Аспирационных систем, что это?

Системы аспирации воздуха на производстве — что это такое?

Повышенная запыленность воздуха относится к основным вредным и опасным производственным факторам для многих промышленных предприятий. Чтобы исключить негативное воздействие пыли на здоровье персонала, а также для улучшения технологических процессов, на объекте должна работать аспирационная система. Она обеспечивает очистку воздуха от пыли и приводит его качественные показатели в соответствие с нормативными требованиями.

Компания «Акрукс-Про» осуществляет проектирование и монтаж систем аспирации воздуха для промышленных предприятий любых отраслей. Мы имеем большой опыт реализации крупных проектов любого уровня сложности. Благодаря квалификации наших специалистов, использованию передового оборудования и комплектующих мы обеспечиваем изготовление аспирационных систем, рассчитанных на многолетнюю службу с сохранением высоких показателей эффективности.

Назначение и необходимость аспирации

Аспирация представляет собой процесс удаление из воздуха в помещении пыли, волокон, тумана и других взвесей. Она должна выполняться на производственных объектах предприятий таких отраслей, как:

  • деревообрабатывающее производство;
  • целлюлозно-бумажная промышленность;
  • дробильное производство;
  • горно-обогатительная промышленность;
  • пищевая промышленность;
  • металлообработка, машиностроение;
  • другие сферы производства, для которых характерно повышенное пылевыделение при протекании технологических процессов.

Монтаж систем аспирации воздуха предусматривается для производственных помещений с интенсивным пылевыделением. На таких объектах возможностей местной вытяжной вентиляции недостаточно для быстрого удаления загрязненного воздуха и его полноценной очистки.

Эффективная аспирационная система на производстве позволяет поддерживать условия труда, отвечающие нормативным требованиям, что дает эффект в снижении профзаболеваемости и несчастных случаев. Аспирация позволяет повышать уровень пожарной и взрывобезопасности многих производственных объектов. Кроме того, она создает условия для нормального протекания технологических процессов и снижения вредных выбросов в атмосферу.

Как работает аспирация

Система аспирации обеспечивает всасывание воздуха непосредственно в зоне загрязнения путем создания значительного разрежения и его фильтрацию с последующим отведением в атмосферу или возвратом в помещение. Удаление загрязненных воздушных масс обеспечивается по отдельным воздуховодам, которые проложены со значительным углом наклона. Такой способ прокладки позволяет предотвратить образование застойных зон, в которых могли бы скапливаться загрязнения.

Принцип работы установок

Аспирационная установка — это комплекс оборудования, в состав которого входят:

  • устройство воздухозабора (местный отсос) — в качестве устройства воздухозабора применяются зонты, бортовые отсосы, укрытия;
  • вентилятор в системе аспирации — должен обладать высокой мощностью для создания необходимого уровня разрежения;
  • оборудование для фильтрации, с помощью которого осуществляется отделение загрязнений из состава воздуха — в качестве такого оборудования применяют циклоны, фильтры пылеуловители и т. д.;
  • накопитель отходов — емкость, в которой загрязнения накапливаются для последующего удаления.

Система аспирации пыли работает в тесной интеграции с вентиляционной системой. Приточная вентиляция должна обеспечить достаточную подачу свежего воздуха для замещения объема отводимых загрязненных воздушных масс.

Виды систем аспирации

В зависимости от конструктивного исполнения аспирационные системы вентиляции подразделяются на два типа: моноблочные и модульные.

Моноблочная аспирационная установка

Моноблочная аспирационная установка — это агрегат, который объединяет все компоненты системы и комплектуется на заводе-изготовителе. Оборудование поставляется с заданными характеристиками, поэтому для оснащения определенного объекта необходимо подобрать модель с подходящими характеристиками. К плюсам этого вида аспирационных систем относят:

  • небольшую, по сравнению с модульной установкой цену;
  • простоту монтажа и подключения;
  • компактные размеры;
  • готовность к эксплуатации.

Обычно моноблоки — это малые аспирационные установки, рассчитанные на обслуживание производственных объектов с относительно небольшим объемом пылевыделения. Поскольку установка поставляется в готовом комплекте, бывает сложно подобрать оборудование, характеристики которого соответствуют конкретному объекту. Несоответствие характеристик может негативно сказываться на показателях эффективности оборудования.

Модульная аспирационная система

Модульная аспирационная система проектируется конкретно под определенный объект, с учетом его индивидуальных параметров:

  • объема обсуживаемых помещений;
  • происходящих там технологических процессов;
  • качества воздушной среды, состава загрязнителей и т. д.

Благодаря этому достигается высокий уровень эффективности аспирационной системы. Она соответствует производственному объекту, на котором установлена, обеспечивает качественную очистку без перерасхода электроэнергии. Этот тип аспирационных систем подходит для средних и крупных промышленных предприятий, для которых использование моноблоков нецелесообразно. К минусам относится довольно высокий уровень капитальных расходов на проектирование и монтаж, сложность работ по внедрению и увеличенные сроки ввода в эксплуатацию.

Кроме того, системы аспирации воздуха классифицируют по развиваемому вентилятором напору на следующие классы:

  • низконапорные — уровень напора до 7,5 кПа;
  • средненапорные — напор в диапазоне от 7,5 кПа до 30 кПа;
  • высоконапорные — напор более 30 кПа.

Оборудование очистки от пыли

К ключевым элементам устройства системы аспирации можно отнести оборудование для очистки отводимых воздушных масс от пыли. Оно должно обеспечивать достаточную степень очистки воздуха от загрязняющих компонентов, характерных для этого производственного помещения. От характеристик этих устройств зависит соответствие аспирационной системы экологическим нормам, а также возможность использования замкнутого цикла с возвратом очищенного воздуха в помещение.

Самыме распространенныме виды оборудования воздухоочистки:

  • циклоны;
  • гравитационные фильтры-пылеуловители;
  • рукавные фильтры-пылеуловители.

Циклоны

Циклон — самый старый и очень распространенный тип устройств очистки воздуха. Воздух подается в циклон вентилятором и, проходя через такую установку, за счет ее внутренней формы закручивается в вихревые потоки вокруг оси аппарата. В результате действия центробежных сил более тяжелые, по сравнению с воздухом, частицы загрязнителей осаждаются на стенках циклона и под действием вторичного потока отправляются в пылеуловитель. Эти аппараты обладают достаточной степенью эффективности очистки. Они надежны, отличаются неприхотливостью и простотой в техобслуживании.

Циклон обеспечивает очистку воздушных масс от пыли различного состава и других твердых взвесей фракции от 5 мкм. Если в составе воздуха присутствует мелкодисперсная пыль, то такой аппарат не сможет обеспечить достаточно эффективную очистку. Недостатком циклона можно назвать и высокий уровень аэродинамического сопротивления, что повышает требуемую мощность вентилятора.

