авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Теоретические основы оценки потерь сыпучих грузов и защиты окружающей среды от пылеобразования при перегрузке и хранении в портах

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Отделкин Николай Станиславович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ПОТЕРЬ

СЫПУЧИХ ГРУЗОВ И ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ОТ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ И ХРАНЕНИИ

В ПОРТАХ

Специальности:

05.22.19 – «Эксплуатация водного транспорта, судовождение»

03.00.16 – «Экология» (технические науки)

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Н. Новгород – 2009

Работа выполнена в Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ, г. Н. Новгород)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Степанов Андрей Львович;

доктор технических наук, профессор Фадеев Иван Павлович;

доктор технических наук, профессор Решняк Валерий Иванович.

Ведущая организация – ЗАО Проектно-изыскательский институт «Ленгипроречтранс»

Защита диссертации состоится «_07 »_апреля_2009 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 223.001.01 в Волжской государственной академии водного транспорта в ауд. 231 (603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГАВТ.

Автореферат разослан «___»__________2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н. Ситнов А.Н.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Потери материальных ценностей в стране за время перевозки, перегрузки и хранения оцениваются учеными огромной суммой - в (3…4) млрд. руб. в год. Потери сыпучих грузов на водном транспорте вызывают убытки народного хозяйства, которые составляют сотни миллионов рублей в год.

Вопросам повышению эффективности перевозок грузов, работы портов и сохранности грузов посвящены научные труды Казакова А.П., Ирхина А.П., Суколенова А.В., Телегина А.И, Гаринова К.А., Гнояного А.А., Фадеева И.П., Ваганова Г.И., Харрола Д., Андерсона Д. и др. Однако при обосновании рациональных схем транспортирования и применения различных перегрузочных и перевозочных средств из-за отсутствия методических разработок и информации в этой области ими не учитываются факторы потерь сыпучих грузов от пылеобразования и пылеуноса и экологических последствий воздействия пыли на окружающую среду при перевозке и перегрузке сыпучих грузов с участием водного транспорта. Кроме этого, необходимо отметить отсутствие в указанной области комплексного подхода и учета экологических последствий при разработке технологических систем, недооценка экономических методов управления природопользованием.

Экологические вопросы природопользования и задачи инженерной экологии, как показал опыт последних десятилетий, стали еще более актуальны. Ужесточение экологических требований законодательными и нормативными актами как Российской Федерации, так и международными организациями предусматривают необходимость создания и быстрейшего внедрения в производство безотходных технологических процессов, разработку конструкций и оборудования, обеспечивающих сокращение выбросов вредных веществ в воздушный и водный бассейны.

Исследованиям в указанном направлении посвящены работы Суколенова А.Е., Степанова А.Л., Стойкова В.Ф., Василенко В.А., Арсенова В.В., Бешкето

В.К., Бобровникова Н.А., Зильдмана В.Я., Слюсарева А.С., Калверта С., Орчарда Д., Хатча Т., Моррисона И. и т.п.

Однако данные работы не учитывают ряд особенностей портовых

технологий перегрузки и хранения сыпучих грузов и их негативного воздействия на окружающую среду.

Несмотря на то, что водный транспорт по сравнению с другими видами транспорта оказывает не самое большое негативное воздействие на природную среду, его доля в загрязнении остается достаточно высокой.

Водный транспорт является сложной социальной технико-экономической системой, имеющей многосторонние связи с окружающей средой. При этом основными источниками загрязнения являются суда и береговые объекты

( порты, судоремонтные и судостроительные заводы, базы технического обслуживания флота).

Анализ работ в области предотвращения загрязнения окружающей среды на водном транспорте показал, что основным направлением исследований до сих пор являлось обеспечение экологической безопасности судов, а береговым объектам и, в частности, портам уделялось мало внимания. Однако статистические данные об ежегодных объемах загрязнения со стороны водного транспорта показывают, что на долю береговых объектов приходится около 50% выбросов в атмосферу и около 85% объемов сточных вод.

Морские и речные порты, являясь крупными транспортными узлами по перегрузке различных грузов с одного вида транспорта на другой, своей эксплуатационной деятельностью оказывают негативное воздействие на атмосферный воздух, почву и акваторию порта. Наиболее ощутимо это влияние проявляется вследствие пыления при хранении и перегрузочных операциях с сыпучими грузами, которые составляют около 70 % объема перевозимых водным транспортом грузов.

