10043

обращены в одну сторону. Все муфтовые соединения шлюзовых затворов ограждают.

Все аспирационные установки должны быть пронумерованы (в том числе и все пылеуловители). На каждую аспирационную установку составляют паспорт, к которому должна быть приложена аксонометрическая схема установки (с указанием расположения лючков для обслуживания и для проведения аэродинамических и пылевых измерений). В паспорте указывают аспирируемое оборудование, типы пылеуловителей, вентилятор,

электродвигателей, диаметры воздуховодов. В паспорт и в схему вносят все производимые изменения в аспирационной установке. Поскольку основной задачей эксплуатации аспирационной установки является использование ее в расчетном режиме, желательно иметь расчет каждой установки для сравнения измеренных (фактических) параметров работы установки с расчетными. Кроме паспорта на установку необходимо составить паспорт на каждый пылеуловитель. На все аспирационные установки заводят журналы для записи обнаруженных неполадок в их работе.

Квалифицированная эксплуатация циклонов состоит в обеспечении следующих условий, необходимых для их эффективной работы:

1)герметичность самотечных труб для вывода пыли;

2)поддержание в требуемом состоянии внутренней поверхности (она должна быть гладкой, без вмятин и шероховатостей, резиновые прокладки не должны выступать внутрь циклона);

3)герметичность самотечных труб для вывода пыли;

4)бесперебойность вывода уловленной пыли;

5)отсутствие отложений на внутренних поверхностях корпуса циклона,

входного, выходного и пылевого патрубков;

6) периодическая проверка (с помощью контрольно-измерительных приборов) производительности циклона по воздуху, пылевой нагрузки,

эффективности пылеулавливания, аэродинамического сопротивления, подсоса воздуха.

38

Для обеспечения бесперебойного вывода уловленной пыли и эффективной защиты самотечных труб от подсоса воздуха рекомендуется использовать специальный шлюзовой затвор.

Ремонт циклона заключается в основном в поддержании герметичности во всех соединениях элементов циклона: протягивания болтовых соединений;

смене прокладок и устранения перекосов в местах примыкания фланцев. При ремонте устраняют погнутости, поломки и другие дефекты. Кроме того,

устраняют оставшиеся после сварки неравномерности и наплавы на внутренних поверхностях. Если стыковые соединения выполнены внахлестку, на листах снимают фаску для предотвращения образования выступов внутри циклона.

1.6. Применение циклонов в составе рециркуляционных аспирационных систем деревообрабатывающих производств

Основным типом пылеулавливающего оборудования, применявшегося на деревообрабатывающих производствах, до недавнего времени являлись циклоны [17, 18, 19]. В последние годы с развитием рециркуляционных аспирационных систем (РАС) циклоны постепенно вытесняются рециркуляционными рукавными фильтрами (РРФ), что соответствует общим тенденциям замены менее эффективного пылеулавливающего оборудования более эффективным. Эти тенденции обусловлены ужесточением экологических, санитарно-гигиени-ческих и энергетических требований к современным производствам [20, 21].

Основными марками циклонов для деревообрабатывающей промышленности являются: Ц (Гипродревпрома), УЦ-38, РИСИ, Л (ОЭКДМ),

бочкообразные циклоны Гипродрева и Промстройпроекта (ПСП). Их конструкции отличаются от конструкций циклонов общепромышленного назначения. Эти отличия обусловлены свойствами древесных частиц (волокон).

Частицы достаточно крупные, но имеют низкую плотность, и

неправильную форму (неизометричны), что и определяет трудности и специфику их отделения от воздушного потока. Аэродинамические

39

характеристики наибольших типоразмеров циклонов приведены в таблице 7.

