8.6. Специальная техника для защиты от опасностей

В тех случаях, когда снижение уровня опасностей, излучаемых источником, невозможно даже с применением защитных зон, для защиты человека или природы от опасностей широко применяют экобиозащитную технику. Она представляет собой защитные устройства, устанавливаемые на пути опасного потока от источника до защищаемого объекта.

Возможности применения экобиозащитной техники показаны на рис. 8.11. Защитные устройства, реализуемые по варианту 1, обычно встраиваются в источник опасностей. К ним относятся, например, глушители шума, нейтрализаторы и сажеуловители ДВС; пыле- и газоуловители ТЭС и т.п. Устройства, реализуемые по варианту 2, обычно выполняются в виде экранов (защита от шума с помощью лесопосадок; защита от ЭМП с помощью применения сетчатых ограждений и т.п.), а устройства, реализуемые по варианту 3, представляют собой кабины наблюдения или управления

технологическим процессом, в качестве устройств, реализуемых по варианту 4, используют СИЗ человека.

Необходимо отметить, что в ведущих странах мира специальная экобиозащитная техника находит весьма широкое применения. Так, в России находят применение термозащитные экраны, глушители шума, средства пыле- и газоулавливания, средства индивидуальной защиты и спасения.

В США активно производится оборудование и химические продукты для очистки воды, оборудование для очистки атмосферного воздуха от стационарных и передвижных установок, оборудование для сборки, переработки и утилизации отходов, оборудование для малоотходных производств и т.п. Доходы США только от природоохранной деятельности составляют более 220 млрд долл. США в год.

Для решения задач защиты от потоков масс веществ используют защитные устройства, действующие по принципу поглощения вещества. Их работа характеризуется следующими показателями:

1) эффективностью очистки потока (поглощения примеси), которая определяется по формуле

ηi = (Свх - Свых)/Свх

где свх и с вых — массовые концентрации примеси до и после ЗУ.

В ряде случаев для пылей используется понятие фракционной эффективности очистки

ηi = (Свхi - Свыхi)/Свхi

Для оценки проницаемости процесса очистки используют коэффициент проскока веществ К через аппарат очистки. Коэффициент проскока и эффективность очистки связаны соотношением К = 1 - η ;

2) перепадом давления на аппарате очистки Δр. Этот параметр определяют как разность давлений газового потока на входе аппарата и выходе из него. Значение Δр находят экспериментально или рассчитывают по формуле

Δ р = рвх - р вых =ξ рW²/2,

где ξ — коэффициент гидравлического сопротивления аппарата; р и W— плотность и скорость газа в расчетном сечении аппарата.

Если в процессе очистки гидравлическое сопротивление аппарата изменяется (обычно увеличивается), то необходимо регламентировать его начальное Δ р нач и конечное Δ р кон значения. При достижении Δ р = Δ р кон процесс очистки нужно прекратить и провести регенерацию (очистку) аппарата. Последнее обстоятельство имеет принципиальное значение для фильтров. Для фильтров Δ р = (2 5) Δ р нач;

3) мощностью побудителя движения газовых потоков. Она определяется перепадом давления Δ р и объемным расходом Q очищаемого газа:

N = k Δ рQ/ηмηв

где k — коэффициент запаса мощности (обычно k = 1,1 И,15); Пм ~ КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору (обычно ηм = 0,92 0,95); ηв — КПД вентилятора (обычно ηв = 0,65 0,8).

Широкое применение в качестве ЗУ для очистки газов от частиц получили сухие пылеуловители — циклоны различных типов, электрофильтры, скрубберы, туманоуловители, фильтры, дожигатели, реакторы и т.п.; для очистки жидкостей (сточных вод) — отстойники, гидроциклоны, фильтры, флотаторы, аэротенки и т.п.

При решении задач защиты от потоков энергии выделяют источник, приемник и защитное устройство, которое уменьшает до допустимых уровни потока энергии к приемнику.

В общем случае ЗУ обладает способностями отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии. Пусть из общего потока энергии Э, поступающего к ЗУ (рис. 8.12), часть Эα поглощается, часть Э0 отражается и часть Эпр проходит сквозь ЗУ. Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения α = Эдα /Э, коэффициентом отражения β = Э0/Э, коэффициентом передачи τ = Э/Эпр.

Если α = 1, то ЗУ полностью поглощает энергию источника, при β = 1 ЗУ обладает 100%-ной отражающей способностью, а τ = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ, т.е. энергия проходит через устройство без потерь.

На практике наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ

В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т. е. выполнение условия τ > 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ (т.е. условие τ —> 0 обеспечивается условием α —> 1, и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ (т. е. условие τ —> 0 обеспечивается условием β —>1.

ῐ→0

И

в→1

а) в)

Рис.8.13. Методы изоляции при расположении при расположении