Выход отходов от строгально-фуговальных станков с шириной обработки пиломатериала до 400 мм определён в количестве 149, 5 кг/час.
Аспирация фрезерного станка ФСШ
Диаметр аспирационного патрубка 100 мм. Площадь входного сечения 0,00785 м2. При скорости всасывания 28 м/сек производительность аспирации:
Q=3600•F•v Q=3600•0,00785•28=791,3 (м3/час).
Расход воздуха составит:
791,3•4=3165 м3/час.
Количество образующихся отходов при выполнении различных операций не превышает 100 кг/час.
Общий расход воздуха на аспирацию цеха и воздухообмен.
Необходимый расход воздуха для аспирации всех станков:
Q=791+1809+791=3391 м3/час.
В течение рабочей смены деревообрабатывающие станки работают не постоянно, с перерывами на перемещение пиломатериалов в цех и внутри цеха, подготовку к обработке, упаковку готовой продукции, складирование и отгрузку. Использование деревообрабатывающих станков и, соответственно, аспирации можно считать близким к 50% в режиме рабочего времени. С учётом не постоянной работы вентиляционной установки фактический распределённый на протяжении всего рабочего дня расход обменного воздуха принимается с коэффициентом 0,5:
Qф=3391•0,5=1688,5 (м3/час).
Объём цеха вместе с бытовыми и подсобными помещениями:
Vц=12•6•4,5=324 м3
Цех сообщается открытыми проёмами с другой мастерской и складским помещением, которые не имеют собственной системы вытяжной вентиляции или оборудования, подлежащего аспирации. Так как объёмы цеха и соседних помещений одинаковы, то общий объём всего производственного блока:
Vобщ=324•3=972 м3.
Воздухообмен i= Qф/ Vобщ; i=1688,5/972=1,74 обмена в час. Воздухообмен близок к нормальному.[12]
Таблица 11 - характеристика аспирационной установки
|
Участок сети |
Расход воздуха, м3/ч |
Скорость воздуха, м/сек |
Диаметр участка, мм |
Потери давления на 1 метре, Па/метр |
Длина участка, м |
Потери на длине, Па |
Динамическое давление, Па |
Сумма коэфф-в местных сопротивлений |
Потери на местные сопротивления, Па |
Потери давления на учатке, Па |
Потери на главной магистрали, Па |
Коэффициенты местных сопротивлений на участке |
|
|
Q |
v |
d |
R |
L |
RL |
Нд |
Eк |
Нд* Eк |
RL+ Нд* Eк |
k |
|||
|
Главная магистраль |
|||||||||||||
|
Фрезерный станок ФСШ |
0 |
0 |
|||||||||||
|
Входной патрубок |
594 |
21 |
100 |
58,2 |
0,1 |
5,8 |
270 |
0,23 |
62,1 |
68 |
68 |
квх=0,23 |
|
|
Гибкий возд/вод |
594 |
21 |
100 |
98 |
2 |
196 |
270 |
0 |
0 |
196 |
264 |
||
|
АБ |
594 |
21 |
100 |
58,2 |
4 |
232,8 |
270 |
0,2 |
54 |
286,8 |
550,8 |
kотв=0,2; kтр=0 |
|
|
БВ |
1160 |
21 |
140 |
38,2 |
0 |
0 |
270 |
0,8 |
216 |
216 |
766,8 |
kтр=0,8 |
|
|
ВГ |
2969 |
20,75 |
225 |
20,65 |
5,5 |
113,6 |
263,4 |
0,94 |
247,6 |
361 |
1128 |
kотв=0,35 |
|
|
ГД |
Вентилятор |
0 |
1128 |
||||||||||
|
ДЕ |
2969 |
20,75 |
225 |
20,65 |
1,5 |
31 |
263,4 |
0,66 |
174 |
205 |
1333 |
kотв=0,35 |
|
|
ЕЖ |
Циклон Нц=839 Па |
839 |
2172 |
kц=4 |
|||||||||
|
Итоговое сопротивление сети по главной магистрали 2172 Па |
|||||||||||||
|
Боковые участки |
|||||||||||||
|
Фрезерный станок Felder, Profil 45/07 |
0 |
||||||||||||
|
аБ |
565 |
20 |
100 |
53,1 |
3,5 |
186 |
245 |
1,43 |
350,4 |
536,4 |
квх=0,23; kотв=0,35 |
||
|
Калибровально-шлифовальный станок SR-R P 1300 A |
0 |
||||||||||||
|
бВ |
1809 |
25 |
160 |
45,2 |
5 |
226 |
382 |
1,04 |
397,3 |
623,3 |
kотв=0,35; ктр=0,1 |
||
|
Диафрагма а=28мм |
382 |
0,375 |
143 |
766,8 |
Рисунок 9 - Аксонометрическая схема вентиляционной системы
Подбор вентилятора
Производительность вентилятора определяем по расходу воздуха, в котором учтены 5% подсосов через неплотности воздухопроводов:
Qв = Qсети + 5% (мі/час); Qв = 2969+5%=3117 (мі/час).
