Расчет системы вентиляции в окрасочном цеху. Пожарная безопасность

    9) Система очистки.

    Системы глубокой очистки воздуха универсальны и обладают блочной структурой. Каждый блок предназначен для очистки воздуха от определенного класса загрязнителей:

• Предфильтр удаляет крупнодисперсную пыль из очищаемого воздуха, а также капли масла и искры
• Электростатический фильтр задерживает даже самые мелкие твердые частицы и аэрозоли. Эффективность захвата аэрозолей размером от 0.1 мкм за один проход составляет 98%.
• Фотокаталитический блок разрушает все органические загрязнители воздуха до воды, углекислого газа и нелетучих неорганических остатков. Загрязненный воздух пропускается через пористый материал, покрытый нанокристаллическим фотокатализатором диоксидом титана анатазной модификации. Поверхность фотокатализатора постоянно освещается мягким ультрафиолетом с длиной волны от 320 до 400 нм, в результате чего на фотокатализаторе образуется большое число активных центров и активных молекул кислорода. Молекулы загрязнителя, сталкиваясь с катализатором, взаимодействуют с его активными центрами и активными молекулами кислорода, что приводит к разрушению молекулярных загрязнителей и обеззараживанию от бактерий, вирусов, спор, грибков и других микроорганизмов. 
  Главным исходным компонентом при создании фотокаталитически активного компонента очистителя являются наночастицы диоксида титана (TiO₂), получаемые методом контролируемого гидролиза (TiCl₄). Использование наночастиц позволяет увеличить доступную для адсорбции молекул реагентов поверхность катализатора и активность фотокаталитической системы.
• Каталитический фильтр окисляет угарный газ в момент попадания его молекул на поверхность фотокатализатора, в результате чего он распадается на безвредный для человека углекислый газ (СO₂) и воду. Применение каталитического фильтра необходимо для очистки воздуха от угарного газа в высоких концентрациях, например, вблизи автодорог.
• Угольно-адсорбционный фильтр предотвращает проскок летучих вредных веществ в случае нештатных выбросов залповых концентраций загрязнителей и улавливает пероксидные соединения, образующиеся в процессе фотокатализа, которые окисляют уже адсорбированные органические вещества.
• В промышленных воздухоочистителях также применяется система контроля и управления, которая контролирует состояние всей системы очистки и своевременно сигнализирует о необходимости замены фильтров и неполадках системы, отключает систему в случае аварийных ситуаций (например, в случае остановки вентилятора).

 10) Пример

    Цель  вентиляции окрасочного цеха, как  и любого другого типа промышленной вентиляции - обеспечить на рабочих местах допустимую атмосферу, т.е. с содержанием вредностей не выше предельно допустимого уровня.  
Покраска, чаще всего сопровождается гиганскими выделениями вредностей. Количество выделяемых паров растворителей и разбавителей, частиц краски и т.п. определяют расход воздуха вентиляции для их разбавления до уровня ПДК.  
Если при окраске небольших изделий без использования пульверизаторов и т.п. можно добиться уровня ПДК относительно небольшой кратностью воздухообмена - 5-6 (т.е. весь воздух в цехе обменивается 5-6 раз в час), то при окраске крупногабаритных изделий с помощью распылителей расход воздуха может быть колоссальным. 20-100 крат - это вполне реальные цифры. Если в небольших покрасочных камерах добиться этой кратностью экономически оправданно, то в больших цехах подоные расходы обеспечить абсолютно неэкономично.  
Вы наверно знаете, что стоимость вентиляции напрамую зависит от ее расхода воздуха. Обычно "куб воздуха" (1 м3/ч)  приточно-вытяжной вентиляции стоит около 75-100 руб., т.е. вентиляция с расходом воздуха в 10 000 м3/ч обойдется в 750 000 - 1 000 000 руб.

