Аспирация и пневмотранспорт
Аспирация — эффект «засасывания», возникающий из-за создания пониженного давления. Аспирация – это процесс удаления пыли и газов из воздуха, образующихся в ходе работы оборудования в производственных помещениях.
Всем известно, что работа различного оборудования на предприятиях практически всех отраслей промышленности (химической, деревообрабатывающей, текстильной и пищевой) сопровождается выделением большого количества пыли, волокон и прочих механических примесей. Сокращение содержания этих примесей до предельно допустимых норм, устанавливаемых санитарными службами - главная задача систем аспирации и вентиляции.
Аспирация - это "высший пилотаж" в вентиляции. Для качественного проектирования, монтажа или экспертизы этой системы требуются колоссальные теоретические знания и огромный практический опыт. Никогда не доверяйте работы по аспирации людям и компаниям, которые не имеют специального образования и опыта. Нам ни раз приходилось переделывать системы аспирации после работы специалистов по вентиляции общего профиля.
Обычно необходимая степень очистки достигается благодаря использованию нескольких методов аспирации и вентиляции. Комбинирование нескольких установок разных типов помогает достигнуть оптимального эффекта. Наиболее удобный способ получения комфортного климата в помещении - это создание достаточного воздухообмена с помощью приточно-вытяжной системы вентиляции, то есть постоянная подача свежего воздуха с улицы. Помимо этого важно использовать современные высокотехнологичные системы аспирации и вентиляции. Назначением системы аспирации является предотвращение распространения вредностей от источника их появления в воздух рабочей зоны. Устройство аспирации, как правило, требуется на деревообрабатывающих, дробильных и других предприятиях легкой и тяжелой промышленности, технологический процесс на которых происходит с выделением вредностей. Основным отличием данного типа вентиляции от других является большой угол наклона воздуховодов для предотвращения образования застойных зон.
Эффективность системы оценивается по так называемой степени невыбивания, то есть соотношения удаленных вредностей к вредностям избежавшим утилизации системой местных отсосов и поэтому попавшим в воздух рабочей зоны.
Существует два вида систем аспирации – это моноблочные и модульные.
Моноблочные системы аспирации
Популярность этих аспирационных установок объясняется их явными преимуществами, такими как мобильность и автономность. Достоинство этих агрегатов позволяет размещать их вблизи от источников выделения вредностей и обеспечивает их простотой подключения к магистралям центральных систем аспирации. Моноблочный агрегат состоит из вентилятора, сепаратора (фильтра) и емкости для отходов, и могут быть мобильного или стационарного исполнения.
Модульные системы аспирации
Этот тип системы является самым эффективным в сравнении с другими, по причине его уникальности. В чём же заключается его уникальность? Данная система аспирации проектируется и монтируется исходя из конкретно поставленной Заказчиком задачи, решением которой является полная совместимость характеристик созданного устройства с технологическим процессом, потребовавшим её наличия. Основная особенность это централизированность системы параллельно с технологическими процессами на базе одного или блока вытяжного оборудования и сети стальных воздуховодов. Материал воздуховодов зависит от транспортируемой среды, сроков эксплуатации, возможностей финансирования. Самые надежные это толстостенные сварные воздуховоды из черной стали. Соединения воздуховодов плотное, для герметичности используют фланцы на болтовых соединениях.
Классическая система аспирации имеет всего несколько ключевых элементов:
1. Местный отсос. Зонт, укрытие, бортовой отсос и т.п. - любое устройство, которое помогает уловить вредности.
2. Наклоныне воздуховоды из толстостенной стали, которые отводят воздух с пылью от местного отсоса до улицы.
3. Высоконапорный вентилятор.
