Аспирация деревообрабатывающего цеха

Вентиляция деревообрабатывающих цехов

Очистка воздуха в циклонах и фильтрах с рециркуляцией

И. М. Квашнин, канд. техн. наук, ведущий специалист НПП «Энергомеханика»

Тема очистки воздуха от древесной пыли индивидуальными пылеуловителями была поднята в статье [1]. Они хорошо зарекомендовали себя в небольших мастерских. Для станков и линий с большим количеством образующихся отходов (шлифовальной пыли, опилок, стружек) следует применять централизованные аспирационные системы с выносом вентилятора и пылеочистного оборудования за пределы обслуживаемого помещения. В некоторых случаях, на наш взгляд, в холодный период года возможен частичный возврат теплого воздуха для повторного использования в этом или других помещениях.

Классическая схема организации воздухообмена в советское время была следующая: воздух местными отсосами-пылеприемниками забирается от станков и удаляется наружу пылевым вентилятором с последующей очисткой в циклонах, в редких случаях в рукавных фильтрах. С целью соблюдения уравновешенного воздушного баланса для компенсации аспирационного воздуха в верхнюю зону воздухораспределителями равномерной раздачи типа ВК или других типов подается приточный воздух. Воздухообмен осуществляется по схеме «сверху-вниз».

Подача воздуха компактными сосредоточенными струями не допускалась, для того чтобы пыль, в том числе осевшая на пол, не распространялась по всему помещению. Экологические требования и нормы были простыми. Экологическая отчетность (инвентаризация, проект нормативов ПДВ и др.) согласовывалась со службами Гидрометеоцентра. Аспирационная установка, оснащенная циклоном, вопросов не вызывала. Лишь в 1988 году образовался Комитет по охране природы (сейчас Росприроднадзор и Ростехнадзор).

Авторы [4, с. 11] в 1988 году писали: «На деревообрабатывающих предприятиях нашей страны в настоящее время применяются в основном прямоточные системы аспирации, чаще всего централизованные с постоянной производительностью. Рециркуляционные системы аспирации применяются крайне ограниченно из-за отсутствия отечественных рециркуляционных пылеуловителей, предназначенных для очистки аспирационного воздуха от древесных отходов». Следует отметить, что многие приточные вентиляционные установки работали неудовлетворительно или не включались. Громоздкие приточные камеры в соответствии с проектом требовали огромного количества теплоты. Сейчас, в условиях значительного роста цен на энергоносители и смены собственника, проблема поддержания температурных условий в цехе встала в полный рост.

В 90-х годах прошлого столетия произошел качественный скачок к допустимым требованиям по уровню концентрации древесной пыли в воздухе населенных мест. Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ), который играет роль предельно допустимой концентрации (ПДК), ужесточился с 0,5 до 0,1 мг/м 3 , т. е. в 5 раз! Автор этих строк много лет занимался разработкой проектов нормативов ПДВ. На одной из мебельных фабрик было установлено 14 различных циклонов, суммарный выброс от которых вполне укладывался в допустимые нормативы. После введения нового ОБУВ при разработке очередного проекта норматива ПДВ, срок действия которого ограничен пятью годами, в плане мероприятий по снижению выбросов пришлось записать, что часть циклонов типа «К» следует заменить на более эффективные типа «УЦ», а на семи источниках установить вторую ступень очистки – рукавные фильтры. Проблематично было даже не вернуть, а произвести выброс пылевоздушной смеси в атмосферу. Притом что концентрация пыли на выходе из циклона в десятки раз может превышать ОБУВ, его соблюдение требуется после рассеивания выброса в приземном слое атмосферы на границе (и далее) санитарно-защитной зоны предприятия.

В 2002 году вышли новые гигиенические нормативы Роспотребнадзора (бывший Госсанэпиднадзор) ГН 2.1.6.1125–02, замененные позже на ГН [2], в которых произошла метаморфоза: ОБУВ для древесной пыли вновь увеличился с 0,1 до 0,5 мг/м 3 . Трудно однозначно сказать, с чем это связано, но даже неспециалисту ясно, что эта пыль не вреднее, чем, например, цементная, ПДК для которой 0,3 мг/м 3 . Возможно, предприятия стали массово штрафовать за невыполнение мероприятий по снижению выбросов, которые нереально выполнить как с финансовых, так и с технологических позиций. Под рукавный фильтр требуется достаточная площадь. Нужно увеличивать мощность вентилятора или ставить последовательно еще один.

1. Обеспечение ПДК древесной пыли в воздухе рабочей зоны

Для рабочей зоны производственных помещений существуют свои нормативы качества воздуха – среднесменная, или максимально разовая ПДК. У древесной пыли среднесменная ПДК равна С_рз = 6 мг/м 3 [6] и сохраняется много лет. По СНиП [7] допустимая концентрация вредностей в приточном воздухе составляет 30 % от ПДК в воздухе рабочей зоны, т. е. в нашем случае С_пр = 1,8 мг/м 3 .

При работе станков образуется пыль (размеры частиц до 200 мкм), опилки, стружка. Зону выделения пыли локализуют путем использования различных видов кожухов, укрытий. Кожух имеет выходной патрубок для подключения к аспирационной системе. Его ориентация в пространстве по возможности должна совпадать с траекторией движения образующихся частиц. Все это устройство называют пылеприемником, или местным отсосом. У одного станка может быть до пяти и более пылеприемников. Диаметр патрубка пылеприемника зависит от двух факторов:

— степени укрытия режущей части инструмента станка;

— количества выделяющихся отходов.

