5.11 Экология
При механической обработке древесины на станках, особенно древесины твердых пород, МДФ, волокнистых и стружечных плит образуется много мелкодисперсной пыли. Пыль - это аэрозоль двухфазной системы (твёрдое тело - газ). Размеры твердых частиц пыли изменяются до 300 мкм.
Особенно опасны для здоровья людей частицы размером 1…10 мкм. Они проникает глубоко в легкие рабочих и острыми краями травмирует слизистую оболочку, приводя к заболеванию пневмокониозами. Предельно допустимая концентрация (ПДК) пыли в воздухе цеха, установленная органами санэпидемнадзора, составляет 6 мг/м3.
Для эффективного улавливания древесной пыли из воздуха необходимо иметь сведения о ее дисперсности.
Дисперсность - степень измельчения вещества. Под дис-персным составом понимают распределение частиц аэрозолей по размерам. Он показывает, из частиц какого размера состоит дан-ный аэрозоль, и массу или количество частиц соответствующего размера. Весь диапазон размеров древесных частиц разбивают на фракции. Под фракцией понимают массовые доли частиц, содер-жащихся в определенном интервале размеров частиц.
Для создания нормальных и безопасных условий труда, предотвращения выделения пыли от оборудования в воздухе рабочей зоны согласно санитарно-гигиенических требований установленных ГОСТ 12.1.005-88 разрабатывается система мероприятий технического характера.
К таким мероприятиям относится установка аспирационных пневмосистем, которые используются в деревообрабатывающих цехах, оснащенных станками, и предназначены для удаления стружки и пыли от станков и создания нормативных санитарно-гигиенических условий труда в рабочих зонах станков.
Аспирационные системы могут быть прямоточные, рецир-куляционные, централизованные, автономные, с переменной и постоянной производительностью.
В прямоточно-централизованной системе пылевоздушная смесь отсасывается от группы станков, объединяется в один поток и направляется в пылеулавливающий аппарат, где происходит отделение воздуха от твердых частиц. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.
Такие установки имеют большой недостаток, особенно в зимнее время, когда они выкачивают теплый воздух из цеха на улицу.
В рециркуляционно-централизованной системе воздух после очистки в пылеулавливающем аппарате полностью или частично возвращается в производственное помещение.
В прямоточно-автономной системе пылевоздушная смесь отсасывается от одного станка и после очистки в пылеулавливающем аппарате выбрасывается в атмосферу.
В рециркуляционно-автономной системе воздух после очистки в пылеулавливающем аппарате полностью возвращается в производственное помещение.
Для отделения стружки и пыли от воздуха используются устройства: циклоны, фильтры тканевые, кассетные и стационарные, стружкоотсосы и пыле-газоулавливатели.
Циклоны.
Циклоны предназначены для отделения транспортируемого материала и пыли от воздуха в пункте назначения.
Циклоны состоят из двух цилиндров - наружного и внутреннего. В верхней части кольцевое пространство между этими цилиндрами закрыто. Наружный цилиндр в нижней части примыкает к конусу, имеющему внизу разгрузочное отверстие, соединенному с бункером. Над циклоном можно установить зонт.
Попав в циклон, поток материаловоздушной смеси начинает вращаться, прижимаясь к стенкам циклона. Возникающие силы трения тормозят крупные древесные частицы, которые теряют свою скорость и, двигаясь по спирали вниз, попадают к разгрузочному отверстию.
Воздух и частицы пыли размером менее 10 мкм, вращаясь, выходят через внутренний цилиндр в атмосферу или воздуховод. Аэродинамическое сопротивление циклона зависит от величины диаметра этого внутреннего цилиндра (приложение Б).
Преимущества циклонов. Простота конструкции, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах.
Недостатки
- унос тепла из помещения цеха с аспирационным воздухом;
- используется мощный вентилятор;
- низкая степень очистки воздуха, особенно от пыли (93…97%).
Фильтры
Отделение пыли от воздуха эффективно осуществляется фильтрованием пылегазового потока, который пропускают через слой пористого материала.
В процессе фильтрации задействованы многие физические явления:
- эффект зацепления, в том числе ситовый эффект, когда аэрозольные частицы задерживаются в порах и каналах, имеющих сечение меньше, чем размеры частиц; действие сил инерции, в результате чего при изменении направления движения запыленного потока частицы отклоняются от этого направления и осаждаются;
- броуновское движение, обеспечивающее перемещение высокодисперсных субмикронных частиц;
- действие гравитационных сил, электростатических сил - аэрозольные частицы и материал фильтра могут иметь электрические заряды или быть нейтральными.
