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. м3 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/м3. 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. м3.
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.
Константин ШОЛМОВ
Фото компании Dantherm Filtration
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.