Гравитационные фильтры-пылеуловители

Гравитационный пылеуловитель предусматривает осаждение пыли из воздушных потоков, которые проходят в корпусе аппарата в горизонтальном направлении. Осаждение происходит под действием силы тяжести загрязняющих частиц, которые скапливаются в бункере. Часто внутренняя камера аппарата разделена на несколько отсеков, что повышает эффективность очистки.

Фильтры гравитационного типа очищают воздух только от крупнодисперсных частиц пыли. Кроме того, существуют ограничения по составу загрязняющих примесей, поскольку возможно осаждение только достаточно тяжелых частиц. Фильтры этого типа отличаются небольшой эффективностью, поэтому часто они применяются для грубой первичной очистки воздуха.

Рукавные фильтры-пылеуловители

Рукавный фильтр-пылеуловитель — оборудование для системы аспирации высокой производительности. Он позволяет очищать значительные объемы воздуха в единицу времени. При этом такие аппараты справляются с отделением загрязнений самого разного состава.

В корпусе аппарата находятся каналы, через которые подается загрязненный воздух. Внутри каналов проложены рукава очистки из специальной ткани или нетканого материала, которые выполняют функцию элементов очистки. Воздух проходит через материал рукава, а частицы пыли и других загрязнителей задерживаются в нем. Периодически выполняется очистка рукавов специальными методами, в результате чего пыль оседает в бункере. Благодаря этому восстанавливается пропускная способность оборудования.

Эффективность очистки рукавных фильтров может достигать 99,9% даже при самом сложном составе загрязняющих примесей, включая частицы мелких фракций, липкие и влажные загрязнители. С другой стороны, это самые дорогие и сложные в обслуживании аппараты.

Проектирование системы аспирации

Эффективность работы системы аспирации воздуха на производстве зависит от профессионального проектирования. При разработке проекта определяются требуемые характеристики оборудования, определяется конфигурация системы, подбирается оборудование.

Проектирование аспирационной системы осуществляется на основе предварительного обследования объекта, изучения технологических процессов, которые протекают на производстве. Это позволяет получить необходимый объем информации для составления ТЗ на проект. К числу важных параметров относится объем выделяемых в воздух загрязнений и состав загрязнителей, требуемый воздухообмен, характеристики имеющейся или проектируемой вентиляционной системы, температурные и другие условия в производственном помещении.

На основании полученных данных проводится расчет требуемой производительности основных элементов системы — вентилятора, оборудования для очистки воздуха. При расчете мощности вентилятора обязательно закладываются потери напора в воздуховодной сети. Их величина может составлять от 15 до 30% в зависимости от протяженности, типа воздуховодов, конфигурации сети, а также от качества герметизации при монтаже. Расчет производительности вентилятора без учета потерь напора — распространенная ошибка. Она приводит к тому, что мощность установленной системы оказывается недостаточной для полноценного отведения.

При проектировании определяется оптимальный тип аспирационной установки для конкретного предприятия. Моноблочные системы применяют, если характеристики какой-либо модели такой установки подходят для обеспечения потребностей производственного объекта в отведении загрязненного воздуха. Устройство аспирационной системы модульного типа предусматривается при невозможности оснащения объекта моноблочной установкой. В этом случае отдельно рассчитываются требуемые характеристики каждого модуля. После этого производится подбор оборудования, разрабатывается схема компоновки и техническое описание аспирационной системы.

Также на стадии проектирования разрабатывается схема аспирационных воздуховодов. Определяется оптимальный маршрут их прокладки, рассчитывается угол наклона, тип применяемых воздухозаборных устройств и их размещение на объекте.

Монтаж системы аспирации

После утверждения разработанного проекта системы аспирации осуществляется подбор и поставка оборудования и комплектующих для ее монтажа. Оборудование устанавливается на объекте в соответствии со схемой компоновки.

Особое значение имеет правильный монтаж воздуховодов системы вентиляции и аспирации воздуха. Особенность аспирационных воздуховодов заключается в том, что они работают с повышенными нагрузками. Поэтому их изготавливают из стального листа толщиной 1,2–5 мм. Толщина стенок фасонных частей сети берется на 1 мм больше по сравнению с толщиной стенок самих воздуховодов.

Крепление воздуховодов системы аспирации разрешается проводить только на кронштейнах или цепях, использование подвесов не допускается. Интервал крепления зависит от сечения труб воздуховодов. При диаметре до 400 мм кронштейны должны устанавливаться не реже, чем через каждые 4 метра. При монтаже воздуховодов диаметром свыше 400 мм установка кронштейнов может выполняться с шагом не более 3 метров. Соблюдение этих требований позволяет обеспечивать достаточную степень жесткости линий воздуховодной сети.

Учитывая принцип работы аспирационной установки, воздуховоды должны монтироваться под уклоном, угол которого определяется скоростью перемещения воздушных масс. Например, угол до 60° предусматривается для систем, в которых воздушные массы перемещаются со скоростью около 45 м/с. При скорости воздуха в 20 м/с потребуется угол наклона воздуховодов в 60°. В свою очередь, скорость движения воздуха определяется исходя из состава загрязняющих примесей. Для удаления сухой пыли можно предусматривать небольшую скорость перемещения. Для отделения пыли, содержащей липкие и влажные частицы скорость потока должна быть максимальной.

В связи с назначением аспирационной установки, на стенках воздуховодов, даже при соблюдении требуемого угла наклона, образуются отложения, что приводит к снижению пропускной способности сети. Это снижает эффективность работы системы, повышает нагрузку на вентилятор и ускоряет его износ. Кроме того, элементы воздуховодов изнашиваются значительно быстрее, по сравнению с вентиляционными. Поэтому при монтаже необходимо предусмотреть упрощение сборки и разборки трубопровода для ремонта или очистки. Учитывая это требования, при монтаже воздуховодов целесообразно применять быстроразъемные соединения. Обычные фланцевые соединения осложняют разборку трубопровода и быстро изнашиваются при частом выполнении таких работ. Внутри воздуховодов могут размещаться специальные вкладыши из бумаги или пленки, которые упрощают очистку.

Нарушения в работе аспирации и их причины

Сбои и нарушения в работе системы аспирации воздуха обычно возникают в результате следующих причин:

  • ошибок в проектировании системы;
  • нарушений технологии монтажа;
  • несоблюдения требований по техобслуживанию, что вызывает износ оборудование и загрязнение системы.

Одной из распространенных проблем является быстро загрязнение воздуховодов. Если их приходится чистить слишком часто, это означает, что скорость перемещения воздуха в них слишком мала. Это может быть связано с ошибками в проектировании, например, с подбором недостаточно мощного вентилятора. Также причиной может быть плохо продуманная схема сети воздуховодов. В частности, слишком быстрое засорение возможно в тех случаях, когда присутствуют участки с недостаточным уклоном трубы, имеется большое количество колен и других зон с повышенным аэродинамическим сопротивлением.