По мере накопления в фильтрующем слое задержанных частиц режим фильтрации меняется. Для поддержания его в требуемых пределах производят регенерацию фильтра, которая заключается в периодическом или систематическом удалении задержанных частиц.
Известно четыре вида фильтров: грубой очистки, тонкой очистки, высокой эффективности и сверхвысокой эффективности. Фильтры высокой и сверхвысокой эффективности обеспечивают степень очистки воздуха более 99 %.
Кассетные фильтры - предназначены для очистки воздуха от мелкодисперсной сухой, не слипающейся пыли. Фильтрующими элементами являются большие кассеты (патроны) из гофрированной фильтровальной бумаги. Фильтры могут работать при давлении (разрежении) в корпусе до 4500 Па и температуре очи-щаемого воздуха от -40° до +60°С. Их можно устанавливать на бункере накопителе или в стружкоотсосе.
Тканевые фильтры. Фильтрующие элементы фильтра могут быть выполнены в виде тканевых рукавов, мешков, полотен. Запыленный газ про-пускается через ткань, в результате чего на поверхности ткани и в ее порах осаждается пыль. По мере увеличения толщины слоя пыли возрастает сопротивление фильтра, поэтому осевшую на ткани пыль периодически удаляют.
Стружкоотсосы.
Стружкоотсос - это аспирационная установка рециркуляционного типа, обеспечивающая очистку загрязненного воздуха фильтром до санитарных норм и возврат его в рабочее помещение цеха.
Подключается стружкоотсос к одному или нескольким станкам и позволяет сократить потери тепловой энергии до 100% и электроэнергии до 40% . На раме отсоса смонтированы вентилятор с одним или несколькими патрубками и мешки. Нижние мешки сделаны из брезента. В них собирается станочная стружка. Верхние мешки служат фильтрами. Они сделаны из фильтровальной ткани. Мешки крепятся на раме хомутами, которые фиксируются замками.
При работе поток воздуха и стружки вентилятором подается в мешки. Стружка оседает в нижних мешках, а воздух проходит через фильтровальную ткань верхних мешков, очищается и попадает в рабочую зону станка. Степень очистки воздуха достигает 99,9% при улавливании частиц с медианным диаметром не меее 5 мкм (ОАО «Консар») и 96,4% (ОАО «Эвента»).
После заполнения нижних мешков стружкой они снимаются с установки, и стружка выносится. Очищенные мешки ставятся на место.
Пыле-газоуловители.
Пылеуловители типа УВП-1200А. Пылеуловители предназначены для очистки воздуха от абразивной, металлической, стеклянной пыли, мелкой стружки, образующейся при работе заточных, шлифовальных.
В пылеуловителе выполняется двухступенчатая очистка воздуха в сухом циклоне и блоке рукавных фильтров с ручной регенерацией. Очищенный воздух возвращается обратно в помещение цеха. Отходы накапливаются в металлическом коробе.
Стационарные фильтры.
Установки вентиляционные пылеулавливающие рукавные “Эвента 6”, “Эвента 9”, “Эвента 12” предназначены для обслуживания четырёхсторонних продольно-фрезерных станков, обрабатывающих сухой пиломатериал.
Установка состоит из корпуса, двух бункеров для сбора стружки и пыли, на которых смонтированы тканевые рукава. В верхней части корпуса имеется полость, в которую по воздуховодам с помощью двух вентиляторов подается пылевоздушная смесь.
Смесь попадает в рукава , при этом стружка падает в бункеры, пыль оседает на внутренних стенках рукавов, а воздух фильтруется, проходя через слой осевшей пыли и стенки рукавов, и возвращается в зоны резания станка.
Эффективность пылеулавливания.
Эффективность пылеулавливания характеризуется степенью очистки з, %:
где: mвх - массовый поток пыли, поступающий в фильтр, кг/ч;
mвых - массовый поток пыли на выходе из фильтра, кг/ч;
где: К - коэффициент очистки;
Для оценки запыленности очищенного воздуха пользуются коэффициентом проскока:
где: Qv - объемный поток воздуха, м3/ч;
С2 - расходная концентрация пыли в воздушном потоке на выходе из фильтра, г/м3;
С1 - расходная концентрация пыли в воздушном потоке на входе в фильтр, г/м3. [5]
В разделе экологичности спроектированы мероприятия по соблюдению санитарно-гигиенических требований воздуха в рабочей зоне участка.