Metode za normalizacijo sestave zraka v delovnem prostoru. Kategorija prostorov s prahom Določanje vsebnosti prahu z masno metodo

Dobro raziskana in dolgo uporabljana metoda za ocenjevanje vsebnosti prahu v zraku industrijska podjetja je utežna metoda, katere bistvo je določiti prirast teže pri prehodu določene prostornine preskusnega zraka skozi filter. Kot filtri se običajno uporablja bombaž (vpojna) ali steklena volna. 0,5 g higroskopske ali 2 g steklene volne damo v stekleno cev, imenovano prašna cev ali alonž, z brušenimi zamaški tako, da je debelina filtrirne plasti 3-4 cm da je bil pri prehodu skozi cev 15-20 ml zraka na minuto upor filtra približno 100 mm vod. Umetnost.

Opremljeno in testirano cev za prah s sušenjem spravimo na konstantno težo. Vzorec se vzame na ravni dihanja delavca, pri čemer se zabeleži prostornina prehajajočega zraka. Za natančnejši rezultat se na vsakem merilnem mestu odvzameta vsaj dva vzorca.

Po končanih meritvah se cev za prah s sušenjem povrne na konstantno težo. Razlika v teži cevi pred in po prehodu prašnega zraka označuje vsebnost prahu v prostornini zraka, ki poteka skozi cev. Zamisel o vsebnosti prahu v proučevanem zraku je podana z naknadnim ponovnim izračunom na enoto prostornine (kubični meter zraka) in primerjavo z uveljavljenim sanitarnim standardom.

V nekaterih primerih je treba poleg koncentracije prahu poznati tudi velikost (disperznost) prahu, včasih pa tudi število prašnih delcev v enoti volumna zraka. V ta namen lahko uporabimo metodo neposrednega opazovanja in štetja z mikroskopom.

V proizvodnih pogojih se pri uporabi gravimetrične metode običajno uporabljajo komercialno dostopni aerosolni analitski filtri tipa AFA iz perklorovinilnih vlaken. V zadnjem času so radioizotopske, optične, elektronske sonde in druge metode postale razširjene pri preučevanju prašnih tokov.

Zdaj je industrija obvladala proizvodnjo različnih instrumentov in naprav za analizo aerosolov: radioizotopni merilnik prahu "Priz-2" (določitev koncentracije prahu v zraku delovnega območja v območju 1–500 mg / m3); nadzorno-merilni kompleks "Post-1" (avtomatsko merjenje in beleženje vsebnosti prahu in saj v atmosferskem zraku), integrirani laboratorij "Post-2", avtomatski enokanalni vzorčevalnik APP-6-1 (izbor aerosola iz zraka). za

določanje koncentracij z direktno metodo), individualni dozimeter prahu DP-1 (vzorčenje aerosolov za določanje koncentracij z direktno metodo pri vsebnosti prahu v zraku nad 15 mg/m3), vzorčevalna naprava PU-ER-220, vzorčevalna naprava PU-ER- 12 (vzorčenje zraka s kasnejšim določanjem koncentracije, disperzne, mineralne, kemijske, mikrobiološke sestave in proučevanje lastnosti aerosolov z vzporedno uporabo gravimetrične, optične, granulometrične, elektronske sonde in mikrobiološke analize naloženih aerosolnih delcev)

Cilj dela

Določite vsebnost prahu v zraku industrijskih podjetij v laboratorijskem okolju.

Delovni cilji

Določite pogoje, pod katerimi se pojavi prašenje v zraku industrijskih prostorov. Določite najprimernejšo raziskovalno metodo za dane pogoje. Določite dejansko vrednost koncentracije škodljivih snovi v zraku industrijskih prostorov (v laboratorijskih pogojih). Določite skladnost dejanske koncentracije prahu, določene eksperimentalno, z normativno v skladu z odobrenimi državnimi standardi.