При нарушениях технологии монтажа и регламента технического обслуживания аспирационной системы, часто возникают повышенные потери напора. Причиной обычно оказывается разгерметизация воздуховодов. В результате снижается производительность системы, и она не справляется с пылеудалением. Также аналогичный эффект возникает, если для комплектации подобран вентилятор недостаточной мощности, не рассчитанный на нормальные потери напора.

Распространенная ошибка проектирования аспирации воздуха на производственных объектах заключается в ее несогласованности с вентсистемой. Например, поступление свежего воздуха в помещение может быть значительно ниже объема отводимых за то же время воздушных масс. В результате создается разрежение, что ухудшает условия труда и может способствовать росту профзаболеваний. В некоторых случаях такие условия работы негативно отражаются на технологических процессах.

Любые проблемы, которые возникают при эксплуатации аспирационного оборудования, требуют больших затрат на ремонт и восстановление. Поэтому важно доверять внедрение систем профессионалам. Компания «Акрукс-Про» выполняет весь комплекс работ — от разработки проекта до пусконаладки. Проектирование и монтаж проводятся со строгим соблюдением СНиП и ГОСТ. Внедряемые нами системы комплектуются только передовым оборудованием, рассчитанным на эффективную и долговечную работу. Благодаря этому на объектах заказчиков обеспечивается стабильное и эффективное отведение загрязненного воздуха с его полноценной очисткой. Также мы оказываем услуги по техническому обслуживанию систем аспирации, что позволяет поддерживать их характеристики на высоком уровне много лет и предотвращать неисправности.

Работа качественной аспирационной системы напрямую связана с экономией энергии. Каким образом? Цеха, которые не оснащены таким оборудованием, вынуждены просто проветривать помещение. Иначе пыль будет сильно забивать дыхательные пути работников и мешать работе. Рабочие же будут часто болеть. Сильные же испарения, скажем, лакокрасочных веществ, клеев и растворителей вредят метаболизму организма.

Человек, который работает в плохих условиях, обязательно уже через пару недель начнет чувствовать неприятную слабость. То есть оставлять помещение с загрязненным воздухом нельзя. Проветривание кажется дешевым способом решить проблему. Но на деле это обойдется намного дороже. В холодные сезоны за пределы помещения ежечасно выбрасываются буквально на ветер миллионы джоулей энергии, которая тратилась на отопление помещения и на разные этапы производства. Система же очистки позволяет:

  • Экономить энергию на отопление благодаря системе аспирации;
  • Обеспечивать работающих людей нормальными условиями работы;
  • Беречь оборудование за счет отбора пыли из воздуха;
  • Возвращать очищенный воздух обратно в помещение;
  • Удалять не только мелкую стружку, но и микрочастицы древесной и прочей пыли.

Измельченные отходы деревообработки должны обязательно удаляться из атмосферы. Тем более, что современные установки способны улавливать частицы размером до 5 микрометров. Некоторые системы способны обеспечить очищение атмосферы от пыли на 99%, выдавая на выходе практически чистый воздух.

Из чего состоит аспирационная система

Основу системы составляют:

  • Пылевой вентилятор. Он является важнейшей деталью конструкции. Если он не сможет обеспечить достаточное нагнетание воздуха и высокое температурное давление, то очистка будет не эффективной. Для его эффективной работы достаточно среднего давления воздуха. Это условие дает возможность производителям упрощать конструкции, и, соответственно, делать их более дешевыми. Температурный диапазон его работы для большинства моделей варьируется от -40*С до +40*С.
  • Пылеуловитель, который еще называют циклонным устройством, это емкость определенной формы. Центральная цилиндрическая часть создает циклон при подаче воздуха. Под действием центробежной силы частицы оказываются возле стенок цилиндра. Верхняя его часть имеет отверстие для выхода очищенного воздуха. Однако силы этого вертикального потока не хватает, чтобы преодолеть силу тяжести частиц и их круговая инерция постепенно направляет их вниз. Нижняя часть детали имеет форму усеченного конуса. Она позволяет выводить пыль в определенное место.
  • Вентиляционный зонт, это, пожалуй, наиболее простой элемент конструкции. Он состоит из крышки и отверстий для вывода воздуха. Эта конусная или пирамидальная крышка обеспечивает защиту от атмосферных осадков. Попадание капель дождя в систему нежелательно.
  • Помимо прочего система может содержать дополнительные фильтры. Они делятся по классам и имеют три основных уровня очистки: грубой, средней и тонкой. Фильтры для предприятий отличаются от бытовых и рассчитаны на большие пылевые нагрузки.

Скорости движения газа в вихревом пылеуловителе имеют определенный диапазон. Он зависит от геометрических параметров улавливающей емкости. Поэтому важно при заказе системы указать размеры помещения и предполагаемую степень загрязнения воздуха.

Системы аспирации

Ни одно производство не обходится без систем очистки воздуха. Эти конструкции очищают производственную атмосферу от стружки, пыли и испарений, которые выделяются при работе с различными материалами. Гигиенические среднесменные показатели должны быть в пределах нормы, иначе это негативно скажется на самочувствии работающих людей в помещении. Поэтому системы аспирации обязательны и оснащены многими полезными дополнениями.

Особенности работы конструкции

Производственный фильтр бывает рукавного типа. Рукавные фильтры могут быть или эллиптической или круглой формы. Именно их применение желательно в сильно запыленных помещениях. Делаются они из полиэстера или полипропилена. Отличительной их способностью является работа при очень высоких для мастерских температурах. Они способны выдерживать свыше +200 С без ухудшения качества работы.

Воздух может содержать огромное количество пылевых частиц, даже до 100г/м3. Это равносильно очень крепкому туману. Однако на выходе он будет очищен до 10мг/м3. То есть по этим цифрам видно, что фильтр может очистить сильно загрязненный воздух до 99,99% чистоты. Это очень высокий показатель, если учесть непростые условия эксплуатации. Рукавные фильтры очищают только сухой воздух. Их и классифицируют как методы очистки атмосферы сухого типа.

Установка с фильтром монтируется с пылевым накопителем. Эта конструкция может применяться как для простых систем очистки воздуха, так и для очень масштабных, в которых присутствует сложная система разветвления воздушных каналов и мощный вентилятор.

Центральный накопитель оснащен системой контроля наполнения частицами. Благодаря нему собранная пыль, которая еще недавно была в воздухе, не попадает обратно в атмосферу. Он может быть огромным, до 150 кубических метров. Миниатюрной считается емкость до 30 метров кубических. Даже такие размеры промышленной установки весьма впечатляют. Также он имеет защиту от взрывов и пожаров.