     
Если решать проблему покраски крупногабаритных изделий "в лоб", то расходы  воздуха могут доходоть до 200 000 м3/ч  и более и стоимость соответственно 20 млн. руб и более. Конечно же, никто и никогда такие средства тратить не будет.  
Вентиляция окрасочного цеха крупногабаритных изделий с точки зрения разумности должна быть выполнена следующим образом.  
Цель вентиляции окрасочного цеха в этом случае звучит так: обеспечить такой уровень концентрации взрывоопасных вредностей, чтобы вероятность взрыва или пожара была равна нулю. Видите разницу? Мы не создаем условия для нормального дыхания для сотрудников, мы стремимся только того, чтобы цех не взлетел на воздух.  
Подавая свежий воздух и удаляя вредности мы снижаем концентрацию взрывоопасных веществ ниже уровня взрыво и пожароопасности. Обычно вентиляция должна обеспечивать в цеху те  же 5-6 крат.  
Конечно же в такой атмосфере человек работать не может, поэтому каждый сотрудник должен быть обеспечен исправными средствами индивидуальной защиты - балонные распираторы и т.п.  
Только такая схема экономически целесообразна.  

    Цех покраски крупногабаритных изделий  

      Техническое задание:  Выполнить систему промышленной вентиляции цеха покраски крупногабаритных емкостей.

     
Объем цеха покраски: 4320 м^3.  
Изделия под покраску: крупногабаритные сосуды объемом до 200 м³, располагаемые на железнодорожных платформах.  
Способ нанесения лакокрасочных покрытий: с помощью аппараты безвоздушного распыления.  
Расход краски: 0,8 кг/мин.  
Эмаль: ХВ-0278. Применение растворителя не требуется.  
Состав эмали ХВ-0278 в % по массе:    
- сухой остаток (нелетучая часть)                                      - 31%   
 в т.ч. пигменты, пленкообразователи и пластификаторы  
- толуол                                                                         - 40%  
- ацетон                                                                         - 18%  
- бутилацетат                                                                 - 11%  
Максимальный расход эмали ХВ-0278 при безвоздушном распылении при работе одного распылителя составляет 0,8 кг/мин или 48 кг/ч.   
 
Технические решения:  
Промышленная вентиляция цеха окраски должна обеспечить разбавление свежим воздухом вредностей до уровня ПДК (предельно-допустимой концентрации). Наиболее опасным веществом, выделяемым в атмосферу цеха, является толуол.   

    Фрагмент  чертежа системы  вентиляции (выполнен в автокаде)  
   
С помощью расчета определяем количество выделяемого толуола. И определяем расход воздуха до разбавления вредностей до уровня ПДК.  
При общем выделении толуола 17,4 кг/час необходимый расход воздуха составляет 348 000 м3/ч, что соответствует кратности воздухообмена 80.  
Такой воздухообмен экономически нецелесообразен:  
- стоимость приточно-вытяжной вентиляции составит около 20 млн. руб.  
- тепловая мощность водяных нагревателей приточных установок составит около 5 мВт.  
Конечно же, мы обязаны найти более разумное решение.  

    Фрагмент  чертежа системы  вентиляции (выполнен в автокаде)  
 
В таких случаях вентиляция окрасочного цеха должна обеспечивать не концентрацию вредностей на уровне ПДК, а обеспечение условий по взрывопожарной и пожарной безопасности.  
При этом, допустимые условия для работы персонала обеспечиваются индивидуальными средствами защиты, исключающих попадание вредных веществ в дыхательные органы.  
Производительность приточных и вытяжных установок для обеспечения врзрывопожарной и пожарной безопасности составляет ~ 26000м³/ч  
 
В качестве индивидуальных средств защиты рабочих рекомендуется принять баллонный респиратор со сжатым воздухом модели ВД96 «Креста» MSA AUER. Аппарат укомплектован редуктором давления и управляемым дыханием дозирующим устройством. Выдыхаемый воздух выводится через выдыхательный клапан защитной маски в окружающую среду. Встроенная сигнализация (устройство предупреждения) выдает акустический сигнал о необходимости смены баллона с воздухом.  
 
Особенности вентиляционного оборудования  
Вытяжное оборудование принято во взрывозащищенном исполнении с резервированием. Приточное оборудование принято в обычном исполнении (с резервом), с установкой взрывозащищенных обратных клапанов на воздуховодах приточных систем, в местах пересечения ими ограждений помещения для вентиляционного оборудования (при условии размещения оборудования в отдельном помещении).  
Минимальное расстояние между выбросом загрязненного воздуха и воздухозаборной решеткой величиной 22 м исключает попадание летучих компонентов эмали в зону воздухозабора.