Podporna sredstva

Instrumenti in materiali za raziskave - električni aspiratorji -
torji, puhalniki, merilniki prahu, razni vzorčevalniki, konimetri,
Filtri blagovne znamke AFA različnih modifikacij. Utežno določanje količine prahu v zraku se izvaja z napravo, sestavljeno iz šestih glavnih delov:

1. Aspirator (model 822) - stimulator gibanja zraka.

2. Komora za prah za ustvarjanje umetnih prašnih pogojev.

3. Naprave za brizganje vzorca prahu v komoro za prah.

4. Alonge (držalo filtra) in povezovalna cev.

5. Filtri.

6. Analitične tehtnice.

Opomba: Oddelek ima stacionarno instalacijo, v kateri so združene vse te enote.

telovadba

1. Struktura raziskave: delijo raziskave na industrijske in znanstvene namene. V industriji se ravni prahu v dihalnem območju delavcev na delovnem mestu preučujejo za posebno oceno delovnih pogojev ali pri izdelavi zemljevida delovnih pogojev, pa tudi pri sproščanju prašnega zraka v ozračje po enotni metodologiji. Za znanstvene namene se glede na cilj izvajajo študije ravni prahu v zraku z uporabo ustreznih metod, razvitih posebej za vsako vrsto študije. Raziskovalne metode: teža, štetje, posredno.

2. Metode za preučevanje ravni prahu v zraku

Pri ocenjevanju delovnih pogojev, kakovosti zraka in stopnje vsebnosti prahu v dihalnem območju na delovnem mestu se uporabljajo tri metode: tehtna, štetna in indirektna.

Metoda teže. Omogoča vam določitev števila miligramov prahu v enem kubičnem metru zraka, za kar je potrebno prah iz določene prostornine zraka odložiti na filter in določiti njegovo težo. V Rusiji in številnih drugih državah je metoda teže standardna. Pri uporabi gravimetrične metode je potreben vsaj en dan.

Izračun utežne koncentracije prahu v mg/m 3 se izvede po formuli

Kje t 1 in t 2- teža filtra pred vzorčenjem in po vzorčenju, mg;

v- hitrost vzorčenja naprave, l/min;

t- trajanje vzorčenja, min;

1000 - faktor pretvorbe prostornine zraka, s l. na m3.

Gravimetrična metoda ima več različic glede na material absorberja. Najenostavnejša, najprimernejša in naprednejša od njih je metoda z uporabo analitičnih aerosolnih filtrov (AFA), pri kateri se kot filtrirni element uporablja Petryanov filter - FP. Sestavljen je iz enotne plasti ultratankih polimernih vlaken z gazasto podlago ali brez nje. Za preučevanje ravni prahu v zraku se običajno uporabljajo filtri AFA-VP-18 (včasih je črka P izpuščena, na primer AFA-V-18. "B" pomeni "težo", številke "18" ali "GO" pomenijo filtrirna površina filtrov, cm 2) . V praksi se uporabljajo filtri drugih znamk AFA, na primer AFA-BA-20, AFA-XM-20 itd., ki se uporabljajo za bakterijske, disperzijske in kemijske analize zračnega okolja.

Konimetrija prašnega zraka.

Med vzorčenjem zraka na filter včasih padejo veliki delci.
delci, ki telesu niso nevarni. Pri tehtanju popačijo pravi rezultat. Hkrati manjši delci, ki predstavljajo
velika nevarnost za telo, pogosto jih filter ne ujame. Avtor:
v ta namen poleg uporabe utežne metode uporabljajo še metodo štetja (konimetrično), s katero pridobijo podatke o velikosti in količini
prašnih delcev v zraku. Znano je, da skozi dihala
V človeško telo se vnesejo prašni delci, veliki do 10 mikronov. V jedru
Metoda vključuje štetje števila prašnih delcev v 1 cm 3 preskušanega zraka. Metoda služi kot dodatna značilnost metode standardne teže.

Posredne metode. Poleg metod teže in štetja obstajajo posredne metode, pri katerih se prašnost ocenjuje po številnih kazalnikih. fizične lastnosti prašen zrak ali prah (optične lastnosti, električni naboj, odboj svetlobe, radioaktivnost itd.). Monitoring se izvaja z napravami, kot so na primer fotoprašomer F-1, radiometrična naprava IZV-1, prahomer DPV-1 itd. Prednost metode je hitrost analize, tj. takojšnja ocena vsebnosti prahu v zraku v mg/m 3, enostavnost vzdrževanja, dostopnost meritev na kateri koli točki v prostoru. Pomanjkljivost je precejšnja napaka (pri nekaterih napravah do 30%), odvisno od lastnosti prahu ali plina, in ozek obseg uporabe za določeno vrsto ali vrsto prahu.