Полностью укрыть зону обработки не удается, т. к. необходимо подавать заготовку и убирать обработанную деталь. Путем отсоса воздуха в зазорах между кожухом и деталью требуется создать такую скорость движения воздуха, подсасываемого из помещения, чтобы воспрепятствовать выбиванию пыли наружу. Чем меньше зазоры и неплотности, тем меньше объем отсасываемого воздуха. В пылеприемнике, таким образом, создается пониженное давление – разрежение. Некоторые зарубежные станки оборудуются датчиками давления и вообще не включаются без эффективной работы аспирационной системы. Пылеприемники конструируют, испытывают и устанавливают на заводе-изготовителе.

Факел всасывания, в отличие от приточной струи, имеет очень маленький размер. Например, для круглой трубы на расстоянии одного диаметра (калибра) скорость всасывания составляет 7 % от скорости во входном сечении. По-этому эффективность улавливания пыли может резко снизиться при зазорах уже в несколько сантиметров. В реальности часть пыли все равно попадает в воздух помещения и на пол. До недавнего времени в нормативных документах эффективность пылеприемников устанавливалась на уровне 90 % [3]. Если учесть, что выделения пыли именно в деревообработке очень большие, то это очень низкий показатель. Четких цифр по эффективности работы местных отсосов ни в нормативной, ни в технической литературе автором не обнаружено.

Другой фактор, определяющий диаметр выходного патрубка, – это количество отходов, образующихся в единицу времени. В системах аспирации используются пылевые вентиляторы, развивающие относительно небольшое полное давление – до 4 000–5 000 Па. Поэтому масса отходов, перемещаемых 1 м 3 воздуха, ограничена. Напомним, что отношение массы перемещаемых отходов, кг/ч, к массовому расходу воздуха, кг/ч, называется расходной массовой характеристикой μ – безразмерная величина (1 м 3 воздуха при стандартных условиях, t = 20 ºС, имеет массу 1,2 кг). Если величина μ 3 /ч, от каждого местного отсоса. В качестве отходов в данной статье подразумеваются пыль, опилки, стружка, удаляемые аспирационной системой, но не крупные обрезки заготовок, удаляемые вручную или иным способом. Для транспортирования щепы используют, например, воздуходувки.

Исходя из уравнения расхода

можно выразить площадь патрубка пылеприемника F, м 2 , и, соответственно, его диаметр. Важной величиной является скорость воздуха в патрубке. Если определяющим фактором является большая масса образующихся отходов, то она должна быть больше или равна скорости их транспортирования, предотвращающей оседание отходов во избежание «забивания». По справочнику проектировщика [4] скорость транспортирования древесных отходов равна 17–18 м/с. Именно такую скорость, как правило, принимают в патрубках станков, в которых образуются опилки и стружка. При таком подходе не достигается высокая герметизация кожуха, мелкие фракции пыли попадают в рабочую зону помещения. В соответствии с конструктивными особенностями станка эту скорость иногда принимают равной 25 м/с, редко 30 м/с.

При операциях шлифования образуется мелкая пыль, которая долгое время может находиться во взвешенном состоянии. Именно ее присутствие нежелательно в рабочей зоне помещения. Скорость в зазорах кожуха и создаваемое разрежение должны быть по возможности максимальными. Однако достичь этого удается не всегда. Скорости в патрубках станков отечественного производства могут даже понижаться до 16 м/с, в соответствии со скоростью транспортирования этой пыли. Могут и увеличиваться до 30–35 м/с. Рекомендуемые значения L и υ приведены в [3, 4, 5]. Следует отметить, что в подавляющем большинстве станков зарубежного производства скорость высокая и равна 28–35 м/с.

Скорость воздуха в патрубке пылеприемника или объем удаляемого воздуха, реже – требуемое разрежение, определяются производителем и приводятся в паспорте станка.

Скорость движения воздуха в воздуховодах может отличаться от скорости в патрубках пылеприемников. Они соединяются между собой плавно расширяющимся переходом – диффузором. Как отмечалось, достаточная величина, υ = 17–18 м/с, может быть повышена до 20 м/с. Дальнейшее увеличение скорости связано со значительным повышением потерь давления в сети воздуховодов и соответствующими затратами электроэнергии на привод вентилятора. Мало того, при скорости в воздуховодах 30–35 м/с и их длине в несколько десятков метров давления, создаваемого отечественным пылевым вентилятором, может не хватить, с учетом потерь давления в циклоне.

Таким образом, мы установили, что даже при эффективной работе аспирационных систем часть выделяющейся при работе станков пыли поступает в воздух помещения. Далее пыль распространяется по помещению в соответствии с движением воздушных потоков, вновь попадает частично в этот и другие пылеприемники, частично оседает на пол, стены и оборудование.