Давление Нв, которое должен развивать вентилятор, равно итоговому (общему) сопротивлению сети Нс по главной магистрали с коэффициентом запаса 1,1:
Нв = 1,1 Нс Нв = 1,1·2172 = 2390 (Па).
Вентилятор подбираем по давлению Нв и расходу Qв, используя аэродинамическую характеристику вентилятора. Просматривая характеристики нескольких номеров и типов центробежных пылевых вентиляторов, принимаем такой, который даёт наибольший кпд:
Таблица - характеристики вентилятора ЦП7-40 №5
|
Модель |
ЦП7-40 №5 |
|
|
Частота вращения рабочего колеса, об/мин |
2000 |
|
|
КПД |
0,535 |
Рисунок - Вентилятор ЦП7-40 №5
2.3 Расчёт и проектирование устройств очистки вентиляционных выбросов
Наиболее эффективным способом очистки загрязненного воздуха при данном технологическом процессе можно считать применение циклона конструкции гипродревпрома, поэтому выбираем для нашей системы очистки воздуха ЦН - 15.
Он предназначен для улавливания древесных отходов (опилок, пыли). Характеризуется удлиненным конусом и сепаратором, установленным внутри циклона на центральной трубе. Изготавливают левого и правого исполнения и устанавливают, как на всасывающей, так и на нагнетательной стороне вентилятора.
Схема работы циклона:
Твёрдые частицы, так называемой газовой смеси, войдя во входной патрубок, начинают вращаться (обозначено красным цветом). Далее они откидываются к краям внутренней поверхности циклона, как на карусели, и бьются о них. По этой причине, теряя кинетическую энергию, осыпаются в конус циклона, а затем и в бункер. Но в полости бункера появляется избыточное давление напора и, поэтому входной воздух продолжая вращаться, плавно переходит в выходной вихрь и выходит в разделительный стакан, а затем и "на свободу с чистой вытяжкой", но продолжая по-прежнему вращаться. Если бункер без дырок, опилки ложатся стогом, если с дырками-подсосами--воронкой (практически всегда) и это не есть хорошо. На картинке правильно: стогом. Компоновка: бункер, циклон, вентилятор. На рисунке представлены три основных вывода чистого воздуха: улитка, колпак и отвод. Улитку используют чаще всего, когда вентилятор стоит после циклона, на вытяжку, колпак и отвод, когда вентилятор ставят перед циклоном, на нагнетание.
Рисунок 10 - схема работы циклона ЦН-15
Расчет эффективности пылеулавливания в центробежном пылеулавливателе.[13]
Исходные данные:
Q = 17м3/с;
Свх = 80 г/м3;
?г = 1,36 кг/м3;
?ч = 1650 кг/м3;
µ*106 = 22 Па*с;
з = 0,75;
Wопт = 3,5 м/с;
Рассчитываем диаметр циклона:
D = м;
Рассчитываем действительную скорость потока в циклоне:
W = 4*Q/р*N*D2
Где N - количество циклонов.
W = м/с;
Рассчитываем коэффициент гидравлического сопротивления:
R = k1*k2*R500
где k1 и k2 - поправочные коэффициенты, зависящие от D, Свх и типа циклона; R500 - коэффициент гидравлического сопротивления при D=200 мм;
Таблица 12 - значение k1 при различных D
|
Тип циклона |
D, мм |
|||||
|
150 |
200 |
300 |
450 |
>500 |
||
|
ЦН-15 |
0,85 |
0,9 |
0,93 |
1,0 |
1,0 |
Таблица 13 - значения k2 при различных Cвх
|
Тип циклона |
Свх, г/м3 |
|||||||
|
0 |
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
150 |
||
|
ЦН-15 |
1 |
0,93 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
0,87 |
0,86 |
Таблица 14 - значение R500 в зависимости от типов циклонов
|
Тип циклона |
Выхлоп в: |
||
|
атмосферу |
гидр. сеть |
||
|
ЦН-15 |
155 |
163 |
R = 0,9*0,9*155=125,55
Рассчитываем значение гидравлического сопротивления:
?Р = Ѕ*125,55*1,36*12,39=1057,78
Определяем эффективность очистки:
з= 0,5*(1+Ф(х));
з= 0,5*(1+0,421) = 0,995
где Ф(х) - табличная функция параметра х.
х = 0,8*lg
Для циклона ЦН-15 значение dT50 равно 4,5
Таблица 15 - значение Ф(х) в зависимости от параметра х
|
х |
-2,7 |
-2,0 |
-1,6 |
-1,4 |
-1,2 |
-1,0 |
-0,8 |
-0,6 |
-0,2 |
|
|
Ф(х) |
0,004 |
0,023 |
0,055 |
0,081 |
0,115 |
0,159 |
0,212 |
0,274 |
0,421 |
|
|
х |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
1,8 |
2,7 |
|
|
Ф(х) |
0,5 |
0,579 |
0,655 |
0,726 |
0,788 |
0,885 |
0,964 |
0,964 |
0,997 |
Значение d50 определяется по формуле:
где d50 - медианный размер.
d 50 = 4,5*
где сч - плотность частицы; µ - вязкость среды; w - скорость потока; Dт=600 мм; счТ=1930 кг/м3; µТ=22,2·106 Па·с; wТ=3,5 м/с.