3. Metodologija raziskovanja

1. Preučite metodologijo in instrumente za določanje ravni prahu v zraku.

2. Eksperimentalno določite količino prahu v
en kubični meter zraka; Podatke zapišite v protokol, tabela 1.1.

3. Dobljene rezultate primerjajte z zahtevami GN 2.2.5.1313-03 in higiensko ocenite stanje zračnega okolja v
območje dihanja.

4. S pomočjo pridobljenih podatkov določite obseg njihove uporabe.

Začetni podatki za izračun so:

Mineraloška sestava prahu;

Glavne lastnosti prahu so gostota (nasipna in prava), koagulabilnost, omočljivost, lepljivost, abrazivnost, električna upornost;

Lastnosti plinskega toka - temperatura, gostota, kinematična ali dinamična viskoznost;

Začetna koncentracija prahu na mestu njegovega nastanka;

Disperzna sestava prahu, to je vsebnost frakcij po "delnih ostankih" ali po "polnih prehodih".

Zaporedje izračuna:

1. V skladu z GOST 12.2.043-80 obstaja pet glavnih klasifikacijskih skupin aerosolov:

I - zelo grob prah;

II - grobi prah (na primer pesek za malte po GOST 8736-77); ,

III - srednje fin prah (na primer cement);

IV - fin prah (na primer mleti kremen po GOST 9077-82);

V - zelo fin prah.

Klasifikacijska skupina prahu je določena z nomogramom (slika 4.1). Za uporabo nomograma morate imeti rezultate analize prašnega sita. Razpršena sestava je določena s "polnimi prehodi". Na nomogramu so narisane točke, ki ustrezajo vsebini prvih petih frakcij, s povezovanjem pa dobimo črto, ki označuje klasifikacijsko skupino.

Tabela 4.1

Klasifikacijska skupina prahu glede na lepljivost	Značilnosti klasifikacijske skupine	Značilen prah
jaz	Protilepljanje ≤ 60 Pa	Prah žlindre; kremenčev pesek
II	Nizko lepljenje 60-300 Pa	Koksni prah; apatitni suhi prah; leteči pepel iz slojnega zgorevanja vseh vrst premoga in iz zgorevanja skrilavca; magnezitni prah; plavžni prah (po primarnih usedalnikih); prah žlindre
III	Srednje lepljivo 300-600 Pa	Elektrofiltrski pepel iz zgorevanja premoga v prahu brez podgorevanja; šotni pepel; mokri magnezitni prah; kovinski prah; piriti; oksidi svinca, cinka in kositra; suhi cement; saje; mleko v prahu; prah iz moke; žagovina
IV	Zelo lepljivo > 600 Pa	Prah iz mavca in alabastra; nitrofoska; dvojni superfosfat; cementni prah, izoliran od vlažnega zraka; vlaknasti prah (azbest, bombaž, volna itd.); ves prah z velikostjo delcev< 10 мкм

Tabela 4.2

Primer. Določite klasifikacijsko skupino prahu, če ima po eksperimentalnih podatkih naslednjo disperzno sestavo:

Velikost delcev, mikronov.....< 5 5-10 10-20 20-40 40-60 60

Rešitev: Razpršeno sestavo prahu izračunamo s pomočjo »polnih prehodov«:

Velikost delcev, mikronov ........................<5 <10 <20 <40 <60

Na nomogramu (slika 4.1) narišemo točke, ki ustrezajo vsebini prvih petih frakcij v "polnih prehodih" in jih povežemo, dobimo črto, ki se nahaja v coni III. Zato ta prah spada v klasifikacijsko skupino III. Porazdelitev disperzije delcev izven intervala 5 60 mikronov. Pri oceni razpršenosti prahu se ta površina ne upošteva.

V primerih, ko graf frakcijske sestave aerosola, narisan na klasifikacijskem nomogramu, prečka meje con, se prah razvrsti v klasifikacijsko skupino najvišje cone.

2. Vsi prahovi IV in V disperzijskih skupin se praktično uvrščajo med visoko aglomerirajoče prahove, prahovi III skupine pa med srednje aglomerirajoče prahove. V tabeli 4.1 podaja značilnosti prahu glede adhezije.

3. Delci, manjši od 10 mikronov, zlasti tisti, ki so manjši od 5 mikronov, postanejo nemočljivi (hidrofobni) ne glede na njihovo sestavo.