Цель работы и задачи исследований. Целью работы является обоснование методов оценки пылеобразования и пылеуноса при перегрузке и хранении сыпучих грузов в портах на основе моделирования этих процессов и применение созданных методов для разработки новых технических средств, обеспечивающих уменьшение потерь груза и защиту окружающей среды от пыли.

Для достижения этой цели в диссертации поставлены следующие задачи:

- выполнить анализ применяемых в морских и речных портах способов перегрузки и хранения сыпучих грузов и существующих методов определения их потерь, а также способов и инженерных средств защиты окружающей среды от пылеобразования и пылеуноса;

- разработать метод оценки на моделях процессов пылеобразования и пылеуноса при различных способах перегрузки и хранения сыпучих грузов в портах;

- разработать методики определения потерь сыпучих грузов от пылеобразования и пылеуноса при их перегрузке и хранении;

- разработать способ определения норм пожаро- взрывоопасности пылей сыпучих грузов;

- разработать инженерные средства защиты окружающей среды от пыли при перегрузке и хранении сыпучих грузов на причалах портов и методику исследования их эффективности;

- разработать методики обоснования грузооборота, способа перегрузки, параметров открытого склада и размеров санитарно-защитной зоны при соблюдении установленных норм для сыпучих грузов.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются морские и речные порты, а предметом – технологические процессы перегрузки и хранения сыпучих грузов.

Методы исследования. При выполнении работы использованы: системный анализ состояния потерь сыпучих грузов от пылеобразования и исследований в рассматриваемой области; теоретические и экспериментальные модели процессов образования потерь сыпучих грузов и их определения; экономико-математические модели для определения эффективности

перегрузочного оборудования и инженерных средств защиты окружающей

среды от пыли.

Экспериментальные исследования проводились в натурных и лабораторных условиях с использованием специально разработанных установок и методов исследования на натурных образцах перегрузочного

оборудования и транспортных средств и на их моделях. Использовались

методы физического моделирования, планирование эксперимента, статистическая обработка результатов.

Научная новизна работы:

1. Впервые осуществлено теоретическое обобщение и решение научной проблемы оценки потерь и защиты окружающей среды от пылеобразования и пылеуноса при перегрузке и хранении сыпучих грузов в портах, имеющей важное теоретическое и практическое значения.

2. Разработаны принципиально новые научно-методические положения:

2.1. Метод оценки на моделях процессов пылеобразования и пылеуноса при перегрузке и хранении сыпучих грузов, обоснованного с применением методов подобия и анализа размерностей и механики сыпучих сред;

2.2. Количественная оценка потерь сыпучих грузов от пылеобразования и пылеуноса и величин запыленности воздуха еще на проектной стадии разработки портовых перегрузочных процессов;

2.3. Метод определения нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) сыпучих грузов с учетом реальных скоростей пылевых выбросов;

2.4. Обоснование основных технико-экономических показателей работы порта с учетом установленных норм для сыпучих грузов.

3. Получены математические модели процессов пылеобразования и пылеуноса для некоторых сыпучих грузов, учитывающие направление и скорость ветровых потоков месторасположения грузового причала.

Новизна технических решений и методов исследования защищена 4 авторскими свидетельствами на изобретение и 2 патентами РФ.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанные автором методические положения используются в работе или приняты к внедрению в Нижегородском, Астраханском, Пермском, Красноярском и Казанском речных портах. Кроме этого, основные положения работы применялись проектными организациями Ленгипроречтранс, Гипроречтранс и ЦПКБ МРФ РСФСР.

Указанные внедрения подтверждаются приведенными в приложениях к

диссертации актами, справками и протоколами.