Конструкция может управляться автоматически. Это повышает не только контроль над безопасностью ее работы, но и является экономически выгодным методом управления системой. Однако, в любом случае, возможно и ручное управление. Особенно ценными в автоматизации являются контроль загрузки пылевого накопителя и автоматизированная защита от перезаполнения. Также система осуществляет автоматическую очистку чистящих элементов, которые загрязняются в процессе работы. Прежде чем приступить к установке, компания, которой заказали систему, делает 3D-план предприятия или дома. Затем каждый нюанс и специфические детали обсуждаются с владельцем предприятия или его инженерами. Системы аспирации выполняются с учетом конструкции помещений.

Особенности конструкции

Основными конструктивными элементами являются:

  • Вентилятор, для создания воздушного потока, вместе с которым и удаляются загрязненные воздушные массы.
  • Труба, для транспортировки загрязненного воздуха к месту очистки и утилизации.
  • Фильтрующий элемент, удаляющий из воздуха различные твердые частицы, взвесь и газы.
  • Улавливающее устройство. В зависимости от места применения в качестве таких устройств могут выступать вытяжные зонты или отсосы, которые расположены непосредственно в местах загрязнений.

Одним из главных элементов в аспирационных установках является транспортный воздуховод. Он изготавливается по спирально-навивной технологии, внешне, чем-то напоминающий шланг домашнего пылесоса. В отличие от пылеудаляющей вентиляции, воздуховоды для систем аспирации делают сильнонаклоненными. Это делается для того, чтобы они меньше забивались твердыми взвесями в воздушных массах.

Моноблочные системы аспирации

При всей простоте принципа действия существуют различные способы его реализации. Наибольшее распространение получила моноблочная схема, при которой у каждого рабочего места, загрязняющего воздух, установлены устройства пылеудаления. Они бывают стационарными или передвижными. Такая аспирация — это аналог уже упомянутого пылесоса со своим бункером, подлежащим регулярной чистке, собственным вентилятором (воздушным насосом) и недлинным воздуховодом, который в зависимости от степени мобильности представляет собой гибкий шланг или жестко установленную трубу. Выпускаются моноблоки серийно, чем обусловлена их относительно невысокая стоимость.

Воздуховоды и вентиляционные системы

Для промышленной нагрузки на воздух – поступающее загрязнение, вредящее человеку, используют только системы с аспирацией воздушного потока. Аспирацию обеспечивают части воздуховода, которые выходят через шахту на крышу. От мощности оборудования зависит выбор системы:

  • очистка от пыли;
  • очистка от газов;
  • комплексная очистка от сложных загрязнений.

Каждая система – это цельный механизм, который обеспечивает бесперебойную работу вентиляционных шахт. Очищенный воздушный поток залог здоровья работников предприятия. Избежать выделения вредных веществ на производстве не удастся.

Это естественный процесс, который является издержкой – допустимыми последствиями. Если предотвратить образование пыли и вредных веществ нельзя, тогда необходимо минимизировать их влияние на человеческий организм. Скорость аспирации определяет качество кислорода в помещении.

Незаметно для человека по воздуху перемещаются опасные газы, которые могут накапливаться в легких или оседать в дыхательных путях. Первостепенная задача установленной во время строительства системы – локализация загрязнения.

Сбои в работе воздуховода или застойные зоны являются угрозой для каждого работника. Постоянная работа системы не может быть нарушена. В случае поломки автоматически подключается резервный или переносной воздуховод (запасной вентилятор).

Простые воздуховоды заменяют аспирационную установку только в небольших помещениях. Многоэтажные цехи с помощью простого фильтра или системы естественного проветривания не очищаются. В таких случаях необходимо установить дополнительные вытяжные шкафы с фильтрующими элементами.

Обработка отходов

Что делать с загрязненным воздухом? Просто так выбрасывать его в атмосферу не только неэтично по отношению к жителям прилегающих городских или сельских районов, но и чревато внушительными суммами штрафов, налагаемых на производства, руководство которых не хочет относиться к окружающей среде с должным уважением. Поэтому есть прямой смысл произвести отделение вредных включений. Эта задача решается двумя последовательно включенными в трубопровод устройствами — сепаратором и фильтром.

Собранный «мусор» в некоторых случаях можно использовать для рециклинга, но и тогда следует уменьшить его объем, поэтому его прессуют и собирают в специальные контейнеры.

Итак, если система очистки воздуха состоит из трубопровода, насоса, сепаратора, фильтра и сборника утилизируемых отходов, то это аспирация. Вентиляция — лишь ее часть, обеспечивающая пневматическое транспортирование воздушно-пылевой смеси.

Труба и вентилятор аспирационной системы

Градиент давлений на входе-заборнике и выходе может создаваться уровневой разницей, но нужную скорость потоку все же придает вентилятор, без которого невозможна качественная аспирация. Это, как правило, классическая «улитка» низкого давления (иногда их несколько).

Процесс аспирации

Аспирационное устройство обеспечивает забор воздуха, который загрязнен пылью и вредными веществами. Скорость аспирации зависит от выбранной системы и основных ее комплектующих частей. Установка для быстрой очистки кислорода – это автономная аспирационная и фильтрующая система, которая обеспечивает правильный воздушный поток в помещении.

Аспирация – простой процесс удаления пыли и газа, которые образуются от основного производства.

Вентиляционная система в отдельных частях производственного помещения может отключаться от общей очистительной шахты. Количество клапанов и вентиляторов зависит от степени загрязненности комнаты, в которой находится оборудование или другие устройства. Установка для аспирации исправно работает с постоянным забором воздушных масс с помещения. Контролируется система раз в шесть месяцев в случае экстренных поломок или выхода системы из строя.

Аспирационное устройство входит в воздуховод, который обеспечивает полную фильтрацию воздуха в здании. Скорость аспирации зависит от мощности установленного устройства. От качества воздушных масс зависит самочувствие работников и обслуживающего персонала, который каждый день находится в цеху или на предприятии.

От качества воздушных масс зависит самочувствие работников и обслуживающего персонала, работающих на предприятии

Конструкция системы аспирации воздуха

Любая аспирационная система состоит из трех основных узлов:

  • Вентилятора, который генерирует вытяжное усилие.
  • Системы фильтров, которая собирает промышленные отходы,
  • Блока емкостей, куда «складируется» вся отобранная из воздуха «грязь».

В качестве вентилятора в системах аспирации используется особая установка типа «Циклон», которая генерирует и вытяжное и центробежное усилие. При этом вытяжку воздуха обеспечивает одноименное усилие, а центробежная сила производит первичную, «черновую» очистку, прижимая частицы «грязи» к внутренним стенкам корпуса «Циклона».

В качестве фильтрационных узлов в таких установках используются и внешние кассеты – крышные фильтры, и внутренние рукавные фильтры. Причем рукавные элементы оборудуются системой импульсной очистки, обеспечивающей «стекание» накопленной «грязи» в бункеры.