4. V praksi prezračevanja se za eksplozivni prah štejejo aerosoli, katerih spodnja koncentracijska meja širjenja plamena je nižja od 65 g/m3. Prah s spodnjo mejo nad 65 g/m 3 velja za vnetljivega.

5. S pomočjo tehnološke karte proizvodnje, delavnice, lokacije je sestavljen diagram aspiracijskega sistema (slika 4.2), stran 243. V delu je podan postopek za izračun zračnih kanalov za aspiracijske sisteme.

6. Izbrana je vrsta ventilatorja za prah. Značilnosti ventilatorja so prikazane na sl. 4.3 in v Imeniku in . Za to se določi zahtevani pretok zraka Q in izguba tlaka v omrežju P.

6.1. Količina zraka je treba določiti s formulami v tabeli. 11, 10 in tabelah, podanih v delu, kot vsota, ki je vsota prostornine zraka, ki jo v zaklonišče prinese vhodni material (Q e) in prostornine (Q n), ki se vsesa skozi puščanje zaklonišča v preprečite vdor prahu v prostor:

Q = Q e + Q n, m 3 / h

Koncentracija aerosolov v emisijah izpušnega zraka pri pretoku zraka nad 15.000 m 3 /h:

Сх = 100 R, mg/m 3, (4.1)

R je koeficient, vzet glede na največjo dovoljeno koncentracijo (MPC) aerosolov v zraku delovnega območja industrijskih prostorov, po GOST 12.1.005 - 88, mg / m 3:

MPC........................ Do 2 2-4 4-6 6-10

R ........................ 0,3 0,6 0,8 1,0

Koncentracijo aerosolov v emisijah s prostornino manjšo od 15 tisoč m3 lahko ob upoštevanju manjšega vpliva na onesnaženost zraka vzamemo nekoliko višje po formuli

C x = (160 - 4 Q) R, mg/m 3, (4,2)

Q - prostornina emisije, tisoč m3.

Koncentracija, izračunana s temi formulami, se preverja pod pogojem, da zaradi razpršitve emisije v ozračju koncentracija aerosolov ob upoštevanju onesnaženosti ozadja ozračja ne presega:

a) v prizemni plasti ozračja naseljenih območij - koncentracije, določene v SN 245-71, vendar ne več kot največja dovoljena koncentracija za naseljena območja;

b) v zraku, ki vstopa v proizvodne in pomožne zgradbe in objekte skozi dovodne odprtine dovodnih prezračevalnih sistemov in skozi odprtine - 30% največje dovoljene koncentracije istih aerosolov, v delovnem območju prostorov - v skladu z GOST 12.1.005-88. Bruto emisija posameznega vira ne sme presegati zanj določene najvišje dovoljene meje.

Če je znana količina ustvarjenega prahu (M, mg/h), se zahtevana zmogljivost ventilatorja lahko določi kot:

Q = M / (C pr - C uh),

Cpr - koncentracija prahu v dovodnem zraku, mg/m3;

Cx je koncentracija prahu v izpušnem zraku.

6.2. Izgube tlaka v omrežju se določijo po formuli:

P = P tr L + P m, Pa,

P tr - specifična izguba tlaka zaradi trenja na 1 linearni meter zračnega kanala, Pa;

L - dolžina odseka zračnega kanala, m;

Р m - izguba tlaka zaradi lokalnega upora, Pa.

V delu je podana tabela za izračun mreže zračnih kanalov za aspiracijske sisteme.

Specifična izguba tlaka zaradi trenja za okrogle zračne kanale se določi po formuli:

R tr = (λ/d)·(V 2 ·ρ/2)

λ - koeficient trenja;

d - premer zračnega kanala, m;

V - hitrost zraka v kanalu, m / s;

ρ - gostota zraka, kg/m3;

V 2 ·ρ/2 - hitrost (dinamični) zračni tlak, Pa.

Vrednosti λ/d je treba vzeti v skladu s tabelo. 22.56.

Za pravokotne zračne kanale se šteje, da je vrednost d enakovreden premeru d takih okroglih zračnih kanalov, ki imajo pri enaki hitrosti enako izgubo tlaka zaradi trenja kot pravokotni zračni kanali:

d e = 2ab/(a + b), m,

a in b - dimenzije sten pravokotnega zračnega kanala, m.

