Выбор системы аспирации для деревообрабатывающего производства

Аспирацией называют воздушное удаление мягких древесных отходов (стружки, опилок и пр.) и пыли из зон обработки древесного сырья, заготовок и деталей на технологическом оборудовании и складирование в специально отведенных местах или на участках переработки.

Использование аспирационных систем позволяет экономично и эффективно очищать воздух в рабочих помещениях, что значительно снижает вредное воздействие на органы дыхания, здоровье и самочувствие производственного персонала, а также риск возникновения чрезвычайных ситуаций (взрывов, пожаров и т. п.). Применение систем аспирации на деревообрабатывающих предприятиях значительно упрощает эксплуатацию общеобменной вентиляционной системы.

Конструкции систем аспирации

Аспирационные системы состоят из следующих элементов:

• пылевых вентиляторов, создающих отрицательное давление в системе;
• фильтрационных устройств, отделяющих мягкие древесные отходы и прочие включения от воздуха;
• систем трубопроводов из стали или пластика;
• емкостей (силосов, бункеров и т. п.) для аккумулирования и последующего удаления мягких древесных отходов.

В аспирационных системах, применяемых на деревообрабатывающих производствах, как правило, используются установки двух типов:

• моноблочные (иначе: пылеулавливающие агрегаты – ПУА) разной производительности, но, как правило, не более 30 тыс. м³/ч, подходящие для разных видов технологического оборудования, мобильные. При необходимости (замена оборудования, изменение технологии и т. п.) легко транспортируются и устанавливаются в другом месте. Оснащаются специальными мешками или небольшими бункерами для сбора отходов;
• модульные, довольно сложные, выпускаемые по специальному заказу для определенных производств и условий на основе плана расстановки технологического оборудования в цехах. При изменении технологии или установке другого оборудования необходим перерасчет аспирации и частичная или полная замена аспирационного оборудования в соответствии с заданной производительностью и мощностью.

На рис. 1 и 2 представлены моноблочная установка (ПУА) небольшой мощности и модульная конструкция на основе вентилятора и фильтровальной станции с бункером (силосом), предназначенные для деревообрабатывающих предприятий.

Как выбрать систему аспирации

По способу создания воздушного потока аспирационные системы подразделяются на напорные и вакуумные, а по типу сепарирующих устройств – на циклонные и использующие фильтрующий материал. В свою очередь, системы с фильтрующим материалом по способу регенерации фильтрующих рукавов разделяются на три типа: вибрационные, с регенерацией сжатым воздухом и с регенерацией продувочным вентилятором-тележкой.

Требования к системам аспирации с каждым годом повышаются. Этому способствует увеличение доли мелкодисперсной пыли в удаляемых отходах, повышение скорости обработки, ужесточение санитарно-гигиенических норм и стремление предприятий снизить расходы на энергию. Установки циклонного типа, несмотря на несложную конструкцию, простоту в работе и низкую стоимость, в Европе давно не используются. Такие системы на базе циклонов потребляют электроэнергии на 30–50% больше, чем современные аспирационные системы, которые еще и предусматривают рекуперацию воздуха – возврат после очистки в цех для снижения затрат на отопление. Циклонные установки удаляют теплый воздух из цеха, поскольку даже после очистки он не соответствует санитарно-гигиеническим нормам по содержанию посторонних примесей, в частности, мелкодисперсной пыли, концентрация которой не должна превышать допустимые 2%.

В современных аспирационных системах применяются фильтрующие нетканые материалы с полиэстером и тканые с атласным полиэстером. При правильном использовании фильтровальные рукава для регенерации воздуха могут служить до 10 лет, поэтому рассмотрим здесь только аспирационное оборудование моноблочной и модульной конструкции на основе фильтров, в том числе промежуточные фильтровальные станции и бункеры-накопители с фильтровальной группой.

При выборе системы аспирации следует руководствоваться только одним правилом: она должна максимально эффективно удалять отходы на обслуживаемом производстве.