4. Система очистки выбросов. Фильтр, циклон и др. устройства, которые очищают вытяжной воздух перед выбросом на улицу (или возврата в цех).
|
Главный критерий оценки эффективности аспирационной системы - степень невыбивания, т.е. как много или мало вредностей уходят мимо местного отсоса и поступают в атмосферу цеха. Т.е. чем более эффективна система аспирации, тем меньше вредностей поступает в помещения из местного отсоса (зонта, воздухозаборнойзаборной щели и т.д.). |
Негативные факторы
Сплошь и рядом ситуация, когда система аспирации работает, фильтр прекрасно чистит воздух, экологи довольны, но загрязненность в цеху высокая. Начинаем разбираться, и составляем список грубых ошибок и недочетов, которые сводят результат аспирации к минимуму.
| Проблема | Причина |
| Заростание воздуховодов пылью. Существенное снижение эффективности аспирации. | Ошибка возникает на этапе проекта вследствие малых проектных скоростей движения воздуха. Более крупные частицы воздуха оседают, а при включении вентиляторов скорости потока не хватает для того, чтобы их «стронуть». Также возникает при неправильной конфигурации системы - наличия горизонтальных или слабонаклонных участков и крутых поворотов. Зачастую забываются люки для прочистки воздуховодов. |
| Производительность вытяжки меньше требуемой | Причины тому две — плохой монтаж и незнание проектировщиками правды жизни. Существует нормируемые показатели потерь воздуха в воздуховодах—около 10%. Однако, отвратительный монтаж системы приводит к потерям до 25% воздуха. Кроме того, существенные потери воздуха происходят при фильтрации—подсосы через циклоны, фильтры и т.п. В связи с этим, проектировщик обязан заложить дополнительный запас на потери воздуха. |
| Большие расходы воздуха, но низкий эффект аспирации | Правильный выбор и проектирование местного отсоса чрезвычайно важны для эффективной работы аспирации. В проектировании отсоса принимают участие две стороны — наш проектировщик и технолог. Вместе они находят выход — как максимально укрыть источник вредностей так, чтобы укрытие не мешало работе персонала. Очень часто местным отсосам не уделяется достаточно внимания, поэтому происходит выбивание вредностей в помещение. |
| Недостаточная эффективность аспирации при том, что все недостатки устранены. | Есть очень существенный фактор — недостаток приточного воздуха. Приходится видеть цеха, в которых мощная вытяжная система работает в закрытом цехе. В этом случае система задыхается — она не может получить столько воздуха, сколько ей нужно. В горячих цехах это решается за счет клапанов (проем, закрываемый заслонкой) в стенах - даже попадание ледяного зимнего воздуха не снижает температуру в помещении. В других же цехах должна быть установлена приточная система с обогревом для компенсации вытяжки. При этом важно, чтобы приточный воздух подавался в помещение строго определенным образом. В этом случае можно добиться существенного снижения требуемого количества вытяжного воздуха за счет разбавления вредностей в рабочей зоне! |
Назначение аспирации – локализовать выделения вредностей, т.е. не допустить поступление вредностей от источника образованиях вредностей при технологическом процессе в воздух рабочих помещений.
Массовая концентрация – это отношение массового количества транспортируемого вещества G вещ., (кг/ч), к массовому количеству транспортирующего воздуха, G возд., кг/ч,
М = G вещ. / G возд.
Установки аспирации имеют следующие положительные качества:
- конструктивно просты по своему устройству;
- совместимы с практически любым технологическим оборудованием;
- легко автоматизируются;
- препятствуют загрязнению окружающей среды;
- снижают риск возникновения пожаров;
- улучшают условия труда на производствах;
- не препятствуют технологическому процессу и работе операторов;
- просты в эксплуатации и очистке.
- высокий расход электроэнергии при типовых решениях с выбросом часто значительного количества воздуха наружу;
- быстрый износ конструктивных элементов (воздуховодов, фасонных частей, вентиляторов и другого оборудования).
По максимальным величинам избыточного давления или разряжения системы аспирации бывают:
- низкого напора до 7,5 кПа;
- среднего напора от 7,5 до 30 кПа;
- высокого напора – более 30 кПа.
Проектирование систем методами, применяемыми при проектировании обычной вентиляции, приводит к неэффективной работе системы – засорение, залипание, обрывы, быстрому износу воздуховодов, уменьшения производительности местных отсосов.