Кроме того, воздуховоды для систем аспирации деревообрабатывающих предприятий комплектуются еще и уловителями стружки – особыми фильтрами, «собирающими» крупные промышленные отходы. Ведь рукавные фильтры используются лишь для тонкой очистки – они улавливают частицы калибром более одного микрометра.

Подобная комплектация, предполагающая оборудование циклонов и воздуховодов кассетами и системами первичной очистки и фильтрами тонкой доочистки, гарантирует сбор около 99,9 процентов промышленных выбросов даже на самом экологически неблагополучном предприятии.

Однако каждое производство «генерирует» свой тип промышленных отходов, частички которых имеют определенную плотность, массу и агрегатное состояние. Поэтому для успешной работы установки в каждом конкретном случае необходимо индивидуальное проектирование аспирации, базирующееся на физических и химических характеристиках «отходов».

Типовые системы аспирации воздуха

Несмотря на исключительно индивидуальные эксплуатационные характеристики, которыми обладают буквально все схемы аспирации, конструкции подобного рода, все же, можно классифицировать по типу компоновки. И этот метод сортировки позволяет выделить следующие разновидности аспираторов:

  • Установки моноблочного типа, монтируемые без воздуховодов. Как правило, к таким конструкциям относятся прямоточные «Циклоны» различной степени мобильности, монтируемые в относительно безопасных с точки зрения экологии цехах. Основная задача такой установки заключается в отводе загрязнений с вентиляционное окно, с возможной очисткой потока от крупных частичек мусора.
  • Установки модульного типа, блоки которых связываются воздуховодами, движение в которых побуждается отдельными вентиляторами. Кроме того, помимо «Циклонов» такие установки снабжаются еще и промежуточными сепараторами, отделяющими частички промышленных отходов разной массы и плотности. Такой аспиратор, разумеется, стоит намного дороже моноблочного варианта, но 99,9-процентный уровень очистки способна обеспечить только модульная установка. Поэтому на вредных производствах монтируют только такие конструкции.

Кроме того, все системы аспирации можно классифицировать еще и по принципу отвода отфильтрованного потока. И согласно этому принципу сортировки все установки разделяются на:

  • Прямоточные аспираторы, сбрасывающие вытяжной поток за пределы обслуживаемого помещения, цеха или строения.
  • Рециркуляционные аспираторы, которые только фильтруют вытяжной поток, после чего он подается в приточную сеть вентиляции цеха.

С точки зрения безопасности оптимальным вариантом конструкции является прямоточная установка, удаляющие отходы за пределы цеха. А с позиции энергетической эффективности наиболее привлекательным вариантом конструкции является рециркуляционный аспиратор – он возвращает в помещение отфильтрованный и теплый воздух, помогая экономить на отоплении или кондиционировании пространства.

Расчет аспирационных систем

При составлении проекта установки аспирации расчетные работы ведется по следующей схеме:

  • Вначале определяются справочные нормы расхода воздуха. Причем справочные нормы нужно спроецировать на объемы конкретного помещения, принимая во внимание потери давления в каждой точке аспирации.
  • На следующем этапе определяют скорость воздухообмена, достаточную для аспирации частичек промышленных отходов определенного типа. Причем для определения скорости используются все те же справочники.
  • Далее, по предполагаемой концентрации отходов определяют производительность систем фильтрации, делая поправку на пиковые выбросы. Для этого достаточно увеличить справочные показатели на 5-10 процентов.
  • В финале определяют диаметры воздуховодов, напорную силу вентиляторов, расположение каналов и прочего оборудования.

При этом во время расчетов необходимо принимать во внимание не только справочные характеристики, но и индивидуальные параметры, такие как температура и влажность воздуха, продолжительность смены и прочее.

В итоге расчетные работы, проводимые с учетом индивидуальных потребностей заказчика, усложняются практически на порядок. Поэтому за такие работы берутся только самые опытные проектно-конструкторские бюро.

При этом доверяться новичкам или непрофессионалам в данном случае не стоит – вы можете потерять не только оборудование, но и рабочих, после чего предприятие могут закрыть по решению суда, а ответственных лиц, принимавших решение о вводе в эксплуатацию сомнительного оборудования, ждут еще большие неприятности.

Расчет оборудования для удаления загрязнений из воздуха

Даже самая совершенная установка не будет эффективно работать без правильного расчета. Расчет системы аспирации – это сложный процесс, учитывающий множество факторов и условий. Конечно же, проектированием этих устройств должны заниматься исключительно профессионалы, так как для этого требуются знания и опыт.

Важно! Переделка аспирационной системы, в случае неправильного ее расчета, потребует от вас значительных финансовых вложений, поэтому доверяйте расчеты и проектирование исключительно профессионалам.

Если вы самостоятельно решили рассчитать систему аспирации на вашем предприятии, то можно воспользоваться специальным программным обеспечением, коих в интернете насчитывается не один десяток.

Для того чтобы понять насколько сложны расчеты аспирационной системы, можно посмотрев только некоторые факторы, влияющие на данные. Что нужно знать для правильного расчета системы аспирации на конкретном предприятии:

  1. Прежде всего, следует выяснить расход воздуха и потерю давления на каждой точке аспирации. Эти данные можно получить из справочной литературы и нормирующих документов на аспирацию.
  2. Определив все расходы, следует их сложить и полученные данные разделить на объем аспирируемого помещения.
  3. Теперь следует узнать скорость воздуха в системе аспирации для различных видов материалов. Эти данные также можно взять из справочной литературы.
  4. Тип пылеуловителя можно определить при помощи данных о пропускной производительности конкретного пылеулавливающего устройства. Рассчитать это можно сложив расход воздуха во всех точках аспирации, и прибавив к полученному значению 5%.
  5. Произвести расчет требуемого для конкретных условий диаметра воздуховодов. Он определяется по таблице, для каждого участка индивидуально, учитывая расход воздуха и скорость его движения.
  6. Следует спроектировать точное место установки самого вентилятора и выбранного фильтрующего элемента, предусмотреть возможность расположения воздуховодов, с местом для их ревизии. Есть еще несколько очень сложных показателей, о которых рассказывать нет смысла, так как для понимания некоторых процессов нужно непросто инженерное, а специализированное образование.

Совет:
В связи с потребностью в точных данных для производства системы аспирации, настоятельно рекомендуем не заниматься самодеятельностью, а обратиться к профессионалам.

Преимущества при использовании аспирационных установок

Использование аспирационной системы на предприятии имеет свои достоинства:

  • Конструктивная простота и надежность устройств, входящих в систему пылеудаления.
  • Совместимость. Установки аспирации могут работать с любым производственным оборудованием.
  • Экологичность. Предотвращают загрязнение окружающей среды.
  • Улучшение условий труда персонала.