За разработку и внедрение инженерных средств защиты окружающей среды от пыли при перегрузке сыпучих грузов автор награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на технических советах Ленинградского государственного института проектирования на речном транспорте «Ленгипроречтранс», Енисейского речного пароходства, региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности водного транспорта» (Горький, 1983 г.), на Всесоюзных научно-технических конференциях «Новое в подъемно-транспортной технике» (Москва, 1985 г.) и «Судовые и береговые ПТМ и устройства» (Санкт- Петербург, 1993 г.), научно-практической конференции, посвященной 150-летию Волжского пароходства (Н. Новгород, 1994 г.), Международных научно-практических конференциях «Транспортно-технологические машины» (Н. Новгород, 1997, 2004 г.г.), 1-ой Всероссийской научно-технической конференции «Морские и речные порты России» (Москва, 2002 г.), Международном симпозиуме «Машины и механизмы ударного и периодического действия» (Орел, 2003 г.), VIII Международной конференции «Образование. Экология. Информатика» (Астрахань, 2003 г.), 7-ом Международном научно-промышленном форуме «Великие реки 2005» (Н. Новгород, 2005 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАВТ (1985 – 2007 г. г.).

Теоретические исследования по диссертации используются также в учебном процессе ВГАВТ по дисциплинам «Перегрузочная техника и

технология обработки грузов», «Основы инженерного творчества» и

«Специальное перегрузочное оборудование терминалов» и опубликованы во внутривузовских изданиях.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 46 печатных работах автора, в числе которых 4 авторских свидетельства на

изобретение, 2 патента РФ и 10 работ в журналах, реферируемых ВАК РФ,

общим объемом 14 п. л.

Ряд методических разработок и практических рекомендаций изложены в отчетах по научно-исследовательским работам (общим числом 5), выполненных автором в качестве ответственного исполнителя.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Содержит 301 страницу основного текста, включая 58 таблиц, 80 рисунков и список литературы из 174 наименований. В 16 приложениях содержатся протоколы, справки, акты внедрения результатов исследований и блок-схемы.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность проблемы, цель работы и задачи исследований, изложены новизна, практическая значимость работы и основные положения диссертации.

В первой главе выполнен анализ существующих способов перегрузки и хранения сыпучих грузов на водном транспорте и исследований по опре-делению потерь сыпучих грузов от пылеобразования и методов борьбы с пылью.

Фракционный состав сыпучих грузов включает в себя частицы, размеры

которых колеблются в широких пределах. Особую группу составляют мелкозернистые, порошкообразные и пылевидные грузы с размерами частиц от 1,5 до 0,05 мм. Для этих грузов характерно интенсивное пыление как при их перегрузке, так и при их хранении на открытых складах. К таким грузам относятся апатит, нефелиновый и железорудный концентраты, цемент и т.д. Другие сыпучие грузы (угли различных марок, песок, комовая сера и пр.) также содержат в своем составе мелкие частицы, которые склонны к пылеобразованию.

Интенсивное пыление при перегрузочных работах с сыпучими грузами и их открытом хранении приводит к безвозвратным потерям груза от пылеуноса взвешенных частиц воздушными потоками. При этом пыль оседает на территории и акватории порта и прилегающих к нему районах, оказывая негативное воздействие как на окружающую среду, так и на человека.

Но главную опасность при перегрузке некоторых сыпучих грузов

(минеральные удобрения, комовая сера и др.) представляет их способность образовывать пылевоздушные смеси, которые при определенных концентрациях взрывоопасны. Как показал анализ, надежных методов определения норм пожаро- взрывоопасности пылей сыпучих грузов (НКПР) нет и в различных нормативных источниках эти значения неоднозначны.

В настоящее время в России и за рубежом сыпучие грузы перевозят водным транспортом навалом и в таре (в мягких или жестких контейнерах).

В бывшем СССР 75% наименований сыпучих грузов перевозились навалом, остальные 25% - в таре. Такое же соотношение между навалочными грузами и грузами, перевозимыми в таре, сохраняется и сейчас.

Наиболее распространенными способами перегрузки сыпучих грузов навалом в портах в основном являются три: с использованием грейферных кранов и перегружателей; конвейерным транспортом (специализированными установками); с помощью пневмоустановок.

Из перечисленных наиболее распространен способ перегрузки сыпучих грузов с использованием грейферных портальных кранов, который универсален и применяется в различных вариантах: судно-вагон; судно-бункер-вагон; судно-склад; вагон-склад и т.д.