Проанализируем пример, приведенный в [3, с. 119] по расчету выбросов древесной пыли в атмосферу системой аспирации и общеобменной вытяжной вентиляции. На участке имеется пять станков, которые выделяют 32,4 кг/ч опилок и пыли. С учетом неполной загруженности станков в расчетный 20-минутный интервал времени, одновременности их работы (три из пяти станков), удаления 95 % вредностей системой аспирации и 80 % оседаний неуловленной пылеприемниками пыли в воздух помещения поступает m = 0,0287 г/с = 103320 мг/ч. Это составляет 0,32 % от начальной величины отходов. Порядок цифр реальный для небольшой мастерской. Требуемый воздухообмен на разбавление вредностей до ПДК [7]:

(2)

где L_мо – объем воздуха, удаляемого местными отсосами, принимаем по прил. 12.1 [3].

С_уд – концентрация пыли в удаляемом воздухе, мг/м 3 . Считаем, что пыль равномерно распределена в помещении, поэтому С_уд = С_рз = 6 мг/м 3 .

(3)

То есть дополнительно к системе аспирации должна быть предусмотрена мощная общеобменная система вентиляции, что на практике не делается. Для удаления всей пыли из воздуха помещения производительность системы аспирации должна быть

(4)

вместо имеющихся 4 400 м 3 /ч, т. е от каждого небольшого станка примерно по 5 000 м 3 /ч, что также нереально.

Заключение по части 1: Достижение ПДК воздуха рабочей зоны традиционно применяющимся оборудованием – трудновыполнимая задача.

Литература

2. ГН 2.1.6.1339–03. Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

4. Александров А. Н., Козорис Г. Ф. Пневмотранспорт и пылеулавливающие сооружения на деревообрабатывающих предприятиях: справочник / Под ред. А. Н. Александрова. – М. : Лесная промышленность, 1988.

5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства: в 3 ч. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 /

В. Н. Богословский, А. И. Пирумов, В. Н. Посохин и др.; Под ред. Н. Н. Павлова, Ю. И. Шиллера. – 4-е изд. – М.: Стройиздат, 1992.

6. ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

7. СНиП 41-01–2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

Установка системы аспирации в цехах деревообработки

Промышленная вентиляция или аспирация на деревообрабатывающих производствах служит для очищения воздуха от опилок, стружки и пылевых взвесей. Вентиляционные системы включают в себя аспирационные агрегаты и фильтры для очищения разных видов. Выбор такого оборудования зависит от используемого в производстве сырья, технологических особенностей и масштабов самого производства.

Необходимость систем аспирации для деревообрабатывающей промышленности

Для формирования комфортных трудовых условий, предупреждения выбросов пыли от спецоборудования в производственном цеху, перемещения сыпучих материалов используются системы аспирации и пневматический транспорт. Они предназначены не только для санитарных и технологических целей, но еще и обеспечивают пожаробезопасность.

Качество работы во многом зависит от надежности пылеудаляющей вентиляции. Правильно спланированная вентиляционная система помогает:

• значительно снизить траты на отопление;
• освобождать помещение от пылевых взвесей;
• изготовлять продукцию высокого качества.

Обработка древесины подразумевает появление разных типов отходов. По виду обрабатывания дерева отходы делятся на шлифовальную пыль, стружку, опилки.

Поскольку фильтрация крупных фракций не является трудной задачей, главная функция современных систем аспирации – результативное избавление от мелкодисперсной пыли.

Существуют вентиляционные аппараты, позволяющие избавиться от одного вида загрязнений. Но на крупных предприятиях с расширенным ассортиментом продукции процентное соотношение производственных отходов всегда изменяется. В этом случае требуются системы аспирации, предполагающие комплексный подход к устранению отходов производства.

Виды вентиляционных систем

В деревообрабатывающей промышленности применяются различные вентиляционные системы. Все их можно классифицировать следующим образом:

Каждая разновидность имеет огромное количество версий, различающихся особенностями конструкции и подключаемым оборудованием. Какую именно систему предпочесть, решают в зависимости от технологических и экономических условий производства. В большинстве случаев собранные отходы аспирации формируются в брикеты. Их также используют в промышленности, ведь это чистая прессованная древесина.

Стандартное устройство аспирационной системы

Системы аспирации выбираются в зависимости от конструктивных и технологических особенностей. Стандартное устройство обычно включает в себя:

В подобном комплексе формируется принудительное движение воздушного потока. Пылевая взвесь уходит через воздуховод и прогоняется через фильтры. Такая очистка воздуха позволяет сохранить здоровье работников, экологически безопасна.

Типы пылеулавливающих аппаратов

Главный критерий работы подобных установок – уровень очищения от пыли. Он зависит от качества самого устройства аспирации и от его производительности, связанной со скоростью потока воздуха в пылеулавливающих агрегатах.

Производственное применение циклонов

Наиболее известная техника для аспирации – это вытяжные аспирационные агрегаты, соединенные с инерционным фильтром – циклоном. Они чистят всасываемый воздух от сухих и липких пылевых взвесей дисперсностью больше пяти микромикрон. Очистка воздуха циклонами используется уже более ста лет. Их основные преимущества:

• конструктивная простота;
• легкость в обслуживании;
• нетребовательность в работе.

Но есть у циклонов и свои минусы. К ним относят теплопотери из-за отсутствия замкнутого цикла воздухообмена, требуемую высокую мощность вентиляционных двигателей и полную остановку работы при выходе из строя одной из деталей аппарата.

Зачастую в цехах по обработке дерева и изготовлению мебели при монтировании аспирации ставят циклон с вентилятором, улиткой и бункером для сбора пыли, а воздуховоды разводят к станкам. На больших предприятиях принято совмещение двух и более одиночных фильтров.

