боксе, величина которой контролировалась путем измерения содержания вредных веществ в воздухе. После достижения загрязнения воздуха более предельно-допустимой концентрации рабочей зоны по оксидам азота (ПДК р.3.кох) двигатель самосвала выключался, фиксировался уровень загрязнения воздуха по оксидам азота и формальдегиду, двери кабины и окна закрывались, все приборы в кабине отключались и включалась только установка (система) СГЗ или СОВ-1. Через равные промежутки времени (8-12 мин) измерялось содержание вредных веществ в воздухе кабины. Таблица 1

Характеристики систем очистки воздуха в кабинах

Наименование пока- | Варианты исполнения ~

252

зателей (номинальное значение, предельное отклонение)

ЭСОВ-1 ЭСОВ-2 ЭСОВ-3 СОВ-1 ЭСОВ-4 СОВ-2 СГЗ-20

1 2 3 4 5 6

1. Производительность по очищенному воздуху, м3/ч, не менее режимы - нормальный - повышенный 22±5,0 26±5,0 20±3,5 35±4,0 32±5,0 50±5,0 20

2. Напряжение питания, В 12±1,8 24±3,4 220±22 12±1,8 24±3,4 220±22 12±1,8 24±3,4 220±22 12±1,8 24±3,4 220±22 12 24 220

3. Потребляемый ток, А, не менее 1,4 0,7 0,075 3,5 2,0 0,3 1,4 0,7 0,075 3,0 1,7 0,1

4. Масса, кг, не более 4,0 5,6 7,3 10,7 16,0

5. Габаритные размеры, мм 225х225 х160 225х4380 х75 240х240 х200 240х240 х280 240х320 х600

6. Ресурс ФСБ, моточасы, не менее 1000 1000 1000 1000 200

7. Ресурс, моточасы, но не более, месяцы 6000 12 6000 12 6000 12 6000 12 6000

8. Эффективность очистки ВВ До уровня норм, предусмотренных Правилами Горго-стехнадзора

9. Производитель установок «НПК Агродизель» - всех моделей ЭСОВ, СОВ-1 и СОВ-2 - после 2006 г. НПО СКТ НАТИ» - СОВ-1 и СОВ-2 - до 2006 г. «Газозащита и комфорт!

10. Материал корпуса установки Пластмассовый Металлический

Результаты этих измерений приведены ниже. Дополнительно измерялись также:

- шум, создаваемый установками;

- эффективность очистки воздуха от пыли;

- производительность установок по расходу очищаемого воздуха;

- скорость исходящего из установок потока воздуха.

Измерения производились с помощью следующих газоанализаторов и пылемеров: ИЗВ-ЗМ, МВ-4М, АП-1, Ю-116.

В соответствии со второй методикой все измерения производились при работающей установке (системе) в условиях рядо-

253

вой эксплуатации самосвалов КАТ-785В в карьере с измерением параметров в кабине, а также на площадке автосамосвала (т.е. вне кабины) с помощью тех же газоанализаторов и пылемеров. Ниже представлены результаты сравнительных испытаний установок по очистке воздуха в кабинах автомобилей, тракторов и другой горной техники СОВ-1 (далее СОВ) и СГЗ-20,полученые в результате исследований, проведенных ЦЛ КУТ и ООС. Установки были смонтированы в кабинах самосвалов КАТ-785В, имеющих наработку 30000-40000 моточасов.

Исполнение установок и применяемых фильтров - серийное. Фильтрующе-сорбирующие блоки (фильтры) СОВ по составу и количеству поглотителей имели модификацию, разработанную специально под конкретные, характерные для карьера «Мурунтау» условия эксплуатации машин и загазованность воздуха.

Измерения параметров по всем характеристикам установок производились специалистами Промышленно-санитарной лаборатории Центрального рудоуправления НГМК при содействии отдела техники безопасности Управления автотранспорта (г. Зарафшан) [2].