Скорости воздуха в аспирационных воздуховодах
Расчет воздуховодов основная задача при проектирование систем аспирации, так как даже небольшие ошибки в точности проектирования могут уменьшить эффективность работы. Так например ошибочный расчёт скорости движения воздуха, наличие слабонаклонных участков и крутых поворотов может привести к оседанию более крупных частиц пыли, а также дальнейшему заростаную воздуховодов, что снижает эффективность аспирации. Также надо отметить, что для разного типа пыли необходима различная скорость воздуха в воздуховоде.
Выполненный плохой монтаж системы может увеличить показатели потери воздуха в воздуховодах до 20% и более, что также повлечёт к дополнительному снижению эффективности, быстрому засорению и необходимости более частому очищению воздуховодов.
| Типы пыли | Скорость в горизонтальном воздуховоде м/сек |
| Легкая сухая пыль | 10-12 |
| Сухие опилки, текстильная пыль | 12-14 |
| Глина и порошки огнеупорной глины | 16-17 |
| Минеральная пыль – песок, земля | 15-16 |
| Тяжелая минеральная пыль | 18-20 |
| Стружка металлическая | 22-23 |
Толщина металлаАспирационные воздуховоды работаю в более тяжелых условиях, чем приточные. Поэтому аспирационные воздуховоды изготавливают не из тонколистовой стали, а из более толстого металла (1,2-5 мм). Фасонные части – из металла на 1 мм толще, чем прямые участки.
Воздуховоды и материалыУвеличение толщины металла, повышенная опасность обрыва при засорении и залипании требуют изменение способа крепления труб. Использование хомута на подвеске запрещается. Для монтажа используются кронштейны, к которым крепятся хомуты. Иногда применяют цепи.
При диаметре труб до 400 мм расстояние между кронштейнами – до 4 м., при большем диаметре труб – до 3 м.
Соединение воздуховодов с помощью фланцев зачастую не применимо в аспирационных системах. Это связано с тем, что аспирационные воздуховоды достаточно часто должны разбираться для чистки или замены. Через некоторое время (полгода) фланцы могут стать неразборными. В связи с этим, для соединения воздуховод используют быстроразборные конструкции.
В системах аспирации не применяют дроссель-клапаны, вместо них используют шиберы. Создают меньшие потери давления и скапливание продуктов транспортировки косые шиберы.
При неправильном проектировании воздушной сети система аспирации полностью теряет эффективность из-за засора воздуховодов пылью. При неправильно спроектированной системе воздуховодов требуется очистка воздуховодов 1-2 раза в месяц. Нашей задачей всегда является разработка мер по самоочистке воздуховодов. Это достигается прокладкой воздуховодов под углом. При скоростях до 20 м/с воздуховоды должны прокладываться под углом 60 и более градусов, при скоростях до 25 м/с – до 60 градусов.
 |
 |
| Вентиляторы пылевые |
Одна аспирационная система должна обслуживать от одного до шести местных отсосов.
В этом случае задачей является уменьшить трудоемкость по чистке воздуховодов. Проектируются максимальные скорости воздуха, кроме того, внутри воздуховода размещают вкладыши и чехлы из бумаги, пленки и т.п.
В качестве вентилятора для системы аспирации нельзя выбирать обычные, общепромышленные вентиляторы. В противном случае вентилятор выйдет из строя через 3-4 месяца работы из-за полного износа или коробление ротора вентилятора.
Потери воздуха
Этому фактору чрезвычайно часто не уделяется достаточного внимания. При экспертизах неудовлетворительно работающих систем аспирации, одним из первых шагов, который мы делаем, является оценка потерь воздуха. Мы сравниваем реальнее потери воздуха с закладываемыми потерями в проекте. Очень часто бывает, что проектировщики не принимают во внимания потери, поэтому подбирают вентиляторы без необходимого запаса. Если и система еще смонтирована некачественно, что эти два фактора накладываются друг на друга, сводя эффект аспирации к чрезвычайно низкому уровню.