Принцип работы фильтров-пылеуловителей

Пылеуловители фильтруют твердые частицы в потоке воздуха или в любой пористой среде. Сейчас на производствах по деревообработке в крупных промышленных государствах это наиболее часто используемый вид улавливающего пыль оборудования.

Благодаря конструктивным особенностям, оно способно очистить воздушное пространство так, что содержание пыли в ней будет меньше 1 мг/м3. Этот уровень меньше максимально дозволенного санитарно-гигиеническими правилами для приточного воздуха. Высокая степень очистки позволяет возвращать теплый воздух в производственное помещение и зимой экономить на отоплении.

Применение рукавных фильтров малой производительности

На небольших предприятиях часто используют аппараты для удаления загрязнений локального применения. К ним относят малогабаритные рукавные фильтры. Их производительность невысока: 1200–4000 м3/ч. Но этого достаточно для производств, где установлено не более четырех станков.

Такие устройства чистят атмосферу от сухой, нелипкой пыли. Эти местные вентиляционные системы мобильны, экономны, не выдувают из цеха тепло. К их минусам относят:

• необходимость установки вблизи станка;
• малую продуктивность;
• невозможность работы с липкими загрязнениями.

Если необходима мощность немного больше вышеописанной, применяются небольшие по габаритам рукавные фильтры с продуктивностью 1500–6000 м3/ч. На крупных производствах оснащение может располагаться по зонам с подсоединением каждой из них к собственному фильтру.

Установка ПУА, ПУАК

Автоматическая система пылеудаления удобна для крупных предприятий. Здесь разумна установка рециркуляционных пылеулавливающих аппаратов (ПУА) высокой производительности (от 6000 м3/ч). Аппараты с меньшей производительностью (1250 до 3900 м3/ч) используют и на небольших производствах. Подобные агрегаты могут применяться для сбора загрязнений сразу с нескольких станков.

Размер отходов не принципиален, что ускоряет очистительный процесс. Это важно для работы на строгальных и шипорезных станках, где объем отходов велик.

Минус ПУА в том, что они не снабжены механизмом восстановления фильтрующей поверхности. В пылеулавливающих агрегатах этого типа нужно систематически отсоединять и очищать фильтровальные рукава.

Для сбора мелкой пыли производятся установки ПУАК со складчатым фильтром вместо рукава. Такое замещение увеличивает размер обрабатываемой поверхности, пылеемкость и результативность. Восстановление фильтрующих элементов реализуется продуванием сжатым воздухом прямо на агрегате. Не рекомендуется устанавливать их:

• на постоянно функционирующих производствах;
• дальше трех метров от станка;
• при скорости всасывания местной вытяжки более 22 м/с.

Установки этого типа наилучшим образом годятся для маленьких цехов или при частичной загруженности за смену.

Установки обеспыливающей вентиляции

Предназначаются для высасывания пыльного воздуха со скрытых мест рабочей зоны и транспортно-технологического оборудования. Для устранения таких загрязнений применяются комплексы:

• с разветвленной сетью воздуховодов;
• с барабанными проходными коллекторами;
• с вертикальными стояками аспирации.

Система пылеудаления подбирается в зависимости от возможности монтажа производственного оборудования, которое нужно чистить от пыли.

Использование рукавных фильтров для центральных вентиляционных систем

Централизованные системы аспирации требуют использования рукавных фильтров продуктивностью от 9000 до 20000 м3/ч. Они могут быть как внутреннего, так и наружного исполнения. Первые поставляют только в сборе. Достоинства таких фильтров:

• возможность объединения со шлюзовым погрузчиком;
• ручное и автоматическое восстановление функций;
• высокий уровень очистки воздуха.

Однако подобные приборы не предназначаются для действий с липкой пылью и не подходят для цехов, где производят мебель.

Особенности систем пневматического транспорта

Подобные аппараты не только собирают и ликвидируют промышленные отходы, но и способны подавать сыпучие материалы для их последующей обработки. Это не только опилки или другие древесные отходы, но и зерновые культуры.

Основа пневматического транспорта – магистраль, присоединяемая к циклону. Он отгружает отходы в бункер или топливный склад.

На пневмотранспорт можно поставить переключающий клапан. Тогда отходы реально направлять в разные места выгрузки.

К качеству пневмотранспортных агрегатов предъявляют жесткие требования. Так, они обязаны быть устойчивы к износу воздуховодов, не должны забиваться. Если в системе пневмотранспорта образуется пробка или затор, это застопорит работу всего вентиляционного оборудования. Чтобы быстро исправить ситуацию, в местах возможных засоров оборудуют люки для срочной очистки.

Системы аспирации и пневмотранспорта требуют точности в проектировке и монтаже. Иначе может произойти авария либо пострадает здоровье работников предприятия. Эту задачу можно доверить только профессионалам. Особенно это касается крупных предприятий, где нужно устанавливать централизованные системы вентиляции с подключением сразу нескольких станков.

Видео: Системы аспирации Эковент

Аспирационные системы для деревообработки

Наследники пылесоса

На заре механизированного производства в деревообработке проблемы борьбы с промышленными отходами и загрязнением, по сути, еще не существовало. Образующиеся при деревообработке крупные фракции отходов собирались вручную и шли на вторичное использование: стружка − в качестве упаковочного материала, опилки − на подстилку скоту и т. п. С запылением производственных помещений помогала справляться естественная приточно-вытяжная вентиляция − низкопроизводительная, но достаточной мощности для того, чтобы проветрить цеха первых лесопилок и столярных мастерских.