Аспирационное оборудование для небольших предприятий

На новых производствах, особенно создаваемых на арендуемых площадях, а также на реконструируемых, с небольшими объемами аспирации (до 15–20 м³/ч) вполне достаточно установить прямо в цехе, рядом со станками, одну или несколько фильтровальных установок. Отходы собираются в мешки или небольшие бункеры либо контейнеры, откуда их вручную высыпают в вывозной контейнер и доставляют к месту складирования или отгрузки. Такие установки используются в основном для очистки воздуха от опилок, стружки на предприятиях по обработке натуральной древесины и не рекомендуются для очистки воздуха от мягких отходов при переработке плитных материалов, таких как ДСтП, MDF, HDF и других, а также для удаления шлифовальной пыли при шлифовании древесины и фанеры. В этом случае мягкие отходы сильно засорены клеевыми частицами, абразивом, пылью из отделочных материалов и прочим, поэтому фильтровальная ткань быстро забивается и эффективность аспирационной установки снижается. Подобные отходы плохо удаляются из зоны обработки заготовок, и технологическое оборудование, как и режущий инструмент, быстрее изнашивается, поэтому резко снижается качество продукции и ухудшаются санитарно-гигиенические условия в цехе.

Категорически запрещается использовать фильтровальные установки для удаления лакокрасочной пыли: значительно повышается пожароопасность на производстве, тогда как степень очистки воздуха снижается.

Достоинством фильтровальных установок являются низкая стоимость и возможность поочередного подключения оборудования, поэтому они незаменимы для открывающихся маломощных производств с небольшим оборотным капиталом. Однако при расширении предприятия объем мягких отходов увеличивается и, во избежание снижения производительности и качества продукции, приходится переходить на модульные системы, хотя бы в тех зонах, где блочные системы не справляются с очисткой воздуха.

Аспирационное оборудование для средних и крупных предприятий

На таких предприятиях целесо­образно устанавливать промежуточные фильтровальные станции вакуумного или напорного типа, не предусматривающие накопления отходов. С помощью механизированной выгрузки или пневмотранспорта отходы со станции направляются в бункер-накопитель, автомашину, герметичный вывозной контейнер или на топливный склад для обеспечения работы котла-утилизатора. Как правило, на средних и крупных предприятиях, есть собственные котельные, работающие на древесных отходах, и всегда образуются их излишки (до 50%), из которых на специальном оборудовании можно производить топливные брикеты, пеллеты и т. п. В результате повышается экономическая эффективность и пожарная и экологическая безопасность производства, к тому же можно урезать складские площади для древесного топлива.

В Европе на деревообрабатывающих и мебельных производствах чаще других используется централизованная система аспирации. В России некоторые до сих пор считают, что аспирационные системы – это не всегда необходимое вспомогательное оборудование и чем меньше средств на них потрачено, тем больше экономия. Но, как известно, скупой платит дважды. Со временем на любом производстве приходится модернизировать систему аспирации, которая перестает справляться с растущим объемом отходов и проблемами предприятия, поэтому стоит заранее продумать, как сделать систему универсальной, минимизировав затраты на ее реконструкцию. Важно помнить, что аспирация необходима для длительной качественной работы дорогостоящего оборудования, обеспечивающего энергосбережение и пожарную безопасность всего производственного комплекса.

Универсальные модульные аспирационные системы

Многие деревообрабатывающие предприятия сталкиваются с серьезными проблемами по накоплению и хранению отходов для дальнейшего брикетирования, пеллетирования или дополнительного сжигания в котлах-утилизаторах. Сложности, как правило, связаны с нехваткой площадей (в том числе свободных земельных участков) и установленными нормами санитарно-защитных зон.

В фильтровальных станциях накопление отходов не предусмотрено. Куда их выгружать? Оборудовать склад открытого хранения мягких отходов или установить бункер-накопитель – силос емкостью от 30 до 1000 м³, с тем чтобы совершенствовать производство и заменять технологическое оборудование новым без серьезной реконструкции систем аспирации? Ответ очевиден: силос снимет немало проблем. Выбрать силос оптимального объема помогут специалисты.