Izgube tlaka zaradi lokalnega upora se določijo po formuli:

P m = eζ (V 2 ρ/2), Pa,

ζ je vsota koeficientov lokalnega upora.

Koeficienti lokalnega upora so podani v tabelah poglavja. 22.

Primer izračuna tlačnih izgub v kanalskem omrežju je podan v tabeli. 22.58.

6.3 Za določitev površine prečnega prereza zračnih kanalov uporabite priporočene hitrosti zraka, ki so podane v tabeli. 22.57.

Prečni prerez zračnih kanalov mora zagotavljati hitrost zraka, ki ni nižja od dovoljene za to vrsto prahu:

V = 1,3·(ρ m) 1/3,

ρ m - volumetrična masa materiala, kg / m 3

Pri dvigovanju mehanskih nečistoč na višino je treba upoštevati formule (22.16), (22.17).

7. Glede na pretok zraka in tlačne izgube izberemo tip in število potrebnega ventilatorja (slika 4.3), pri čemer upoštevamo karakteristike prašnih ventilatorjev, ki so podane tudi v prilogah Imenika.

8. Izbira in izračun zbiralnikov prahu.

Zbiralniki prahu, ki se uporabljajo za čiščenje zraka pred aerosolnimi delci, so razdeljeni v 5 razredov (tabela 4.2).

Za zbiralnike prahu razreda 1 je značilna velika poraba energije (visokotlačni zbiralniki prahu Venturi), kompleksnost in visoki stroški delovanja (večpoljski elektrofiltri, vrečasti filtri itd.)

V tabeli 4.2 označuje meje učinkovitosti zbiralnikov prahu vsakega razreda na podlagi razvrstitve aerosolov po sl. 4.1. Prva od vrednosti učinkovitosti se nanaša na spodnjo mejo ustreznega območja, druga - na zgornjo. Izkoristek je izračunan glede na pogoje izločanja iz zraka le praktično popolnoma (učinkovito) ujetih delcev, katerih velikost je navedena v tabeli. 4.2. Dejanska učinkovitost zbiralnikov prahu je večja zaradi delnega zajemanja delcev, ki so manjši od tistih, ki so navedeni v tabeli. 4.2.

9. Izračuna se izguba tlaka v zbiralniku prahu. Najdemo jih kot komponento hitrostnega tlaka, tj.

Р n = ζ n ·(ρ g ·V 2/2),

ζ n - koeficient lokalne upornosti zbiralnika prahu;

Za grobo oceno vrednosti upora (izguba tlaka) različnih zbiralnikov prahu lahko uporabite podatke v tabeli. 4.3.

Podroben izbor vrste zbiralnika prahu je podan v poglavju. 4.

Pri določanju izgube tlaka v ciklonu ζ n = ζ c se vrednost ζ c določi po formuli:

ζ c = k 1 k 2 ζ o + Δζ o

k 1 - koeficient, odvisen od premera ciklona (tabela 4.4);

k 2 - koeficient za prašnost zraka (tabela 4.5);

ζ o - koeficient lokalne upornosti ciklona D=500 mm (tabela 4.6);

Δζ o - koeficient, odvisen od sprejete postavitve ciklonske skupine (tabela 4.7); za posamezne ciklone Δζ o = 0.

10. Izračunane so glavne dimenzije izbranega zbiralnika prahu. Določeni so glede na zmogljivost izbranega ventilatorja - (Q, m 3 / h) in optimalne hitrosti za ta tip zbiralnika prahu:

Torej je za ciklone optimalni premer določen s formulo:

D = 0,94·(Q 2 - ρ g ζ c /P c) 1/2,

ζ - koeficient lokalne upornosti ciklona;

P c - izguba tlaka v ciklonu;

ρ g - gostota pretoka plina.

Premer ciklona je mogoče najti tudi iz površine prečnega prereza ciklona (F), ki je opredeljena kot:

F = Q/V o, m 3

V o - hitrost zraka (tabela 4.6), m / s.

Če poznamo premer ciklona D, se določijo glavne dimenzije zbiralnika prahu:

Dout = D·0,59,

D out - premer izpušne cevi.

Mere dovoda:

a x b = D 0,26 x D 1,11

Skupna višina H = D 4,26

11. Koeficient čiščenja zraka iz prahu se določi:

h = ΔM/M 1 = M 1 - M 2 /M 1 = 1 - M 2 /M 1,

M 1 in M 2 - količina prahu, ki vstopa in izstopa iz ločevalnika prahu;

ΔM je količina zbranega prahu.