Проблемы не было еще и потому, что в те времена механизмы были крайне низкоскоростными (с современной точки зрения) и мелкодисперсных фракций (пыли) практически не вырабатывали.

С начала ХХ века в связи с повсеместной заменой паровых и гидравлических станков на электромеханические проблема удаления отходов резко обострилась. Повысилась скорость обработки заготовок, появились новые виды станков, а главное, широкое распространение получили новые материалы: фанера, затем древесно-стружечные, древесно-волокнистые и цементно-стружечные плиты. Отходы производства сделались не просто ненужными, а вредными: мелкая пыль, содержащая формальдегидные смолы и пр., забивала и трущиеся части механизмов, и легкие рабочих. На счастье промышленников, еще в 1901 году британский инженер Хьюберт Сесил Бут изобрел пылесос. Почти сразу же принцип действия новинки − всасывание загрязненного воздуха − стали использовать в промышленной очистке. Первые стружкоотсосы полностью копировали схему пылесоса, только вместо матерчатых мешков-фильтров на заводах устанавливались циклоны. Простая, но эффективная конструкция, в которой твердые частицы опускаются на дно под воздействием центробежной силы, без особых изменений дожила до наших дней.

Прямоточная система при всей своей простоте и дешевизне была продуктом ограниченного, чисто технического подхода к проблеме. Не учитывались требования ни экологии, ни гигиены труда, ни энергосбережения. Эти факторы, влияющие на конкурентоспособность современного производства, принимают во внимание при создании современных аспирационных (от лат. aspiratio − вдыхание) систем.

Важная особенность систем очистки XXI века − комплексный подход к их созданию. При проектировании системы аспирации современного производства должны учитываться все нюансы: количество и расположение станков, режим их работы, энергопотребление, климатические условия, воздействие на окружающую среду и персонал, метод утилизации отходов.

Новшеством, кардинально изменившим промышленную аспирацию, стало внедрение рециркуляционных схем: очищенный от примесей воздух не выбрасывается наружу, в атмосферу, а возвращается в помещение (полностью или частично). Решение конструкторам подсказал все тот же пылесос. Большинство применяемых в рециркуляционных системах фильтров − производные от старого доброго матерчатого мешка-пылесборника.

Возврат воздуха в цеха позволяет достичь необычайной экономии тепловой энергии − до десятикратной по сравнению с прямоточными схемами. Тепло не уходит через циклоны на улицу, значит, не надо и нагревать поступающий извне воздух. По расчетам специалистов ЗАО «Консар», для того чтобы нагревать 50 тыс. м 3 воздуха в час до температуры 36°С, потребуется затратить 750 млн кДж тепла. То есть сжечь 17,5 тыс. кг дизельного топлива на сумму 100 тыс. руб. При объеме производства 1000 дверных блоков в месяц дополнительные затраты на единицу продукции составят 100 руб., то есть не менее 7% себестоимости (Проневич Б. В., Ярошик Н. В., Горелов С. М. Удаление отходов и очистка воздуха на деревообрабатывающих и мебельных предприятиях).

Заменив прямоточную вентиляцию рециркуляционной, владельцы заводов, расположенных в регионах, где длинные и холодные зимы, получат значительную экономию средств.

Но циклоны выбрасывают на улицу не только тепло, но и пыль, то есть твердые частицы диаметром от 20 до 200 мкм, как древесные, так и с примесями различных химических веществ. Это заставляет органы экологического и санитарного надзора проявлять к компаниям повышенный интерес и предъявлять претензии. Предприятиям приходится либо получать разрешение на выбросы, либо платить (для юридических лиц − от 400 до 500 МРОТ согласно ст. 8.21 «Выброс вредных веществ в атмосферный воздух или вредное физическое воздействие на него без специального разрешения» КоАП РФ «Нарушение правил охраны атмосферного воздуха»). Какими бы совершенными ни были конструкции циклонов, они не позволяют добиваться стопроцентной очистки. Причем попытка улучшить очистку за счет дополнительных пылеулавливающих устройств, скажем, на 5% значительно повысит стоимость конструкции, но все равно не даст должного эффекта. Поэтому дополнительная финансовая нагрузка на себестоимость неизбежна.

«Замена прямоточной схемы с циклонами на рециркуляционную с рукавными фильтрами снижает выбросы в атмосферу примерно в 120 раз, − говорит профессор Владимир Воскресенский, заведующий кафедрой теории механизмов, деталей машин и подъемно-транспортных устройств Санкт-Петербургской лесотехнической академии. − Кроме того, рециркуляционные системы экономичнее по потреблению электроэнергии и менее шумные».

Современные аспирационные установки имеют множество модификаций − от локальных пылеулавливателей, предназначенных для обслуживания одного станка, до централизованных систем производительностью сотни тысяч кубометров воздуха в час. Такие установки могут иметь несколько рабочих органов с независимым управлением (их количество соответствует числу станков). Это позволяет гибко менять производительность аспирационной системы в зависимости от числа работающего в цехе на данный момент оборудования: пневматические или пневмоэлектрические клапаны перекрывают ненужные в данный момент воздушные рукава.