В Европе сегодня широко распространены силосы, состоящие из фильтровальной группы (с регенерацией импульсной продувкой или вибровстряхиванием) и бункера-накопителя. Это универсальное решение: к силосу можно подключить от одного до четырех вентиляторов в зависимости от их производительности и необходимого для оборудования аспирационного объема воздуха. Если станочный парк на производстве будет расширяться, то новые станки можно подключить к промежуточной фильтровальной станции. От нее отходы по пневмотранспорту будут поступать в силос. Чем больше силос и чем реже он разгружается, тем важнее наличие в нем ворошителя, препятствующего слеживанию мягких отходов или т. н. «куполообразования», который способствует более качественной разгрузке силоса. Для шлифовальных и отделочных участков предусматривают отдельные системы аспирации. Но во всех аспирационных конструкциях необходимы системы искрогашения и пожаротушения – экономить на них нельзя.

С чего начать

Для того чтобы фильтровальное и аспирационное оборудование точно соответствовало параметрам предприятия, необходимо правильно произвести расчет аспирации, а это может сделать только специалист. Фирмы, занимающиеся системами вентиляции и кондиционирования воздуха, готовы спроектировать и запустить систему аспирации, но будет ли она работать?.. Нужно обязательно посмотреть референс-лист выполненных проектов этой компанией и посетить два-три производства, указанные в нем, чтобы проверить рекламные заверения и убедиться в качестве работы систем на деле. Компании, имеющие частично или полностью локализованное производство систем аспирации в России, вызывают больше доверия.

Для проектирования системы аспирации необходимо иметь техническое задание на проектирование, технологическую схему производства (цеха) с его размерами, генплан производства с деталировкой всех объектов и составить перечень технологического оборудования с детальной расшифровкой всех приемников* и указанием диаметра патрубков системы аспирации на каждом станке, рекомендуемой производителем оборудования скорости воздуха на каждом патрубке (для 80–90% машин достаточно 25–30 м/с), режима работы станков (соотношение работы и простоя в течение смены, количество рабочих смен в сутки). От количества смен зависит выбор способа регенерации фильтровальных рукавов, то есть очистки фильтров: вибрационный, продувными вентиляторами или сжатым воздухом. Таким образом, при выборе системы аспирации и выборе системы регенерации фильтровальных рукавов, необходимо учитывать особенности работы предприятия.

Очень важен тип и примерный состав удаляемых мягких древесных отходов, расчетное (максимальное) количество отходов с каждого станка. Желательно примерно определить место установки аспирационной системы. В техническом задании на проектирование нужно указать способ утилизации отходов (сжигание, брикетирование и т. п.), а также планируемый тип склада отходов (открытый или силос).

Несколько слов о воздуховодах. Для аспирации оптимальны прямошовные воздуховоды из оцинкованной стали толщиной 0,5–2,0 мм с дополнительными ребрами жесткости (особенно при диаметре более 400 мм) и гибкие армированные воздуховоды на основе ПВХ для подвода к подвижным частям оборудования, которые, в частности, должны быть предельно малыми по длине и соотвествовать диаметру патрубков на каждом приемнике, чтобы минимизировать снижение давления и скорость потока воздуха в системе аспирации.

Каждый проект уникален, и в ряде случаев за счет профессионально подобранной системы аспирации и ее правильной комплектации экономия только на электроэнергии может составить до 60% по сравнению с другими вариантами. При трехсменной работе в зависимости от мощности производства это десятки и сотни тысяч рублей в год.

Оценка качества аспирации

Качество работы аспирационных систем оценивается прежде всего по составу воздуха в производственных помещениях. Высокое содержание древесной пыли свидетельствует о том, что система спроектирована неправильно и не справляется с очисткой. На качество работы системы аспирации влияет состояние работы систем технологического оборудования и воздуховодов, нарушение герметичности всех участков системы из-за неправильной эксплуатации, применение в неоправданных количествах и чрезмерно длинных гофрированных гибких воздуховодов, образование пробок или заторов в воздуховодах и каналах из-за неправильных расчетов, изготовления оборудования, воздуховодов или некачественного монтажа. Контролировать качество работы системы аспирации необходимо постоянно. На производстве должен быть составлен график профилактических и сервисных мероприятий, поддерживающих работоспособность аспирационной системы, и обеспечена своевременная замена расходных материалов и вышедших из строя деталей и механизмов.

Текст:
Дмитрий Панюшкин
Владимир Падерин