Как видно из таблицы 7 наименьшим гидравлическим сопротивлением в отдельном режиме работы обладают циклоны конструкции Гипродрев и Промстройпроекта (ПСПроект), но они же обладают наименьшей эффективностью пылеулавливания и поэтому в последнее время практически не применяются. Кроме того, эти циклоны обладают наибольшими габаритами размерам и, соответственно, металлоемкостью. Одним из положительных качеств этих конструкций является возможность работы при практически неограниченном содержании отходов деревообработки в очищаемом воздухе,

что в ряде случаев является достаточно существенным фактором эксплуатации пылеулавливающего оборудования.

Таблица 7 Аэродинамические характеристики наибольших типоразмеров циклонов (tг = 0 °С)

Циклоны типа К рекомендуется применять в качестве разгрузителей в системах пневмотранспорта измельченной древесины с низким содержанием пыли (щепа, дроблёнка, кора, витая стружка, сырые стружка и опилки).

Положительными свойствами этих циклонов являются: простота конструкции;

относительно небольшая высота; неограниченное содержание взвешенных частиц в очищенном воздухе; сравнительно низкие энергетические затраты

[22]. Основной недостаток – низкая эффективность улавливания пылей фракции.

Циклоны РИСИ предназначены для очистки воздуха в аспирационных системах (АС) от всех видов волокнистых и слипающихся при отсутствии конденсации паров жидкостей на внутренних поверхностях циклонов [23]. Эти

40

циклоны имеют достаточно высокую эффективность пылеулавливания и

успешно применяются на деревообрабатывающих производствах, в том числе

и для улавливания шлифовальной пыли. Из недостатков можно отметить

отсутствие больших типоразмеров (самый большой типовой циклон РИСИ №

11 имеет диаметр 1000 мм, производительностью 7000÷10000 м3/ч, что существенно ограничивает их применение.

В настоящее время наиболее часто применяются циклоны Ц и УЦ-38,

обладающие наиболее высокой эффективностью пылеулавливания. Эти марки циклонов больше других соответствуют требованиям по защите окружающей

среды от пылевых выбросов на деревообрабатывающих предприятиях.

Однако максимально возможная эффективность пылеулавливания циклонов (~ 99 % при работе на древесной пыли [19, 24]) недостаточна для применения их в качестве единственной степени очистки при использовании в РАС. Кроме того, указанная эффективность пылеулавливания может быть достигнута только при строгом соблюдении правил эксплуатации циклонов. На эффективность работы циклонов значительное влияние также может оказывать

температура и влажность перемещаемой пылевоздушной смеси (которые

меняются в соответствии со временем года и погодными условиями),

барометрическое давление, концентрация пыли в очищаемом газе и ее резкие колебания.

Исходные концентрации пылевой фракции (размер частиц менее 200

мкм) с разбивкой по типам деревообрабатывающих станков приведены в

отечественным станкам, широко применявшимся в 70÷80-х годах прошлого столетия. По всей видимости, они отличаются по интенсивности обработки и,

соответственно, по количеству и составу отходов от современного

оборудования. Отходы деревообработки с размерами частиц более 200 мкм

(опилки, стружка и т.д.) во внимание не применяются, т.к. эффективно

41

улавливаются циклонами и представляют значительно меньшую опасность для окружающей среды и здоровья людей.

Именно мелкие фракции, обладающие низкой скоростью витания (плохой осаждаемостью) и высокой проникающей способность, а также более выраженными взрывопожарными свойствами, требуют особого внимания с точки зрения пылеулавливания.