Tabela 4.3

Vrsta	Pogled	Razred zbiralnika prahu	Primerno področje uporabe
Klasifikacijska skupina aerosolov po disperznosti	Odpor, Pa
jaz	II	III	IV	V

Gravitacijski	Komore za usedanje prahu (poljubne izvedbe)		+	+	-	-	-	100-200
Inercialni, cikloni	Cikloni visoke zmogljivosti:
enojni cikloni TsN-15, TsN-24		+	+	-	-	-	600-750
skupina ciklonov TsN-15		+	+	-	-	-	600-750
Visoko učinkoviti cikloni:
enojni cikloni SKTSN-34		-	+	+	-	-	1000-1200
cikloni z mokrim filmom TsVP		-	+	+	-	-	600-800
Pralniki	VTI-PSP visokohitrostni podložki SIOT		-	+	+	-	-	900-1100
Jet, mokro: sprednji položaj za vožnjo		-	-	+	+	-	1200-1950
PVMC, PVMS, PVMB		-	-	+	+	-	2000-3000
kapalni, Venturi tip KMP		-	-	+	+	-	3000-4000
Tkanina	Vrečasti zbiralniki prahu SMTs-101, SMTs-166B, FVK (GC-1BFM), FRKI		-	-	+	+	-	1200-1250
Najlonska mreža, kovinska mreža za zbiranje vlaknastega prahu, Venturi, elektrofiltri		+	-	-	-	-	150-300
Vlaknasta	Sredstva za odstranjevanje meglice za kisline in alkalije FVG-T		-	-	-	+	-	800-1000
Lovilci oljnih aerosolov (rotacijski)		-	-	-	+	-	800-1000
Električni	Sredstva za odstranjevanje megle za olja in oljne tekočine UUP		-	-	-	+	+	50-100

Tabela 4.4

Korekcijski faktor k 1

Tabela 4.5

Korekcijski faktor k 2

Tabela 4.6

Lokalni uporni koeficienti ciklonov s premerom 500 mm in optimalnimi hitrostmi zraka

Znamka Cyclone	zrak, m/sek	Vrednote t, cikloni
z izpustom v ozračje	s polžem na izpušni cevi	za skupinsko namestitev ζ o
v o	vin	ζ o	ζ noter	ζ o	ζ noter
TsN-11	3,5	-		6,1		5,2
TsN-15	3,5	-		7,8		6,7
TsN-G5u	3,5	-		8,2		7,5
TsN-24	4,5	-		10,9		12,5	-
SDK-TsN-33		-		20,3		31,3	-
SK-TsN-34m		-		-	-	30,3	-
SK-TsN-34	1,7	-		24,9	-	30,3	-
CIOT	-	12-15	-		-	4,2	-
LIOT	-	12-15	-	4,2	-	3,7	-
VTsNIIOT	-	12-15	-	10,5		10,4	-

Tabela 4.7

Koeficient Δζ o

LITERATURA

1. Priročnik oblikovalca. Del 3. Prezračevanje in klimatizacija. Knjiga 1. M.: Stroyizdat, 1992.

2. Priročnik oblikovalca. Del 3. Prezračevanje in klimatizacija. Knjiga 2. M.: Stroyizdat, 1992.

3. Priročnik oblikovalca. Prezračevanje in klimatizacija. Pod splošnim urednikom I. G. Staroverova. M.: Strojizdat, 1969.

4. GOST 12.2.43-80.

5. GOST 12.01.005-88. Splošne sanitarne in higienske zahteve za zrak v delovnem prostoru.

6. Sanitarni standardi za načrtovanje industrijskih podjetij. (SN 245-71), M.: Stroyizdat, 1971.

7. Titov V.P. in drugi Tečaj in diplomsko načrtovanje prezračevanja civilnih in industrijskih zgradb. M.: Strojizdat, 1985.

Dragi bralci, v tem članku bomo govorili o tem, kako se določi kategorija sobe s prahom.

Kljub dejstvu, da je matematični aparat SP 12.13130.2009, ki je namenjen določitvi kategorije požarne ogroženosti prostora s prahom, precej preprost, določanje številnih parametrov povzroča določene težave.