Таблица - Параметры, определяющие эффективность циклона
|
Характеристика циклона |
ЦН-15 (200) |
|
|
Wдейств, м/c |
3,52 |
|
|
Диаметр циклона D, мм |
200 |
|
|
Коэффициент гидравлического сопротивления R |
125,55 |
|
|
Значение гидравлического сопротивления ?Р |
1057,78 |
|
|
d50 |
3,08 |
|
|
Эффективность очистки з, % |
99,5 |
Для оценки эффективности работы циклона, необходимо произвести расчёт приземных концентраций от источников и после циклона.
До попадания загрязняющих веществ в циклон их максимально - разовые и валовые выбросы определяются по следующим формулам:
Валовое количество загрязняющих веществ определяется по формуле:
M = K*B*10-3, т/год (1)
где,
К - удельный показатель выброса загрязняющего вещества, мг/м3
В - масса расходуемого за год древесного материала, 12*365,кг
М(2936) = 25,83*12*365*10-3= 113 т/год
М(2908) = 5,28*12*365*10-3= 23 т/год
Максимально разовый выброс загрязняющих веществ определяется по формуле:
G = , г/с (2)
где,
К - удельный показатель выброса загрязняющего вещества, мг/м3
b - максимальное количество древесного материала, расходуемого в течении для, 12кг
t - время затрачиваемое на производственные операции, час
G(2936) = = 0,31 г/с
G(2908) = = 0,0264 г/с
В таблице представлены валовые и максимально разовые выбросы в цехе деревообработки
Таблица - Валовые и максимально разовые выбросы в цехе деревообработки
|
Наименование вещества |
Код вещества |
Валовый выброс, т/год |
Максимально - разовый выброс, г/с |
|
|
Пыль древесная |
2936 |
113 |
0,31 |
|
|
Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния более 70 % |
2908 |
23 |
0,0264 |
Валовое количество загрязняющих веществ определяется по формуле:
(3)
где,
Кх - удельный показатель выброса загрязняющего вещества «х» на 1 кВт мощности оборудования, мг/м3 (табл. 6)
N - мощность оборудования, 2 кВт
Т - время работы одной единицы оборудования, час/год
Т - 24ч * 365 дней = 8760ч
n - степень очистки воздуха в ЦН-15
М(2936) =
М(2908) =
Максимальный разовый выброс загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздушный бассейн в обработки древесины, определяют по формуле:
G= (4)
G(2936) = 25,832*2*(1-0,995) = 0,052 г/с
G(2908) = 5,282*2*(1-0,995) = 0,0048 г/с
В таблице представлены валовые и максимально разовые выбросы при работе циклона ЦН-15
Таблица - валовые и максимально разовые выбросы при работе циклона ЦН-15
|
Наименование вещества |
Код вещества |
Валовый выброс, т/год |
Максимально - разовый выброс, г/с |
|
|
Пыль древесная |
2936 |
78 |
0,052 |
|
|
Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния более 70 % |
2908 |
11,3 |
0,0048 |
Таким образом, на основании данных расчётов можно сделать вывод о том, что установка циклона ЦН - 15 диаметром 200мм будет эффективно очищать загрязняющие вещества, для частиц размером 20-40 мкм эффективность очистки составляет 99,5%, что способствует меньшему поступлению количества загрязняющих веществ в атмосферу.
Заключение
В данном проекте проведён анализ источников загрязнения цеха деревообработки, определён вид и количество загрязняющих веществ, характер загрязнения, проведён анализ систем защиты атмосферного воздуха, разработаны мероприятия, снижающие негативное влияние источников загрязнения.
Основными источниками выбросов загрязняющих веществ являются: фрезерные и шлифовальные станки.
Мероприятия по ограничению неблагоприятного воздействия должны рассматриваться в комплексе проблем. Одной из эффективных мер является использование вытяжной вентиляции. В ходе проведённого анализа было выявлено, что действующая вытяжная вентиляция малоэффективна, из этого следует, что устройство работает с недостаточной производительностью и соответственно не обеспечивает требуемое удаление вредных веществ из воздуха рабочей зоны. В связи с этим разработана новая установка системы вентиляции.
Далее был проведён анализ пылегазоочистного оборудования. Выбор того или иного пылеулавливающего устройства предопределяется дисперсным составом улавливаемых частиц. При проектировании или выборе оборудования необходимо учитывать физико-химические характеристики пыли: плотность, фракционный состав, адгезионные свойства, смачиваемость, гидроскопичность, электрические свойства частиц и слоя пыли, способность пыли к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей. После рассмотренных способов удаления пыли из газового потока отдаём предпочтение циклона типа ЦН-15, являющимся наиболее универсальным и предназначенным для сухой очистки отходящих технологических газов термического производства.