Вентиляция прокатного цеха: окалина, пар и расчёт воздухообмена
Материал носит информационно-справочный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями ст. 437 ГК РФ.
Формулы, цифры и примеры расчёта приведены как иллюстрация метода. Они могут содержать неточности и не учитывают условия конкретного объекта, поэтому не годятся для самостоятельного подбора оборудования.
Посчитаем под ваш объект и пришлём цену
«Излучение от заготовки 1 100°C на расстоянии 1 м — 3–8 кВт/м²; норма на рабочем месте ≤140 Вт/м².»
Вентиляция прокатного цеха — это аэрационные фонари в кровле (основная масса воздухообмена) + местные пароотсосные зонты над гидросбивом окалины + теплозащищённые кабины операторов. Расчёт — по теплоизбыткам от прокатного стана. Прокатный цех — передел металлургического завода; общие приёмы борьбы с теплом — в вентиляции горячих цехов. Норматив: ФНП «Правила безопасности процессов получения или применения металлов» (Приказ Ростехнадзора № 512 от 09.12.2020), СП 56.13330.2021.
- Окалина: Fe₂O₃/FeO — ПДК 6 мг/м³; аспирация при горячей резке и скоростных клетях.
- Тепло: стан 10 МВт выделяет ~1,5 МВт в тепло → расчётный L ≈ 150 000 м³/ч.
- Аэрация: фонари + ΔT 20–40°C → тяга 5–10 Па, основной способ вентиляции.
- Гидросбив: пар от 1 100°C + вода → зонты над сбивной машиной обязательны.
- Кабины: герметичные, кондиционирование, радиационная защита (водяной экран).
Источники вредностей в прокатном цехе
Прокатный цех — производство с высокими тепловыделениями и пылегазовыми выбросами. Горячая прокатка (листопрокатные, сортовые, трубопрокатные станы) ведётся при температуре металла 900–1 300°C. При этом выделяются:
- Окалина (Fe₂O₃, FeO) — ПДК 6 мг/м³, образуется при нагреве и деформации заготовки.
- Пар — при гидросбиве окалины водой высокого давления.
- Тепловое излучение — от раскалённого металла и нагревательных печей.
- Смазки и технологические жидкости — масляный туман от клетей холодной прокатки, ПДК 5 мг/м³.
Аэрационные фонари: расчёт
Расчёт воздухообмена для горячего цеха — по теплоизбыткам. Для прокатного стана горячей прокатки мощностью 10 МВт при КПД 85% выделяется тепло:
Q_тепло = 10 000 кВт × (1 − 0,85) = 1 500 кВт = 1 500 000 Вт
Расчётный воздухообмен при ΔT = 8°C (разница приточного и вытяжного воздуха):
L = Q / (ρ × c × ΔT) = 1 500 000 / (1,2 × 1 000 × 8) = 156 250 м³/ч
Аэрационный фонарь: площадь открытия F рассчитывают через скорость воздуха v = μ × √(2 × g × h × ΔT / T_нар), где h — высота цеха, μ = 0,65 (коэффициент расхода), T_нар — наружная температура. При h = 15 м, ΔT = 30°C: v ≈ 2,8 м/с → F = L / (v × 3 600) = 156 250 / (2,8 × 3 600) ≈ 15,5 м².
Гидросбив окалины и пар
Гидросбив окалины — обязательная операция перед прокаткой: насосы 80–120 бар подают воду на поверхность раскалённой заготовки. При контакте воды с металлом 1 100°C вся вода мгновенно испаряется — образуется облако пара. Один сбивной коллектор на 120 бар и расходе 50 л/с даёт ~180 кг пара/мин.
Задача вентиляции: принудительные пароотсосные зонты над сбивной машиной с расходом 10 000–30 000 м³/ч. Без зонтов пар распространяется по цеху, снижает видимость и создаёт конденсат на конструкциях.
Тепловая защита рабочих мест
По СанПиН 1.2.3685-21: облучённость рабочего места ≤140 Вт/м² при облучении более 25% поверхности тела. Для постов обслуживания у горячей прокатки без экранирования — 3 000–8 000 Вт/м², что в 20–50 раз превышает норму.
Меры защиты:
- Водяные экраны (завесы) — плёнка воды на стекле снижает облучённость в 10–20 раз.
- Теплозащитные экраны из нержавеющей стали — отражение ИК-излучения.
- Кабины операторов — герметичные, с кондиционированием (26°C±2°C), приточная вентиляция с HEPA-фильтрами.
- Воздушное душирование — направленный поток приточного воздуха 1–3,5 м/с на рабочее место.
Нормативная база
ФНП № 512/2020 «Правила безопасности в прокатном производстве».
СП 56.13330.2021 «Производственные здания» — аэрационные фонари.
СП 60.13330.2020 — воздухообмен, расчёт аэрации.
СанПиН 1.2.3685-21 — микроклимат, облучённость ≤140 Вт/м².