Очевидно, что даже при обеспечении максимальной эффективности очистки, остаточная запыленность на входе из циклона всегда будет превышать величину 0,3 ПДКр.з. (для древесной пыли предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны ПДКр.з.= 6 кг/м3 [27, 28]), допускающую возможность рециркуляции аспирационного воздуха [29]. Следовательно, возникает необходимость второй ступени очистки, например, рукавного фильтра. Однако дисперсный состав пыли после циклона будет значительно отличаться от исходного. К сожалению, конкретных данных по этому вопросу не удалось найти в технической литературе. К тому же, для каждого производственного случая будут свои значения, т.к. остаточная запыленность зависит от исходного

типоразмера применяемого циклона и т.д. Однако с большей долей уверенности можно предположить, что остаточная пыль будет фракций менее 100 мкм, хотя и значительно меньших концентраций. Рукавный фильтр должен будет иметь высокий класс очистки и взрывобезопасное исполнению Выделение мелких

возможность работы по рециркуляционной схеме. Кроме того, применение циклонов в качестве предварительной ступени очистки приведет к увеличению гидравлического сопротивления газоочистных сооружений 2÷3 раза.

Циклонные пылеуловители обладают известными преимуществами:

простота конструкций; надежность и простота эксплуатации; дешевизна;

большая «пылеемкость»; приемлемое гидравлическое сопротивление и т.д.

Однако они очень чувствительны (по сравнению, например, с рукавными фильтрами) к соблюдению правил применения и эксплуатации. Необходимы:

грамотный расчет АС, подбор модели и типоразмера циклона; правильный подбор конструкции и типоразмера устройства выгрузки уловленной пыли из бункера (либо системы непрерывного удаления уловленной пыли); постоянный контроль за нормальной работой установки и режимом опорожнения бункера;

систематичность обследования и чистки газоходов и циклона.

Практически показывает, что перечисленные, не требующие особой квалификации и затрат мероприятия часто не выполняются. Достаточно часто при изменении технологического процесса (замена технологического оборудования, перестановка станков и т.п.) производят изменение схемы АС без должной проектной проработки, что почти всегда приводит к снижению эффективности работы систем и снижению эффективности пылеулавливания.

Значительные пылеулавливания происходят через неисправные устройства выгрузки пыли, а также в процессе самой выгрузки при отсутствии необходимых приспособлений.

Циклонные газоочистные установки занимают значительно больше места,

чем РРФ[30], как сами, так и особенно подъездные пути к ним. Существующие типовые конструкции и типоразмеры бункеров, конструкции устройств выгрузки пыли значительно уступают аналогичным элементам современных рукавных фильтров. Максимальное количества воздуха, которое может быть очищено в одиночных циклонах рассматриваемых марок наибольших типоразмеров при оптимальном режиме их работы и другие параметры приведены в таблице 7.

43

Оптимальная производительность аспирационных систем

деревообрабатывающих производств в настоящее время составляет

15000÷20000 м3/ч (Необходимо отметить, что ранее приводилась оптимальная производительность АС-10000 м3/ч [18]). Такая величина производительности

обусловлена характеристикой деревообрабатывающего оборудования,

протяженностью и разветвленностью АС, номенклатурой пылевых

вентиляторов отечественного производства. С развитием деревообрабатывающего оборудования (особенно полуавтоматических и автоматических технологических линий), а вслед за ним вентиляторного и

аспирационного оборудования, производительность АС будет значительно возрастать. Например, уже сейчас существуют шипорезные станки производительностью по аспирационному воздуху 33000 м3/ч и более.

Разбивать АС, обслуживающую такие станки, на несколько систем с точки зрения проектных решений и эксплуатации нецелесообразно.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что применение

1)из перечисленных марок только циклоны Ц имеют разработанные типоразмеры, частично соответствующие требуемым производительностям современных АС, прием можно предположить, что в будущее это несоответствие будет только увеличиваться;

2)одиночным циклонам необходимо иметь большой диаметр (более 1400

мм), что выльется в большую высоту циклонных установок (15 м и более), что в свою очередь усложнит их изготовление, монтаж и эксплуатацию, а также приведет к значительному снижению эффективности пылеулавливания

(циклоны диаметром более 1000 мм применять не рекомендуется из-за чувствительного снижения отделяющей способности);

3) применение групповых установок циклонов меньшего диаметра может оказаться нецелесообразным, т.к. они обладают значительно меньшей эффективностью и несколько большим гидравлическим сопротивлением, чем

44

одиночные циклоны такого же диаметра т.е. эти показатели могут оказаться равными, а возможно будут уступать аналогичным показателям одиночных циклоны большого диаметра. Кроме того, групповые циклоны сложнее в изготовлении (и, соответственно, дороже).