Пылеотсосы выходят в магистральный коллектор, который, в свою очередь, ведет к пылеулавливающим элементам. Современные фильтры изготавливаются в основном из специальных волокнистых тканей, создающих электростатический либо пылеотталкивающий эффект. Такие фильтры обеспечивают пылеочистку до 0,1 мг/м 3 . Это чище, чем обычный уличный воздух! Наиболее подходящими для систем с большими объемами фильтрации признаны рукавные фильтры.

Все большую популярность у производителей получает компоновка системы, при которой всасывающие вентиляторы монтируются за фильтрами (установки низкого давления или вакуумные). Они тянут загрязненный воздух на фильтры, а не толкают его к ним, как установки высокого давления. Новшество имеет большое экономическое значение: в таких аспирационных системах можно применять обычные промышленные вентиляторы. Их стоимость намного ниже, а рабочий ресурс намного больше, чем у специальных пылезащищенных, применяемых в проточных схемах и системах высокого давления. Правда, энергопотребление несколько выше. Мощность вентиляторов рассчитывается исходя из потребности объема очистки, длины, геометрии и диаметров воздуховодов. Естественно, при этом нужно учитывать перспективы развития предприятия.

Современные аспирационные установки зачастую выстраиваются по модульной схеме, позволяющей менять рабочие параметры без реконструкции. То есть с добавлением нового оборудования: просто подключаются новые пылеотсосы, присоединяются дополнительные фильтрующие элементы, и все. Отвод собранных материалов обычно производится механическим способом. Часто такие системы интегрируются с оборудованием для утилизации отходов (брикетирования или сжигания).

Еще один важный аспект аспирационных комплексов − их взрыво- и пожаробезопасность. Мелкодисперсная пыль несет в себе потенциальную опасность возгорания от электрической искры, тлеющих частиц, механического нагрева. Поэтому производители аспирационного оборудования стараются предотвратить и возможность возгорания, монтируя установки искрогашения, и возможность распространения огня, устанавливая термодатчики, штуцеры, для автоматической подачи воды, дренчерные и спринклерные оросители, блокираторы для аварийного отключения электричества, огнезаградительные устройства. Серьезные производители предусматривают в конструкциях бункеров и трубопроводов возможность снижения избыточного давления при взрыве.

Однако большие и дорогостоящие системы при всех их преимуществах годятся лишь для производств, на которых необходимо очищать тысячи кубометров воздуха в час. На низкопроизводительных (по воздуху) станках их применение нецелесо-образно − узкие воздуховоды обладают слишком большим сопротивлением, а значит, повышают энергозатраты. Поэтому многие заводы закупают и устанавливают местные (мобильные, локальные, автономные) аспирационные устройства. Они предназначены для обслуживания одного станка или компактно расположенной группы станков. Помимо дешевизны и возможности быстрой покупки, местные пыле- и стружкоотсосы отличаются простотой конструкции и технического обслуживания, их можно быстро перемещать с места на место и включать только на время работы конкретного станка. В то же время у этого оборудования есть и серьезные недостатки: оно занимает немалые площади, его работа увеличивает шум в рабочей зоне, особо мелкая пыль проникает сквозь мешочные фильтры и остается в атмосфере помещения. Главный же недостаток − необходимость периодически отсоединять и удалять заполненные мешки-накопители. Эта операция приводит к микровыбросам пыли и требует дополнительных трудозатрат.

Сейчас выбор аспирационного оборудования чрезвычайно богат. Потребитель может обратиться к известным производителям, например Nestro Lufttechnik, Scheuch (Германия), Dantherm Filtration и JHM Moldow (Дания), которые специализируются на больших комплексных аспирационных установках. На рынке представлено огромное количество мелких и средних производителей из разных стран. Традиционно лидируют немецкие, шведские и итальянские поставщики. В сегменте недорогого оборудования есть предложение от польской компании Aerotec. Российские производители, к сожалению, отстают от западных. На местном рынке выделяются компании «Консар» (г. Саров) и «Эковент К» (г. Москва). К примеру, «Консар» выпускает целую линейку мобильных вентиляционных пылеулавливающих установок УВП и стационарную рециркуляционную пылеулавливающую установку УВП-СЦ. Есть также и небольшие компании-производители, к примеру, кировская фирма «Эвента».

Отечественные компании довольно широко представлены в сфере инжиниринга, монтажа, проектирования и пусконаладки аспирационного оборудования − сказывается мощная советская школа промышленного проектирования и строительства. Причем предлагается, как правило, комплекс услуг − от оценки потребностей, проектных работ до поставок, обслуживания и диагностики.

Среди крупных российских производителей − «Консар» (60–70% российского рынка) и «Эковент К», которые не только производят пылеулавливающее оборудование, но и осуществляют комплекс проектных, монтажных и пусконаладочных работ. Так «Консар» выпускает под маркой «УВП» линейку мобильных и стационарных рециркуляционных вентиляционных пылеулавливающих установок производительностью до 300 тыс. м 3 .

Потребитель может обратиться и к известным иностранным производителям, например Nestro Lufttechnik, Scheuch и JHM Moldow , которые специализируются на больших, комплексных аспирационных установках. На рынке представлено огромное количество мелких и средних производителей из разных стран. В сегменте недорогого оборудования есть предложение от польской компании Aerotec.