Очень значительная часть воздуха аспирационной системы теряется в неплотностях воздушной сети. В советское время нормировались потери воздуха в воздушной сети на уровне 15%. Однако, многочисленные опыты показывают, что потери в воздуховодах, в среднем, достигают 30% и даже более! Поэтому, при подборе вентиляторов это должно быть учтено.
| Наименование очистного устройства | Реальные подсосы воздуха |
| Мокрые пылеуловители | 10-15% |
| Тканевые фильтры | 15% |
| Сухие циклоны и электрофильтры | До 23% |
| Рукавные фильтры | 15% |
Источники поступление вредностей
Места подачи в технологическое оборудование сыпучих материалов и места выпода таких материалов. Незакрываемые во время работы окна, отверстия, люки, карманы, проемы в конструкции отсоса, необходимы для ведения основных, вспомогательных и подсобных технологических операций на оборудовании. Неплотности самой конструкции местного отсоса (щели, неплотно закрываемые двери, крышки, отверстия для трубопроводов и т.п.)
Первой целью при экспертизе или проектировании является оценка эффективности того или иного местного отсоса (укрытия). От того, удачный отсос будет подобран или нет, зависит, прежде всего, эффективность всей системы аспирации. Установить «какой-то зонт» и надеяться, что вредности сами пойдут наверх – значит поступать непрофессионально. Разработка отсоса, согласование его с технологом – это важнейший шаг в создании работоспособной аспирационной установке. К местным отсосам относятся также укрытия кабинного типа, витринные отсосы, вытяжные шкафы и боксы, выгородки, шлюзы для ручных работ, стационарные кабины операторов, панели равномерного всасывания и т.д. и т.п. Использование того или иного отсоса должно быть проанализировано с точки зрения эффективности и согласовано с технологом на предмет того, возможно ли использование укрытия для данного производства.
Литейные производства – до 2.5 кг на 1 м3 воздуха.
Дробильные производства – до 8 кг.
Размольные производства – до 20 кг.!
Пескоструйные производства – до 8 кг.
Грубая очистка от пыли – это предварительная очистка воздуха при запыленности более 1г/м3. При начальной запыленности более 10г/м3 предусматривают последовательную установку двух разных аппаратов грубой очистки.
Применение пылевых мешков, обункерованных газоходов, пылевых мешков рекомендуется при наличии в аспирационном воздухе волокнистых частиц, смолистых веществ, слипающейся пыли, древесной стружки, крупного волокна. Их следует устанавливать как можно ближе к местному отсосу. При налипающей пыли рекомендуется применение бесперегородочных пылевых камер и пылевых мешков, с устройством внутренних навесных стенок или стенок со съемным покрытием (бумага, картон, пленка, резина и т.п.). Классикой предварительной сухой очистки является применение сухих центробежных циклонов.
Для средней очистки часто применяют мокрые пылеулавители – скрубберы. Тонкая очистка осуществляется последовательно установленными системами очистки: батарейные циклон-электрофильтр или циклон-рукавный фильтр; комплекс из двух рукавных фильтров разной конструкции. При небольшой запыленности – до 2мг/м3 можно устанавливать один рукавный фильтр. При большей запыленности рекомендуется установка средней (циклон) и тонкой очистки (рукавный фильтр). При липкой пыли, высокой температуры пыли, повышенной кислотности и т.п. устанавливают электрофильтры или высоконапорную трубу Вентури.