ГОСТ 12.1.005-88 — ПДК (окалина 6 мг/м³, масляный туман 5 мг/м³).
| Вредность | ПДК / норма | Норматив | Система защиты |
|---|---|---|---|
| Окалина (Fe₂O₃, FeO) | 6 мг/м³ | ГОСТ 12.1.005-88 | Аспирация зон обрезки и правки |
| Масляный туман | 5 мг/м³ | ГОСТ 12.1.005-88 | Вытяжка над станом и клетями |
| Тепловое излучение | ≤140 Вт/м² | СанПиН 1.2.3685-21 | Экраны, воздушное душирование |
| Температура рабочей зоны | ≤27°C (лето) | СанПиН 1.2.3685-21 | Аэрационные фонари + приток |
| Аэрозоль смазки | 5 мг/м³ | ГОСТ 12.1.005-88 | Зонты над подшипниковыми узлами |
Подберём вентиляторы для прокатного цеха
Высокотемпературные дымососы и радиальные вентиляторы для горячих производств. Расчёт бесплатно. В каталоге — радиальные вентиляторы и крышные вентиляторы.
Рекомендации Аквент
Дымососы ДН для горячих цехов
Серия ДН рассчитана на температуру до +200°C — подходит для вытяжки горячего воздуха из аэрационных каналов и местных зонтов над нагревательными печами прокатного цеха. Производительность до 200 000 м³/ч.
Смотреть ДНПылевые вентиляторы ВЦПИ
Для аспирации окалины и металлической пыли в системах газоочистки прокатных станов. Цельносварное колесо выдерживает абразивную нагрузку без засоров. 2 000–20 000 м³/ч.
Смотреть пылевые-
1Источники вредностей в прокатном цехе
Прокатный цех — производство с высокими тепловыделениями и пылегазовыми выбросами. Горячая прокатка (листопрокатные, сортовые, трубопрокатные станы) ведётся при температуре металла 900–1 300°C. При этом выделяются:
-
2Аэрационные фонари: расчёт
Расчёт воздухообмена для горячего цеха — по теплоизбыткам. Для прокатного стана горячей прокатки мощностью 10 МВт при КПД 85% выделяется тепло:
-
3Гидросбив окалины и пар
Гидросбив окалины — обязательная операция перед прокаткой: насосы 80–120 бар подают воду на поверхность раскалённой заготовки. При контакте воды с металлом 1 100°C вся вода мгновенно испаряется — образуется облако пара. Один сбивной коллектор на 120 бар и расходе 50 л/с даёт ~…
-
4Тепловая защита рабочих мест
По СанПиН 1.2.3685-21: облучённость рабочего места ≤140 Вт/м² при облучении более 25% поверхности тела. Для постов обслуживания у горячей прокатки без экранирования — 3 000–8 000 Вт/м², что в 20–50 раз превышает норму.
Часто задаваемые вопросы
Окалина (Fe₂O₃, FeO, Fe₃O₄) относится к классу металлической пыли — ПДК 6 мг/м³ по ГОСТ 12.1.005-88. Частицы окалины абразивны и могут поражать дыхательные пути при длительном воздействии. Дополнительный риск — горячая окалина при нарушении вентиляции создаёт локальные источники тепла в воздуховодах.
Расчёт по теплоизбыткам: Q_total = Q_стан + Q_нагрев + Q_охлаждение + Q_солнце. Для стана горячей прокатки мощностью 10 МВт при КПД 85% выделяется 1,5 МВт в виде тепла. L = Q / (ρ×c×ΔT) = 1 500 000 / (1,2×1000×8) = 156 250 м³/ч. Это только механическая часть — аэрационные фонари обеспечивают дополнительно 200 000–500 000 м³/ч естественным путём.
Гидросбив окалины — высоконапорная вода (80–120 бар) смывает окалину с поверхности заготовки перед прокаткой. При этом образуется огромное количество пара (заготовка 1100°C + вода). Пар поднимается в рабочую зону. Задача вентиляции — отвести конденсат и пар, не допустить образования туманообразного облака снижающего видимость. Используют пароотсосные зонты над сбивной машиной.
Температура прокатываемой заготовки 1 100–1 300°C (горячая прокатка). Излучение от раскалённого металла на расстоянии 1 м — 3–8 кВт/м². По нормам СанПиН 1.2.3685-21 облучённость на рабочем месте не должна превышать 140 Вт/м² (при облучении более 25% поверхности тела). Поэтому кабины операторов — теплозащищённые, с кондиционированием и радиационной защитой (водяные экраны).
Аэрационный фонарь — надстройка над коньком крыши с открывающимися фрамугами. В прокатных цехах высота 15–25 м, фонари открываются при температуре воздуха >28°C или по сигналу от датчиков. Площадь фонаря: F = L / (μ × v × 3600), где v = √(2×g×h×ΔT/T) — скорость воздуха в фонаре. При h=15 м, ΔT=30°C: v ≈ 2,8 м/с.
СП 56.13330.2021 (промышленные здания), СП 60.13330.2020 (вентиляция), ГОСТ 12.1.005-88 (ПДК), СанПиН 1.2.3685-21 (микроклимат, облучённость), ФНП № 512/2020 «Правила безопасности в прокатном производстве».
Да, при горячей прокатке на скоростных клетях (обрезиненные проводки, ножницы горячей резки) образуется мелкодисперсная окалина. Аспирация: зонты-укрытия над зонами обрезки и задачи в стан с расходом 5 000–20 000 м³/ч на точку. Для листопрокатных станов с гидросбивом окалины — пар образует дополнительную угрозу конденсата в воздуховодах.
Похожие статьи
Подберём вентиляцию для прокатного цеха
ДН, Д, пылевые ВЦПИ — рассчитаем под ваш стан и условия бесплатно.