Poglejmo vse po vrsti. Za začetek je treba opozoriti, da lahko prostore s prahom uvrstimo v kategorijo B za nevarnost eksplozije in požara ali nevarnost eksplozije in požara.

Preden nadaljujemo z izračunom, ali prostor spada v eno od kategorij B za požarno ogroženost, je treba z izračunom utemeljiti, ali prostor, v katerem je možna tvorba zračne suspenzije, spada v kategorijo B za požarno in eksplozijsko ogroženost.

Glavne formule za izračun so v razdelku A.3 Dodatka A SP 12.13130.2009.

V skladu s formulo A.17 iz sklopa pravil je treba ocenjeno maso prahu, ki je suspendiran v prostoru zaradi izrednih razmer, upoštevati kot najmanjšo vrednost dveh vrednosti:

— vsota mas vrtinčastega prahu in prahu, ki se sprosti iz aparata kot posledica nesreče;

— masa prahu v oblaku prahu in zraka, ki lahko zagori, ko se pojavi vir vžiga.

Tu je treba opozoriti, da ni vsak prah sposoben gorenja, tj. koeficient udeležbe gorljivega prahu pri eksploziji je ≤0,5, kar potrjuje formula A.16 pravilnika.

Koeficient udeležbe suspendiranega prahu pri zgorevanju je odvisen od frakcijske sestave prahu, in sicer od parametra, ki se imenuje kritična velikost delcev.

Za večino organskega prahu (lesni prah, plastika, moka itd.) je kritična vrednost velikosti približno 200-250 mikronov.

Prah, sestavljen iz večjih delcev, ne bo sodeloval pri zgorevanju, razen če se kurijo v posebnih kuriščih (pečih). Pri določanju kategorije prostora s prahom imamo praviloma opravka bodisi s popolnoma finim prahom, katerega velikost delcev je manjša od kritične (na primer sladkor v prahu), bodisi s prahom, ki vključuje delce različnih velikosti, tako večje kot manjše od kritičnih. Takšen prah vključuje lesni prah, žitni prah itd.

Frakcijsko sestavo prahu določimo eksperimentalno s presejanjem skozi sistem posebnih sit, imenovan frakcionator. Takih podatkov je težko najti, čeprav je za številne industrijske prahove (praške) mogoče zahtevati podatke o frakcijski sestavi od proizvajalca.

Ker podatkov ni, se predpostavlja, da imajo vsi prašni delci velikost manjšo od kritične, tj. lahko širi ogenj. Masa prahu, ki lahko pride iz naprave kot posledica izrednih razmer, je določena z značilnostmi tehnološkega procesa.

Masa vrtinčastega prahu je tisti del odloženega prahu, ki se lahko suspendira kot posledica izrednega dogodka.

V odsotnosti eksperimentalnih podatkov se domneva, da lahko 90 % mase odloženega (nakopičenega) prahu postane zračno vzmetenje. Prah, ki se med normalnim delovanjem sprošča v proizvodnem prostoru v majhnih količinah, se usede na ograjene konstrukcije (stene, tla, strop), na površino opreme (ohišja tehnoloških naprav, transportne linije itd.), na tla pod opremo.

V projektiranem proizvodnem objektu je določena pogostost odpraševanja: rutinsko in splošno. V skladu s SP 12 je sprejeto, da se ves prah, ki se usede na težko dostopnih mestih za čiščenje, kopiči tam v obdobju med splošnimi zbiranji prahu. Prah, ki se usede na območjih, ki so dostopna za čiščenje, se tam kopiči v času med trenutnimi zbiranji prahu. Ocena deleža usedanja prahu na določeno površino (dostopno ali težko dostopno) je možna le eksperimentalno ali z metodami modeliranja.

Ocena učinkovitosti zbiranja prahu načrtovanih proizvodnih prostorov je praviloma tudi nemogoča, zato je splošno sprejeto, da se ves prah, sproščen iz opreme v prostor, usede v prostoru.

Količina prahu, ki se usede na različne površine v prostoru, se prav tako razlikuje. Prah, ki se sprošča normalno, lebdi v zraku in se zaradi gravitacije postopoma useda na različne površine.