Эффективность пылеулавливания имеющихся конструкций циклонов в деревообрабатывающей промышленности на современном этапе не удовлетворительна для использования в качестве единственной ступени очистки РАС. По мере интенсификации и повышения чистоты обработки изделий (таковы современные тенденции развития технологий) будет повышаться дисперсность отходов (в частности долю пылевых фракций), что еще более отдалит возможность такого использования. Использование циклонов в качестве предварительной ступени значительно и необоснованно увеличивают капитальные и эксплуатационные затраты на очистку аспирационного воздуха, а также будет способствовать повышению уровня взрывопожарности системы. Такое применение может быть обосновано при работе на смолистых породах (например, обработка лиственницы) для защиты от забивания (засмаливания) фильтровальных рукавов. При этом должны быть учтены и тщательно просчитаны все приведенные выше аспекты.

Применение циклонов может быть целесообразно в системах аспирации:

1) не отапливаемых производственных помещений и от оборудования,

расположенного на открытых площадках; в системах пневмотранспорта измельченной древесины с низким содержанием пыли (щепа, дробленка, кора,

витая стружка, серые стружка и опилки);

2) при невозможности работы по рециркуляционной схеме (удаление взрывоопасной пыли от шлифовального и полировальной оборудования;

обслуживающие помещений категорий А и Б по взрывоопасности и т.д.) при условии обеспечения величины предельно допустимых выбросов (ПДВ);

3) временного и аварийного характера при замене, реконструкции,

ремонте и т.п. основного пылеулавливающего оборудования.

45

1.7.Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1)В чем заключается физический смысл коэффициента присоса?

2)Что характеризует дисперсность пылевидных материалов?

3)На какие группы подразделяется пыль по слипаемости?

4)Перечислите группы пылей по характеру смачиваемости водой.

5)Охарактеризуйте показатели пожаро- и взрывоопасности пылей, такие как: температура воспламенения; температура самовоспламенения; диапазон воспламенения; верхний и нижний концентрационный пределы распространения пламени; минимальная энергия зажигания.

6)Что такое фракционная и парциальная эффективность очистки?

7)Перечислите основные исходные данные, необходимые для расчета циклонов и вихревых пылеуловителей.

8)Назовите основные причины снижения циклоном эффективности очистки воздуха от пыли по сравнению с проектными значениями.

9)Приведите основные факторы затрудняющие применение эффективных циклонов в современных деревообрабатывающих производствах.

46

Рис. 4. Схема работы возвратно-поточного цикла: 1 – коническая часть корпуса; 2 – цилиндрическая часть корпуса; 3 – винтообразная крышка; 4 – камера очищенного газа; 5 – патрубок входа запыленного газа; 6 – выхлопная труба; 7 – бункер.

Принцип действия его заключается в следующем: поток запыленного газа поступает в корпус циклона закрученным, вследствие чего на частицы пыли действует центробежная сила, отбрасывающая их к стенке, вдоль которой они движутся по спирали вниз в пылевой бункер. Газовый поток по мере движения сверху вниз частично меняет свое направление, поступая в осевую зону циклона. Часть газового потока снизу поворачивает вверх, частицы пыли вследствие своей инерционности этого сделать не успевают и попадают в бункер. Следует отметить, так называемый обратный вынос пыли, когда часть газа тое попадает и оттуда выносит с собой мелкие частицы пыли [8, 13, 16].

Поскольку на эффективность пылеотделения в циклоне силы тяжести частиц пыли влияю значительно меньше, чем центробежные силы, циклоны моно располагать в любом положении, даже горизонтально. Однако для

47