К недостаткам можно отнести довольно большой расход электроэнергии и быстрый износ подвижных частей при длительной работе.

Типы пылеудаляющего оборудования

Большинство промышленных предприятий используют два основных типа аспирационных установок – это модульные или моноблочные.

  • Модульные системы аспирации, которые производят по индивидуальным требованиям заказчика, и, как правило, они состоят из вентиляторов различной производительности, сепараторов и воздуховодов.
  • Моноблочные устройства пылеудаления — это передвижные автономные устройства, которые располагаются в непосредственной близости от места появления загрязнений. Производятся такие аппараты серийно, чем и обусловлена их сравнительно невысокая цена.

Кроме того, аспирационное оборудование может быть либо прямоточным, которое после очистки воздушных масс выбрасывает их в атмосферу, или рециркуляционным, предназначенным для возвращения очищенного воздуха обратно в помещение.

Область применения систем пылеудаления

Аспирационное оборудование является неотъемлемой частью вентиляционных систем на предприятиях:

  • Горнодобывающей отрасли.
  • В металлургии и предприятиях, специализирующихся на металлообработке.
  • В производстве пищевой продукции.
  • На предприятиях химической отрасли и при производстве табачных изделий.
  • На деревообрабатывающих предприятиях и при производстве мебели.

Что такое система очистительной аспирации

На технологических производствах система аспирации устанавливается в обязательном порядке. Законодательными актами предусмотрена ответственность за нарушение правил установки специальных вентиляторов в цехах, в ходе работы которых образуется много пыли или отходов, поднимающихся в воздух.

Аспирационное устройство – это залог здоровья всех работников и защита их дыхательных путей

Задача системы аспирации

На упомянутых предприятиях, именуемых вредным производством, без вентиляции работать невозможно. С удаляемым воздухом крытое замкнутое помещение покидают различные опасные и неприятные примеси. Собственно, именно этот факт вдохновил инженеров увеличить степень очистки, создав прохождению пылевоздушной смеси наиболее благоприятные условия.

Система аспирации — это совокупность технических средств, обеспечивающая удаление взвешенных примесей из рабочих зон производственных помещений с целью снижения их концентрации и воздействия на организм человека, а также их утилизацию. Иными словами, она создается для того, чтобы людям дышалось легко, и вреда окружающей природе фабрика или завод не наносили.

Устройство сетей для аспирации воздуха на производстве

Работа многих промышленных производств сопровождается выбросом большого количества вредных веществ. Чтобы не нанести вред окружающей среде и здоровью человека, такие вещества необходимо своевременно удалять. Обычная вентиляция не справляется с очисткой воздуха в промышленных масштабах, поэтому для этих целей используется аспирация.

Металлургические и химические предприятия, цементные заводы, мельницы и различные цеха во время производственных процессов выделяют огромное количество пыли, грязи, примесей. Аспирация на производстве помогает минимизировать вред, который они наносят, и создать для людей, трудящихся на предприятиях, комфортные условия работы.

Процесс очищения воздуха основывается на создании области низкого давления рядом с источником загрязнения. Благодаря этому пыль и примеси засасываются и не распространяются по атмосфере. Выводятся вредные вещества по специальным воздуховодам. Большой наклон, под которым они располагаются, исключает возникновение зон застаивания внутри конструкции. Эффективность работы очистительной системы определяется по соотношению массы удалённых загрязнений к массе не попавших в систему веществ.

Воздуховод играет основную роль в засасывающей конструкции. Чаще всего его изготавливают из спирально-навивной трубы, внешне напоминающей шланг пылесоса. Иногда встречаются прямошовные конструкции, но они отличаются меньшей эффективностью работы. Кроме воздуховода, система аспирации воздуха включает в себя:

  • Вентиляторы. Необходимы для обеспечения отрицательного давления.
  • Фильтры. Нужны для адсорбирования вредных частиц из воздуха.
  • Ёмкости для аккумулирования пыли. В них собираются все загрязнения.

Устройство аспирации предполагает наличие в конструкции множества разветвлений и поворотов, для создания которых применяются фитинги с резиновыми уплотнителями. Иногда используются муфтовые соединения.

Собранные методом аспирации частицы могут быть переработаны с целью вторичного использования или уничтожения. Однако это требует значительного уменьшения их объёма. Достигается это с помощью опрессовывания и последующего расфасовывания в специальные ёмкости для транспортировки.

Устройство для аспирации воздуха может быть выполнено в виде моноблочной либо модульной системы. Первая подразумевает оснащение пылеудаляющей установкой каждого рабочего места, загрязняющего воздух. Установка может быть как стационарной, так и передвижной. Она комплектуется собственным воздушным насосом, небольшим воздуховодом в виде гибкого шланга либо жёстко зафиксированной трубы и бункером, который нужно регулярно чистить. Её необходимо просто установить на определённое место и подключить к централизованным системам, имеющимся в помещении. Моноблочные конструкции имеют серийное производство, поэтому их стоимость относительно невысока.

Альтернативой моноблочной установке является модульная система. Её устанавливают на крупных предприятиях, характеризующихся сильным загрязнением рабочих пространств, с которым моноблок справиться не может. Такие конструкции не выпускают серийно, а изготавливают индивидуально с учётом условий и задач конкретного предприятия. Прежде чем приступить к изготовлению модульной аспирационной системы, её тщательно проектируют, обращая внимание на характеристики производственного пространства, в котором она будет функционировать, особенности технологических процессов, качества транспортируемой среды и множество других аспектов.

Модульная аспирационная сеть выполняется в виде централизованной системы, включающей набор воздуховодов и всасывающий блок. На предприятиях очень больших размеров могут устанавливаться несколько блоков. Монтируются они таким образом, чтобы отсос и укрытие располагались максимально близко к месту, откуда необходимо удалить загрязнения. При этом установленная конструкция не должна препятствовать сотрудникам в выполнении их непосредственных обязанностей.

Материал, из которого изготавливаются воздуховоды для аспирации воздуха, бывает разным. Факторами, влияющими на его выбор, являются объём и характер вредных веществ, которые будут проходить сквозь него. Самым прочным признаётся чёрный металл, однако стоит он достаточно дорого.

Система аспирации — очищаем воздух на промышленных предприятиях

На сегодняшний день огромное количество производственных процессов проходят с выделением в воздух вредных веществ, пыли, различных взвесей, которые пагубно влияют на оборудование и здоровье персонала.

Раньше, работникам, находившимся в зоне загрязненного воздуха, выдавались средства индивидуальной защиты, которые представляли собой респираторы с обычными фильтрами, но такая защита оказалась малоэффективной. Фильтрующие элементы очень быстро забивались, и работник постоянно отвлекался на их замену. Но в последние время для очистки воздуха на многих предприятиях стали использовать более совершенную систему очистки воздушных масс – систему аспирации.