При крановой схеме механизации потери груза составляют (1,0…2,3) % от грузооборота, а запыленность воздуха превышает установленные санитарные нормы в десятки, сотни и даже тасячи раз. Анализ причин, способствующих процессу пылеобразования при перегрузке сыпучих грузов грейферными кранами и перегружателями, показывает, что основным источником пыления и возможным источником искрения (зажигания пылевоздушной смеси) является сам грейфер.

Специализированные установки, обладая высокой производительностью, имеют значительное количество узлов перегрузки, что осложняет борьбу с пылью. Потери груза на этих комплексах составляют (0,1…0,5)%, а запыленность воздуха достигает 2000 мг/м3 при величине предельно-допустимой концентрации воздуха рабочей зоны (4…6) мг/м3.

Пнемоустановки позволяют исключить пыление по всей трассе

перемещения сыпучих грузов и при этом свести до минимума потери груза от пылеобразования и пылеуноса. Однако запыленность воздуха в зоне работы этих машин достигает до 150 мг/м3, а в трюме судна – (75…100) мг/м3.

Кроме этого, пыление происходит и при сдувании с верхнего слоя груза, находящегося в транспортных средствах (судне, полувагоне). При неработающем перегрузочном оборудовании запыленность воздуха в зависимости от скорости ветрового воздействия в трюме достигает до 800 мг/м3, а у комингсов открытого трюма – до 80 мг/м3.

При хранении сыпучих грузов на открытых складах потери груза от пылеуноса лежат в пределах (0,15…0,3) кг/т при удельном пылеуносе (1,65…9) мг/м2с. При этом запыленность воздуха достигает 500 мг/м3.

Существующие экспериментально-расчетные способы определения потерь сыпучих грузов при их перегрузке позволяют определять потери сыпучих грузов только от просыпей при выполнении перегрузочных работ грейферными кранами, конвейерными и пневматическими установками и не учитывают потери груза, связанные с пылеобразованием и пылеуносом, и установленные

экологические нормы по запыленности воздуха при перегрузке и хранении

сыпучих грузов.

Существуют методики определения фактических объемов выбросов от

неорганизованных источников, которые распространены на морские и речные порты. Эти методики применимы только для существующих, то есть построенных и эксплуатируемых, объектов и для инвентаризациии источников выбросов пыли в атмосферу предусматривают проведение натурных замеров запыленности воздуха при определенных технологических параметрах перегрузочного процесса и характеристик сыпучего груза. Кроме этого, результаты инвентаризации выбросов по данным методикам являются основой для нормирования выбросов и определения величин предельно-допустимых выбросов.

Однако эти методики носят весьма приближенный характер и полностью не учитывают особенностей процессов пылеуноса как при выполнении грузовых работ перегрузочным оборудованием, так и при открытом хранении сыпучих грузов, а также ветрового режима месторасположения конкретного перегрузочного узла и открытого склада.

Выполненный анализ методов борьбы с пылью при перегрузке и открытом хранении сыпучих грузов показал следующее:

- существующие методы эффективны для незначительного количества сыпучих грузов (в основном для углей различных марок) и типов перегрузочного оборудования;

- инженерные средства защиты окружающей среды от пыли для грейферных кранов или низко эффективны или отсутствуют полностью;

- необходима разработка средств борьбы с пылеуносом при открытых трюмах судов и полувагонах во время их грузовой обработке и при хранении сыпучих грузов на портовых открытых складах.

Таким образом, учитывая вышесказанное, можно сделать следующие выводы:

1. Сыпучие грузы, перевозимые водным транспортом, независимо от их физико-механических свойств объединяет между собой наличие в их фракционном составе мелких частиц, что вызывает пылеобразование при их перегрузке и открытом способе хранения.

2. Применяемые в настоящее время способы перегрузки и перегрузочное оборудование для сыпучих навалочных грузов оказывают негативное влияние на окружающую среду, создавая уровни запыленности воздуха, превышающие санитарные нормы.

3. Наиболее распространенным способом перегрузки сыпучих навалочных грузов является способ с использованием грейферных кранов, при котором имеют место максимальные потери перегружаемого груза и значения запыленности воздуха.

4. При перегрузке и хранении сыпучих грузов для сокращения их потерь от пылеобразования и пылеуноса и снижения негативного воздействия пыли на окружающую среду необходима разработка инженерных средств защиты окружающей среды.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.