Начальные испытания установок с новыми (не работавшими) фильтрами, проведенные в боксе, при принудительном создании повышенной загазованности, проведенные по первой методике, приведены в табл. 2. В целом за 30 мин. работы установки обеспечили снижение концентрации КОх в кабине:

- СОВ - с 15 мг/м3 до 3 мг/м3 (эффективность очистки 80 %);

- СГЗ-20 — с 15 мг/м3 до 5 мг/м3 (эффективность очистки 67

%).

Обобщенные результаты эксплуатационных испытаний установок в карьере, проведенные по второй методике, представлены в табл. 3.

Поскольку установка СГЗ-20 не очищает воздух от пыли, испытания по эффективности очистки от пыли проводились только на системе СОВ - см. табл. 4.

Таблица 2

Результаты сравнительных испытаний установок СОВ и СГЗ-20 с новыми фильтрами при принудительном создании повышенной загазованности в боксе

№ Время, Место отбо- Концентрация газов, мг/м3

п/п мин. ра проб N0+^2 Формальдегид

254

СОВ СГЗ-20 СОВ СГЗ-20

П 15 15 0 0

1. 13.00 К В 15 15 0 0

П

2. 13.12 К 10 10 0 0

В 2 5 0 0

П

3. 13.22 К 5 5 0 0

В 0 2 0 0

П 6 12 0 0

4. 13.30 К 3 5 0 0

В 0 1 0 0

Примечания: П - замер на площадке автомобиля; К - замер внутри кабины; В -замер на выходе из установки.

Здесь и далее: КО2 - диоксид азота; N0- оксид азота; СО - оксид углерода.

Таблица 3

Обобщенные результаты эксплуатационных испытаний установок СГЗ-20 и СОВ в карьере.

Нараб. фильтров, час. Место отбора проб Концентрация газов, мг/м3 Скорость возду-ха, м/сек

№ п/п Тип установки Количество заме-ров N02 N0 СО Фор-маль-дегид

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

П 0,118 5,118 0 0 0,633

1. СОВ 17 1469 К 0 1,177 0 0

В 0 0,882 0 0 0,965

П 0,118 4,056 0 0 0.6

2. СГЗ-20 18 128 К 0 1,444 0 0

В 0 0,563 0 0 2,963

Таблица 4

Результаты испытаний установки СОВ на эффективность очистки воздуха от пыли

Концентрация пыли в воздухе, Место отбора проб

мг/м3 П К В

3,94 0,91 0,28

255

Таблица 5

Результаты испытаний установок СОВ и СГЗ-20 на производительность

№ п/п Производительность, м3/час

Напряжение питания, В СОВ СГЗ-20

Режим 1 Режим 2

1. 24 27,7 46,61 32,75

2. 27 34,01 55,42 37,54

При испытаниях по производительности установок для сравнения с СОВ была взята установка СГЗ-20, имеющая максимальную производительность из всех установок этого, типа, задействованных в эксплуатационных испытаниях. Результаты испытаний приведены в табл. 5. В целом производительность установок по воздуху, проходящему через фильтры при напряжении питания 24В и 27В, составила соответственно:

- СОВ (1-й режим) - 27,7 м3/час, 34,01 м3/час;

- СОВ (2-й режим) - 46,61 м3/час, 55,42 м3/час;

- СГЗ-20 - 32,75 м3/час, 37,54 м3/час.

Скорость воздушного потока, измеренная на расстоянии 100 мм от среза выходных отверстий, при напряжении питания 24 В составила:

- СОВ (1-й режим) - 3,5м/с;

- СОВ (2-й режим) - 5,3 м/с;

- СГЗ-20-19,3 м/с.

Уровень шума, создаваемый установками, составил:

- СОВ: 1-й режим - 58 ДБ, 2-й режим -60 ДБ;

- СГЗ-20 -72 ДБ;

- СОВ (2-й режим)+ работа двигателя -76 ДБ;

- СГЗ-20 + работа двигателя - 77ДБ.

По результатам испытаний в карьере «Мурунтау» можно сделать следующие выводы:

1. Из полученных результатов следует, что большую эффективность по очистке воздуха в кабине от NOX обеспечивает установка СОВ.

2. Достаточно высокая эффективность фильтров СОВ сохраняется при их наработке в 1,4 раза превышающую заявленную производителем (1500 моточасов вместо 1000 моточасов).