Система аспирации воздуха – это одна из разновидностей вентиляции, предназначенная для удаления из воздуха с последующей утилизацией различных твердых частиц, взвесей, из рабочих зон производственных помещений. Благодаря высокоэффективной аспирации производственных помещений, существенно снижается концентрация различных загрязнений в воздухе, и соответственно негативное воздействие на организм человека. Благодаря качественной очистке и утилизации загрязнений, существенно улучшилась экологическая обстановка вокруг промышленных предприятий.

Аспирация — это система очистки воздуха на вредных производствах

Производство многих видов продукции связано с образованием пылевых взвесей, мешающих работникам дышать и угрожающих их здоровью. Цементные заводы, дробилки, мельницы, предприятия химической, металлургической промышленности и многих других хозяйственных отраслей столкнулись с проблемой чистоты воздуха в цехах сразу же после их появления.

С пылью и другими опасными загрязнениями пытались бороться, выдавая защитные средства индивидуального назначения (названные респираторами и представляющие собой простейшие дыхательные фильтры), но таковые не отличались высокой эффективностью. В последние десятилетия в развитых производственных компаниях все большую популярность приобретает более действенное средство для создания нормальных условий работы – аспирация. Это слово имеет общий с респиратором латинский корень «спиро», означающий «дыхание».

Учебное пособие: Расчет и выбор аспирационного оборудования

Введение

Местная вытяжная вентиляция играет наиболее активную роль в комплексе инженерных средств нормализации санитарно-гигиенических условий труда в производственных помещениях. На предприятиях, связанных с переработкой сыпучих материалов, эту роль выполняют аспирационные системы (АС), обеспечивающие локализацию пыли в местах её образования. Общеобменная вентиляция до настоящего времени играла вспомогательную роль – обеспечивала компенсацию воздуха, удаляемого АС. Исследованиями кафедры МОПЭ БелГТАСМ показано, что общеобменная вентиляция является составной частью комплекса систем обеспыливания (аспирация, системы борьбы с вторичным пылеобразованием – гидросмыв или сухая вакуумная пылеуборка, общеобменная вентиляция).

Настоящие методические материалы обобщают накопленные знания в области проектирования аспирационных систем и систем централизованной вакуумной пылеуборки (ЦПУ). Применение последних расширяется особенно в производстве, где гидросмыв недопустим по технологическим и строительным соображениям. Предназначенные для подготовки инженеров–экологов методические материалы дополняют курс «Промышленная вентиляция» и предусматривают развитие практических навыков у студентов старших курсов специальности 17.05.09. Эти материалы нацелены на то, чтобы студенты умели:

— определить необходимую производительность местных отсосов АС и насадков ЦПУ;

— выбрать рациональные и надёжные системы трубопроводов с минимальными потерями энергии;

— рассчитать пылевую нагрузку и выбрать эффективные системы очистки запыленного воздуха;

— определить необходимую мощность аспирационной установки и выбрать соответствующие тягодутьевые средства

— и знали:

— физическую основу расчета производительности местных отсосов АС;

— принципиальное отличие гидравлического расчета систем ЦПУ и сети воздуховодов АС;

— конструктивное оформление укрытий перегрузочных узлов и насадков ЦПУ;

— принципы обеспечения надежности работы АС и ЦПУ;

— принципы подбора вентилятора и особенности его работы на конкретную систему трубопроводов.

Методические указания ориентированы на решение двух практических задач: «Расчет и выбор аспирационного оборудования (практическое задание №1), «Расчет и выбор оборудования вакуумной системы уборки пыли и просыпи (практическое задание №2)».

Апробация этих задач осуществлена в осеннем семестре 1994 года на практических занятиях групп АГ-41 и АГ-42, студентам которых составители выражают признательность за выявленные ими неточности и технические погрешности. Внимательное изучение материалов студентами Титовым В.А., Сероштаном Г.Н., Ереминой Г.В. дали нам основание внести изменения в содержание и редакцию методических указаний.

1. Расчет и выбор аспирационного оборудования

Цель работы: определение необходимой производительности аспирационной установки, обслуживающей систему аспирационных укрытий мест загрузки ленточных конвейеров, выбор системы воздуховодов, пылеуловителя и вентилятора.

Задание включает:

А. Расчет производительности местных отсосов (объемов аспирации).

Б. Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе.

В. Выбор пылеуловителя.

Г. Гидравлический расчет аспирационной системы.

Д. Выбор вентилятора и электродвигателя к нему.

Исходные данные

(Численные значения исходных величин определяются номером варианта N. В скобках указаны значения для варианта N = 25).

1. Расход транспортируемого материала

Gм =143,5 – 4,3N, (Gм =36 кг/с)

2. Плотность частиц сыпучего материала

=2700 + 40N, (=3700 кг/м3 ).

3. Исходная влажность материала

= 4,5 – 0,1 N, (%)

4. Геометрические параметры перегрузочного желоба, (рис 1):

h1 =0,5+0,02N, ()

h2 =1+0,02N,

h3 =1–0,02N,

5. Типы укрытий места загрузки ленточного конвейера:

0 – укрытия с одинарными стенками (для четных N),

Д – укрытия с двойными стенками (для нечетных N),

Ширина ленты конвейера B, мм;

1200 (для N=1…5); 1000 (для N= 6…10); 800 (для N= 11…15),

650 (для N = 16…20); 500 (для N= 21…26).

Sж – площадь поперечного сечения желоба.

Рис. 1. Аспирация перегрузочного узла: 1 – верхний конвейер; 2 – верхнее укрытие; 3 – перегрузочный желоб; 4 – нижнее укрытие; 5 – аспирационная воронка; 6 – боковые наружные стенки; 7 – боковые внутренние стенки; 8 – жесткая внутренняя перегородка; 9 – лента конвейера; 10 – торцовые наружные стенки; 11 – торцовая внутренняя стенка; 12 – нижний конвейер

Таблица 1. Геометрические размеры нижнего укрытия, м

Таблица 2. Гранулометрический состав транспортируемого материала

* z =100(1 – 0,15 ).

При N =25

mj , %

mj dj **

232,5

93,75

45,12.

7,92

1,03

0,9

0,45

0,1

Интегральная сумма mj

Таблица 3. Длина участков аспирационной сети

Рис. 2. Аксонометрические схемы аспирационной системы перегрузочных узлов: 1 – перегрузочный узел; 2 – аспирационные патрубки (местные отсосы); 3 – пылеуловитель (циклон); 4 – вентилятор

2. Расчет производительности местных отсосов

В основу расчета необходимого объема воздуха, удаляемого из укрытия, положено уравнение воздушного баланса:

(1)

(2)

где – плотность окружающего воздуха (при t0 =20 °С; =1,213 кг/м3 ).