    11) Правила и нормы техники безопасности, пожарной безопасности и промышленной санитарии для окрасочных цехов

    1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

    1.1. Организацию и выполнение окрасочных  работ следует проводить в  соответствии с требованиями  ГОСТ 12.3.002-75, настоящего стандарта,  а также согласно типовым правилам  пожарной безопасности для промышленных предприятий, утвержденным ГУПО МВД СССР, и санитарным правилам при окрасочных работах с применением ручных распылителей, утвержденным Минздравом СССР.

    1.2. Окрасочные работы должны быть  безопасными на всех стадиях:

    - подготовки поверхности изделий под окрашивание, включая удаление ржавчины, окалины, старых покрытий, обезжиривание и нанесение преобразователей ржавчины;

    - нанесения лакокрасочных материалов, включая приготовление рабочих составов, мойку и чистку тары, рабочих емкостей, производственного оборудования, инструмента и защитных средств;

    - сушки лакокрасочных покрытий и оплавления покрытий из порошковых полимерных красок;

    - обработки поверхности лакокрасочных покрытий (шлифования, полирования)

    1.3. При проведении окрасочных работ должны быть предусмотрены меры, устраняющие условия возникновения взрывов и пожаров в технологических установках (камерах, аппаратах), производственных помещениях, на производственных площадках вне помещений и меры защиты работающих от возможного действия опасных и вредных факторов, указанных в обязательном приложении.

    1.4.Уровни  опасных и вредных производственных  факторов при окрасочных работах  не должны превышать предельно  допустимых значений, предусмотренных  государственными стандартами и  санитарно-гигиеническими нормами Министерства здравоохранения СССР.

    2. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ  ПРОЦЕССАМ

    2.1. Окрасочные работы по п. 1.2 необходимо  проводить в соответствии с  нормативно-технической документацией  на технологические процессы, утвержденной в установленном порядке.

    Окрасочные  работы следует выполнять в окрасочных цехах, отделениях, участках, на специальных  установках, в камерах или на площадках, оборудованных принудительной вентиляцией (местной и общей приточно-вытяжной) и средствами пожарной техники по ГОСТ 12.4.009-75. Устройство вентиляции должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.021-75 и строительных норм и правил, утвержденных Госстроем СССР.

    В установках и камерах следует  поддерживать разрежение, предотвращающее  выход вредных выделений наружу и распространение по помещениям окрасочных цехов (участков).

    2.1.1. Местные системы вытяжной вентиляции  от камер и постов окрашивания  (напыления порошковых красок), а  также установок сухого шлифования  покрытий должны быть оборудованы  устройствами, предотвращающими загрязнение воздуховодов горючими отложениями и блокировками, обеспечивающими подачу рабочих составов к распылителям только при работающих вентиляционных агрегатах.

    2.1.2. При окрашивании вредными и  пожаро-взрывоопасными материалами  наружных и внутренних поверхностей строящихся и ремонтируемых судов, вагонов, самолетов и других крупных изделий следует применять местные вентиляционные установки.

    2.1.3. В особых случаях с разрешения  местных органов и учреждений  санитарно-эпидемиологической службы, технической инспекции труда профсоюза и органов пожарного надзора допускается окрашивать крупные изделия непосредственно на местах сборки без устройства специальной вентиляции. При этом должны быть выполнены следующие условия:

    - проведение окрасочных работ в периоды, когда другие работы не производятся;

    - проветривание помещений при помощи принудительной общеобменной вентиляции;

    - применение малярами средств защиты органов дыхания, глаз и кожи;

    - обеспечение пожаро- и взрывобезопасности.

    2.2. При проектировании новых и реконструкции действующих окрасочных цехов и участков необходимо предусматривать средства механизации и автоматизации технологических операций и производственных процессов, обеспечивающие устранение опасных и снижение действия вредных производственных факторов на работающих.

    2.3. При разработке и выполнении  окрасочных работ следует обеспечивать  меры и способы нейтрализации  и уборки пролитых и рассыпанных  лакокрасочных материалов и химикатов,  а также способы эффективной  очистки сточных вод и пылегазовыделений перед выпуском их в водоемы и атмосферу в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78.

    2.4. Подача рабочих составов (обезжиривающие  и моющие растворы, лакокрасочные  материалы), сжатого воздуха, тепловой  и электрической энергии к  рабочим органам стационарного окрасочного оборудования следует блокировать с включением необходимых средств защиты работающих. На технологических аппаратах вместимостью более 1 м³ должен быть аварийный слив горючих жидкостей.