256

3. Установка СОВ, в отличии от СГЗ-20, обеспечивает одновременную очистку воздуха как от КОх, так и от пыли.

4. Воздушный фильтр СОВ можно регенерировать путем обратной продувки сжатым воздухом.

5. Уровень шума, создаваемый установкой СОВ, на первом режиме на 24%, а на втором (повышенном) на 20 % ниже, чем у (11-20. Однако на фоне работающего двигателя автомобиля это преимущество становится незначительным.

6. У СГЗ-20 исходящий поток воздуха узконаправленный и нерегулируемый. Его скорость из-за малого выходного сечения более чем в три раза превышает аналогичный показатель СОВ. При этом производительность СГЗ-20 в 1,4 раза ниже, чем у СОВ.

7. СОВ имеет ступенчато регулируемую производительность (скорость). Наличие гибкого выходного воздуховода позволяет направлять поток очищенного воздуха непосредственно в зону дыхания, или любую другую, по выбору оператора, область кабины.

По этим параметрам СОВ, в отличие от СГЗ-20, не проти-во речит требованиям по технике безопасности к рабочему месту оператора, согласно которым, направление и скорость движения воздуха в кабине должны быть регулируемыми.

С 2000 г. проводится эксплуатация установок СОВ в Удачин-ском и Айхальском ГОКах (Якутия). В течение всего срока эксплуатации был организован контроль за работой СОВ. Параллельно на карьерных самосвалах проводилась эксплуатация аналогичных установок для очистки воздуха в кабинах «СГЗ-20М». Обобщенные сравнительные данные испытаний этих установок приведены в табл. 6.

Блоки очистки СОВ по применяемым фильтрующем материалам были изготовлены с учетом спецификации загрязнения воздуха в карьерах. Если при организации эксплуатации СОВ

257

5 Таблица 6

Обобщенные результаты испытаний установок СГЗ-20М и СОВ в УГОКе и АГОКе

Параметр СГЗ-20М СОВ

Производительность, м3/час, не менее

- при нормальном режиме работы 20,0 22,0

- при повышенном режиме работы - 35,0

Эффективность очистки вредных веществ До уровня норм, преду- До уровня норм, преду-

смотренных правилами «Горгостехнадзора» смотренных правилами «Горгостехнадзора»

Масса, кг, не более 16,0 7,3

Габариты, мм 240х320х600 240х240х200

Ресурс, моточасы, не менее 6000 6000

Ресурс блоков очистки, моточасы, не менее 200 1000

Усредненная наработка за год эксплуатации, моточасы 1000 1000

Количество замен блоков очистки на одной установке (машине) за год эксплуатации. 5 раз в году 1 раз в году

учесть сезонный характер наличия различных вредных веществ в воздухе карьера, то затраты по замене фильтров в СОВ можно сократить до 2-х раз.

Небольшие габариты СОВ позволяют установить ее в кабинах любой карьерной техники (в т.ч. бульдозеров, буровых установок, экскаваторов и т.д.), что нельзя сделать с помощью СГЗ-20М применительно к небольшим кабинам, например, самосвалов БелАЗ, бульдозерам и т.д.

В целом, только сочетание технических решений, направленных как на снижение выброса ВВ с ОГ карьерного автотранспорта, так и на очистку воздуха на рабочих местах (в кабинах машин и оборудования), позволяет обеспечить действующие нормативы по качеству воздушной среды и исключить простои карьерного оборудования по этой причине.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сытенков В.Н. О целесообразности искусственного проветривания глубоких карьеров. Горный журнал. -1994. -№4. - с.47-49.

2. Сайкин А.М., Терников Н.Е., Сытенков Д.В., Кочетов А.В. Эксплуатационные испытания установок и систем очистки воздуха в кабинах карьерных самосвалов. Межвузовский сборник научных трудов. С.-Петербург - Киров: Российская академия транспорта - Вятская ГСХА, 2004. - Вып. 3, стр. 30-39. nr^=i

— Коротко об авторе —

Сайкин А.М. - к.т.н., ФГУП «НАМИ».

_А

259