Pričakovati pa je, da se bo največ prahu posedlo na nižjih nivojih prostora, pod pogojem, da se na nižjem nivoju nahaja tudi vir prahu (oprema). Očitno je, da se lahko na vodoravnih površinah kopiči prah v skoraj neomejenih količinah, na navpičnih površinah pa se prah usede v omejeni količini, odvisno od vrste podlage.

Kajti količina prahu, ki se nabere na stenah, je naslednja: barvane kovinske predelne stene - 7-10 g/m2, opečne stene - 40 g/m2, betonske stene - 30 g/m2. Najverjetneje se lahko predstavljeni podatki uporabijo za druge industrije.

Zdaj pa se obrnemo na formulo za izračun količine prahu glede na prostornino oblaka prahu in zraka. Pri tem velja opozoriti, da v domači literaturi ni analitičnih izrazov, s katerimi bi lahko izračunali prostornino oblaka prahu in zraka.

V tuji požarnotehnični literaturi tovrstnih podatkov še ni bilo mogoče zaslediti, verjetno zato, ker v ZDA in Evropi tak pristop ni v uporabi (mišljeno je pri izračunu kategorij). Zato je treba v praksi prostornino oblaka prahu na nek način oceniti.

Kot značilno obliko oblaka lahko na primer pogojno vzamemo stožec z višino od tal do izvora prahu in osnovo s polmerom, ki je nekajkrat večji od te višine. Čeprav nisem prepričan, kako resnična je ta domneva, saj ni na voljo eksperimentalnih podatkov.

Poleg kritične velikosti je odločilni parameter tudi stehiometrična koncentracija prahu.

Stehiometrična koncentracija prahu je koncentracija prahu, pri kateri pride do njegovega popolnega zgorevanja ob upoštevanju količine kisika v enoti prostornine zraka.

Stehiometrično koncentracijo prahu je mogoče izračunati samo za snovi in materiale, katerih kemična sestava je znana. Sem sodi večina polimernih materialov (polietilen, polipropilen, polistiren itd.), različna zdravila, kovinski prah in zlitine.

Za druge materiale, na primer za rastline (lesni in žitni prah, čaj itd.) in živilske materiale (moka, mleko v prahu, kakav itd.), je treba stehiometrično koncentracijo določiti eksperimentalno ali z iskanjem kemikalije sestavo ustreznega materiala, iz katerega je sestavljen prah.

Določanje stehiometrične koncentracije se zmanjša na reševanje naslednjih zaporednih problemov:

1. Določena je kemična sestava prahu.

2. Napisana je kemijska enačba reakcije popolnega zgorevanja prahu.

3. Določimo maso kisika, ki je potrebna za popolno zgorevanje 1 kg prahu.

4. Masa kisika v 1 m 3 zraka se določi ob upoštevanju projektne temperature.

5. Določena je masa prahu, ki lahko popolnoma zgori v masi kisika v 1 m 3 zraka. Dobljena vrednost je stehiometrična koncentracija prahu v oblaku prahu in zraka.

Pri določanju kategorije prostora s prahom se ne upošteva indikator požarne nevarnosti, kot je spodnja koncentracijska meja širjenja plamena (LCFL). Koncentracija prahu v oblaku prah-zrak v izrednih razmerah praviloma presega LEL.

In končno, nekaj zelo zanimivih videov o eksplozijah prahu v industriji. Tudi brez znanja angleščine je vse prikazano jasno in zanimivo. Priporočam ogled!

Veselim se ponovnega srečanja z vami na požarni varnosti!

Zrak črpamo 1 minuto pri 20 l/min. Teža filtra pred vzorčenjem je bila 707,40 mg. , po vzorčenju - 708,3 mg. Temperatura zraka v prostoru je 22°C, atmosferski tlak 680 mmHg.

1. Pripravimo prostornino zraka, ki ga vleče skozi filter, na normalne pogoje:

2. Koncentracija prahu v zraku:

Po izračunu koncentracije prahu v zraku naredite higiensko oceno vsebnosti prahu v zraku s primerjavo z zahtevami SN-245-71 o najvišjih dovoljenih koncentracijah prahu v zraku.

Cilj dela.

Uporabni instrumenti in oprema.

3. Merilni protokol (glej tabelo 4), izračun koncentracije prahu po danih formulah, določitev razpršenosti prahu (glej tabelo 4).
4. Zaključki: higienska ocena zaprašenosti zraka in priporočila za izboljšanje stanja zračnega okolja.