|
|
 |
| Тип очистки | Тип очистки | Оборудование | Тип пыли | Потери давления Па | Эффект, % |
| Грубая очистка | Гравитационная очистка | Пылеосадительные камеры, обункерованные газоходы, пылевые мешки | Любая сухая пыль | 200 Па | До 70% |
| Грубая очистка | Инерционная очистка | Циклон большой производительности | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 600 Па | 50-70% |
| Грубая очистка | Инерционная очистка | Циклоны высокой эффективности | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 800 Па | 60-80% |
| Грубая очистка | Инерционная очистка | Батарейные циклоны | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 1000 Па | 60-80% |
| Средняя очистка | Мокрая очистка | Центробежные полые скрубберы | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 500 Па | 70-90% |
| Средняя очистка | Мокрая очистка | Скрубберы с орошаемой насадкой | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 300 Па | 65-85% |
| Средняя очистка | Мокрая очистка | Турбулентные промыватели с каплеуловителем | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 2000-2500 Па | 95-98% |
| Средняя очистка | Мокрая очистка | Трубы Вентури с каплеуловителем | Любая сухая пыль, кроме волокнистой | 2500 Па | 90-99% |
| Тонкая очистка | Тканевая очистка | Рукавный фильтр | Любая, кроме влажной и слипающейся | 1000-1500 Па | 95-98% |
| Тонкая очистка | Электрическая очистка | Сухие электрофильтры | Кроме волокнистой, влажной, слипающейся | 300 Па | 95-98% |
| Тонкая очистка | Электрическая очистка | Мокрые электрофильтры | Любая, кроме волокнистой | 300 | 95-98% |
Энергосбережение в аспирации
Для очистки отсасываемого воздуха используются системы фильтрующих установок. В зависимости от состава пыли и её объёма, используются разнообразные фильтрующие системы (продувающим воздухом, сжатым воздухом, вибрации, оседание, рукавные, электрофильтры и т.д.) и различные материалы фильтров (игольно-набивной нетканый материал, ткань, полотно-начес, сетчатый и т.д.).
В зависимости от осаждения пыли подбирается выгрузные устройства (шнеки, камеры, емкости и т.д.). В случае качественной и эффективной очистки воздуха иногда рассматривается обратный отвод воздуха в помещение, что существенно экономит энергию.
Пуско-наладка аспирационной системы
Зачастую приходится сталкиваться с системами аспирации, которые не прошли полноценную пуско-наладку. Как система была собрана, так они и была запущена и сдана в эксплуатацию. Воздух идет так, как ему легче, поэтому какие-то отсосы работают хорошо, какие-то недостаточно, какие-то просто «стоят».
Выполнение пуско-наладки – это трудоемкий и сложный процесс. Но эта работа оправдывает себя.
Первым шагом наладки системы аспирации является определения объемов воздуха, проходящего по воздуховоду.
1. Для этого в воздуховоде делают отверстия для замера (правильный проект учитывает в системе воздуховодов люки для замеров, в противном случае простой замер воздуха выливается в некоторую проблему, поскольку резать отверстия в черной стали толщиной несколько миллиметров на большой высоте не так легко). Для замера выбирают прямой участок (4-5 диаметров до и 2-3 после).
2. Устанавливают микроманометр в горизонтальной плоскости, выбирают коэффициент, учитывающий угол наклона микроманометра.
3. Замеряют диаметр воздуховода, рассчитывают площадь воздуховода.
4. Определяют количество точек замера в одном сечении (для воздуховода д300 мм таких точек должно быть 6).
5. Далее замеряется скоростной напор.
Если в одной и той же точке показания сильно отличаются, выполняют четыре повторения. Далее высчитывается средник замер. По динамическому напору высчитываем скорость воздуха в воздуховоде. Умножаем площадь сечения на скорость и получаем расход воздуха.
Определение качества работы местного отсоса
Это можно сделать тремя путями:
– с помощью визуального наблюдения с помощью дыма;
- с помощью замеров скорости струи;
- с помощью замеров величины разряжения или давления.
Проектирование, монтаж и наладка аспирационных установок производится специалистами ООО "ИПЦ "ВЕКОТЕХ" на предприятиях по хранению и переработке зерновых продуктов, кирпичных заводах, металлообрабатывающих предприятиях и т.д. Проектирование включает в себя сбор исходных данных, расчет аспирационных сетей, прорисовку планов и разрезов. Производится расчёт аспирационной установки с подбором необходимого по производительности оборудования (вентиляторов, пылеотделителей), составление плоскостной схемы со спецификацией воздуховодов и экологическими характеристиками. При проектировании, монтаже и наладке должны соблюдаться все нормативные требования. По окончании работ долны быть выполнены наладочные работы, результатом которых является паспортизация систем аспирации, при которой на каждую систему аспирации выдается паспорт. Ввиду частого отсутствия пуско-наладочных работ у конкурентов и технического непонимая ее важности, наша компания выполняет паспортизацию систем аспирации и вентиляции за отдельную плату.