Новинки

Dantherm Filtration. Рукав SUPERBAG

Рукавные фильтры типа NFZ3000 компании Dantherm Filtration по праву входят в число лучших образцов аспирационного оборудования в мире.
В этих фильтрах все продумано до мелочей. Усовершенствованная модульная конструкция корпуса, узлов и агрегатов обеспечивает простоту обслуживания и эксплуатации оборудования. Например, инспекционная дверь выполняет одновременно функции смотрового и противопожарного люков. А если требуется расширить производство, модульный принцип конструкции позволяет безболезненно увеличивать производительность фильтра, добавляя в рабочую линейку необходимое количество дополнительных модулей. Телескопические опоры, на которые устанавливается фильтр, дают возможность подобрать оптимальную высоту рукавов при выгрузке уловленного материала.
Крайне низкая потеря давления в фильтровальных рукавах (около 200 Па) ставит фильтры типа NFZ3000 в ряд лидеров энергосбережения среди аспирационного оборудования, существующего сегодня на рынке.
Как известно, главное в любом пылегазоочистном оборудовании — фильтровальный элемент. Компания Dantherm Filtration рада представить ноу-хау — фильтровальный рукав SUPERBAG — единственный в своем роде бесшовный нетканый рукав из полиэстера. Его конструкция исключает возможность пробивания мелких частиц через швы и обеспечивает равномерную фильтрацию по всей площади.
Одно из основных условий результативной работы фильтра — эффективная регенерация рукавов. Компания Dantherm Filtration в своем оборудовании использует обратную продувку рукавов регенерационными вентиляторами, которые очищают рукава и воздухом, и стартовым толчком, возникающим от перепада давления. Такая технология значительно эффективнее вибровстряхивания и в то же время не допускает «переочистки», которая зачастую наблюдается при регенерации импульсом сжатого воздуха.

NESTRO. Универсальные фильтры

В конструкции фильтров NESTRO используются вакуумные вентиляторы, которые обладают неоспоримым преимуществом перед традиционными системами с пылевыми вентиляторами. Вакуумный фильтр NESTRO с регулируемым разрежением воздуха позволяет создать эффективную систему аспирации со значительно меньшей энергоемкостью за счет повышенного КПД вакуумной турбины. К вакуумному фильтру NESTRO может быть подключено любое число трубопроводов разного диаметра. Такую систему нет необходимости жестко привязывать к типоразмерам вентиляторов. Вакуумные вентиляторы для каждой системы подбираются точно под заданный расход воздуха и разрежение, необходимое станкам.
Централизованная система аспирации предпочтительнее обычной схемы организации удаления опилок от станков с использованием напорных вентиляторов, при которой группу станков обслуживает один вентилятор. При выходе из строя одного напорного вентилятора линия обработки останавливается. Если же в вакуумном фильтре NESTRO сломается один вентилятор, то это практически никак не отразится на работе предприятия: лишь незначительно снизится разрежение на аспирационных патрубках станков.
Восьмилопастной шлюзовой дозатор, используемый в фильтре NESTRO, гарантированно сохраняет герметичность фильтра в любом положении дозатора. В конструкции фильтра могут быть использованы различные системы выгрузки опилок: шнековый конвейер, цепной транспортер либо шлюзовой дозатор, установленный по всей длине фильтра.
Фильтры NESTRO с успехом справляются и со сложными задачами, например создают повышенное давление воздуха на всасывающих патрубках (до 2500-3000 Па), когда необходима аспирация для кромкооблицовочных и шлифовальных станков (в особенности для шлифовки фанеры и ДСП), а также на производствах, где требуется обеспечить круглосуточную работу без остановок и перерывов. Усиленная конструкция фильтра с толщиной стенок 4 мм и применение мощных вентиляторов позволяют обеспечить повышенное разрежение, при этом давление, создаваемое фильтром, может достигать 4000 Па.

Аспирация и вентиляция цеха деревообработки

Аспирация и вентиляция цеха деревообработки

Воздухообмен промышленных помещений призван обеспечить санитарную норму свежего воздуха для работников и способствовать ходу технологического процесса. Тип и специфика системы обусловлены технологией производства, выдвигающей собственные требования, нередко расходящиеся с общепринятыми нормативами. Деревообрабатывающие предприятия сильно отличаются друг от друга и выполняют разные задачи, поэтому системы вентиляции для каждого из них имеют собственный состав и конфигурацию.

Особенности вентиляции деревообрабатывающих цехов

Конструкция и состав вентиляционной системы деревообрабатывающего цеха выбираются исходя из технологии и вида обработки.

Основная задача системы — удаление выделяющихся вредностей, основной из которых является древесная пыль. При этом, цеха, работающие с сырой древесиной, не прошедшей сушку, нуждаются лишь в системах аспирации, отводящих опилки и мелкий мусор.

Монтажные люки

Особенностью транспортируемых отходов является большое содержание древесной смолы, из-за которой мелкие частицы прилипают к внутренним стенкам воздуховодов. На изгибах или примыканиях появляются скопления пыли и мусора, которые быстро увеличиваются в размерах и перекрывают сечение воздушного канала. Для устранения засоров по всей длине воздуховодов устанавливаются монтажные люки, через которые производится очистка.

Аспирация

Поскольку общеобменная вентиляционная система не используется для удаления пыли, основное внимание уделяется созданию качественной системы аспирации и местных отсосов. Роль общеобменной системы сводится к организации небольшой депрессии внутри технологических помещений. Это обеспечивает вытяжная линия, в результате чего исключается распространение пыли пол смежным помещениям или неконтролируемый вывод на улицу.

Учитывая условия и технологические требования, основной особенностью вентиляции деревообрабатывающих цехов можно назвать упор на местные отсосы и аспирацию, второстепенную роль общеобменной системы. Это обусловлено также и наличием больших технологических проемов для доставки материала, удаления крупных отходов и мусора. Поэтому большую часть воздушных потоков образует естественная вентиляция, оставляя для принудительных комплексов задачи по удалению пыли и мусора.

Расчет системы вентиляции

Общепринятой методики расчета вентиляционных систем деревообрабатывающего производства не существует. В задачу проектировщика входит решение конкретных вопросов, основанных на конструкции и производительности станочного парка, свойствах материала и технологических особенностях.

Вентиляция деревообрабатывающего цеха проектируется по техническому заданию от технологов или исходя из общих данных по параметрам оборудования. Основной расчет происходит по вытяжным и аспирационным комплектам, удаляющим отходы и пыль.

Объемы вытяжки, обеспечиваемые ими, чаще всего намного перекрывают потребности помещений, поэтому для компенсации излишнего перепада внутреннего и наружного давлений устанавливают приточную линию.

Основанием для выполняемых расчетов являются технические характеристики используемого оборудования, в особенности — пылеобразование. Кроме того, на каждую единицу оборудования приходится местный отсос, расположенный непосредственно в зоне образования отходов и оперативно их удаляющий. Существуют общие требования, оптимальным образом соответствующие условиям работы и технологическим особенностям производства:

• скорость движения воздушных потоков не должна превышать 0,2-0,4 м/с
• влажность — в пределах 65-75%
• температура — 17-27°

Необходимо учитывать, что задачей расчетов в первую очередь становится организация вывода отходов. Местные отсосы образуют мощную и производительную вытяжку, поэтому для общеобменной линии остается лишь обеспечить достаточный приток (если он нужен), или снизить перепад внутреннего и наружного давлений. Кроме того, мощная вытяжка способствует активному выводу тепла, что требует качественной рекуперации в сочетании с фильтрацией.

Какие решения являются оптимальными?

Местные отсосы, рукава или отводы аспирационной системы должны обеспечить полноценное удаление мелких частиц, пыли и отходов. При этом, их разрешается подключать к общеобменным линиям, но только при условии отсутствия мелкой пыли, частиц лакокрасочных материалов и клеевых составов, подлежащих фильтрации.

Для удаления пыли и частиц с пола устанавливаются напольные или подпольные отсосы. Фильтрацию выводимого потока производят с помощью специальных пылеосадительных камер или, для более крупных отходов, циклонов.

Подача приточного потока не должна происходить сосредоточенным порядком. Это может повысить скорость движения воздуха внутри помещения, образовать турбулентные воронки, поднимающие пыль. Она обладает большой летучестью и вредна для здоровья человека, поэтому соблюдение санитарных требований очень важно. Необходимо обеспечить рассредоточенную подачу свежего воздуха, исключить образование потоков с высокой скоростью.

Для организации воздухообмена в больших или средних цехах рекомендованы потолочные вентиляторы (или душевая подача приточки), способствующие удержанию пыли и мелких частиц на уровне пола и предотвращающие ее распространение по смежным помещениям.

Использование естественной вентиляции производится при отсутствии противопоказаний и возможности исключить теплопотери. Необходимо следить за отсутствием сквозняков, распространяющих пыль и мусор по всему цеху.

Принцип действия аспирационных установок

Действие аспирационных установок аналогично принципу работы обычного бытового пылесоса, но установленного стационарно. Система воздуховодов распределена по всему цеху с подключением к каждому станку. Все воздуховоды объединяются в общий канал, подключенный к специальному пылевому вентилятору, который на выходе присоединяется к приемному бункеру и циклону.

При включении вентилятора в воздуховодах создается вакуум, образующий всасывание воздуха и захват мелких частиц мусора и пыли. Они транспортируются по каналам, проходят сквозь рабочее колесо вентилятора и попадают в приемный бункер. Из-за резкого увеличения объема энергия потока падает, частицы под действием силы тяжести оседают на дно бункера, откуда, по мере наполнения, перегружаются в транспортировочные емкости, либо направляется на брикетирование и утилизацию.

Активный вывод теплого воздуха требует повышенной подачи притока. Для сохранения температуры приходится нагревать большое количество свежего воздуха, что нерационально и требует крупных расходов. Поэтому чаще всего применяют рекуперацию, то есть повторное использование выведенного теплого воздушного потока, прошедшего фильтрацию.

Этот способ эффективен, позволяет экономит большое количество тепловой энергии и, соответственно, денег. При этом, режим рекуперации необходимо тщательно настраивать, как и фильтрацию возвращаемого воздуха.

Конструкция вентилятора должна соответствовать техническим требованиям и специфике выполняемой работы. Пылевые вентиляторы имеют собственную конструкцию рабочего колеса с малым числом лопаток. Это позволяет исключить застревание между ними крупных частиц мусора, способствующее скоплению материала и образованию засора. Все воздуховоды также имеют конструкционные отличия, связанные с наличием люков для устранения засоров. Они располагаются равномерно по всей длине на расстоянии, позволяющем устранить образовавшиеся скопления в любой точке.