Для укрытия места загрузки конвейера неплотности сосредоточены в зоне контакта наружных стенок с движущейся лентой конвейера (см. рис. 1):

(3)

где: П – периметр укрытия в плане, м; L0 – длина укрытия, м; b – ширина укрытия, м; – высота условной щели в зоне контакта, м.

Таблица 4. Величина разрежения в укрытии (Ру ) и ширина щели ()

Вид транспортируемого материала

Медианный диаметр , мм

Укрытие типа «0»

Укрытие типа «Д»

Ру , Па

, м

Ру , Па

, м

Кусковый

0,03

0,03

Зернистый

0,015

0,015

Порошкообразный

dм < 0,2

0,015

Расход воздуха, поступающего в укрытие по желобу, м3 /с

(4)

где S – площадь поперечного сечения желоба, м2 ; – скорость потока перегружаемого материала при выходе из желоба (конечная скорость падения частиц), определяется последовательно расчетом:

а) скорости в начале желоба, м/с (в конце первого участка, см. рис. 1)

, G=9,81 м/с2 (5)

б) скорости в конце второго участка, м/с

(6)

в) скорости в конце третьего участка, м/с

(7)

– коэффициент скольжения компонентов («коэффициент эжекции») u – скорость воздуха в желобе, м/с.

Коэффициент скольжения компонентов зависит от числа Бутакова–Нейкова*

(8)

и критерия Эйлера

(9)

где d – средний диаметр частиц перегружаемого материала, мм,

(10)

(если окажется, что , следует принимать в качестве расчетного среднего диаметра ; – сумма коэффициентов местных сопротивлений (к.м.c.) желоба и укрытий

(11)

ζвх – к.м.с, входа воздуха в верхнее укрытие, отнесенный к динамическому напору воздуха в конце желоба .

; (12)

Fв – площадь неплотностей верхнего укрытия, м2 ;

* Числа Бутакова–Нейкова и Эйлера являются сутью параметров М и N широко используемых в нормативных и учебно-методических материалах .

B, м

0,5

0,65

0,8

1,0

1,2

Fb , м2

0,2

0,25

0,3

0,45

0,6

Таблица 5. Значения для укрытия типа «Д»

Ψ – коэффициент лобового сопротивления частицы

(13)

β – объёмная концентрация частиц в желобе, м3 /м3

(14)

– отношение скорости потока частиц в начале желоба к конечной скорости потока.

При найденных числах Bu и Eu коэффициент скольжения компонентов определяется для равномерно ускоренного потока частиц по формуле:

(15)

Решение уравнения (15)* можно найти методом последовательных приближений, полагая в качестве первого приближения

(16)

Если окажется, что φ1 <n, величина φ определяется решением квадратного уравнения (получаемого из (15), опуская знаки абсолютной величины и раскрывая скобки):

, (17)

где

(18)

(19)

(20)

Порядок расчета рассмотрим на примере.

1. На основании заданного гранулометрического состава строим интегральный график распределения частиц по крупности (воспользовавшись предварительно найденной интегральной суммой mi ) и находим медианный диаметр (рис. 3) dм = 3,4 мм > 3 мм, т.е. имеем случай перегрузки кускового материала и, следовательно, =0,03 м; Pу =7 Па (табл. 4). В соответствии с формулой (10) средний диаметр частиц .

2. По формуле (3) определяем площадь неплотностей нижнего укрытия (имея в виду, что L0 =1,5 м; b =0,6 м, при В =0,5 м (см. табл. 1)

Fн =2 (1,5 + 0,6) 0,03 = 0,126 м2

3. По формуле (2) определяем расход воздуха, поступающего через неплотности укрытия

Существуют другие формулы для определения коэффициента в т.ч. для потока мелких частиц, на скорости движения которых сказывается сопротивление воздуха .

Рис. 3. Интегральный график распределения частиц по крупности

4. По формулам (5)… (7) находим скорости потока частиц в желобе:

м/с

м/с

м/с

следовательно

n = 4,43 / 5,87 =0,754.

5. По формуле (11) определяем сумму к.м.с. желоба с учетом сопротивления укрытий. При Fв =0,2 м2 по формуле (12) имеем

При h/H = 0,12/0,4 = 0,3,

по табл. 5 находим ζn ep =6,5;

6. По формуле (14) находим объемную концентрацию частиц в желобе

7. По формуле (13) определяем коэффициент лобового сопротивления
частиц в желобе

8. По формулам (8) и (9) находим соответственно число Бутакова–Нейкова и число Эйлера:

9. Определяем коэффициент «эжекции» в соответствии с формулой (16):

И, следовательно, можно пользоваться формулой (17) с учетом (18)… (20):

10. По формуле (4) определяем расход воздуха, поступающего в нижнее укрытие первого перегрузочного узла:

С целью сокращения вычислений положим для второго, третьего и четвертого перегрузочных узлов расход

к2 =0,9; к3 =0,8; к4 =0,7

Результата вычислений заносим в первую строку табл. 7, полагая, что все перегрузочные узлы оборудованы одним и тем же укрытием, расход воздуха, поступающего через неплотности i – го перегрузочного узла, Qн i = Qн =0,278 м3 /с. Результат заносим во вторую строку табл. 7, а сумму расходов Qж i + Qн i – в третью. Сумма расходов , – представляет собой общую производительность аспирационной установки (расход воздуха, поступающего в пылеуловитель – Qn ) и заносится в восьмой столбец этой строки.

Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе

Плотность пыли

Расход воздуха, поступающего в убытие по желобу – Qжi (через неплотности для укрытия типа «О» – Qнi = QH ), удаляемого из укрытия – Qai (см. табл. 7).

Геометрические параметры укрытия (см. рис. 1), м:

длина – L0 ; ширина – b; высота – Н.

Площадь поперечного сечения, м:

а) аспирационного патрубка Fвх = bc.;

б) укрытия между наружными стенками (для убытия типа «О»)

F2 =bH;

в) укрытия между внутренними стенками (для укрытия типа «Д»)

F1 =b1 H;

где b – расстояние между наружными стенками, м; b1 – расстояние между внутренними стенками, м; Н – высота укрытия, м; с – длина входного сечения аспирационного патрубка, м.

В нашем случае, при В = 500 мм, для укрытия с двойными стенками (укрытие типа «Д») b =0,6 м; b1 =0,4 м; С =0,25 м; H =0,4 м;

Fвx =0,25 0,6 =0,15 м2 ; F1 =0,4 0,4 =0,16 м2 .

Средняя скорость воздуха внутри укрытия, м/с:

а) для укрытия типа «Д»

(21)

б) для укрытия типа «0»

=(Qж +0,5QH )/F2 . (22)

Скорость входа воздуха в аспирационную воронку, м/с:

= Qа /Fвх (23)

Диаметр наиболее крупной частицы в аспирируемом воздухе, мкм:

(24)

По формуле (21) или по формуле (22) определяем скорость воздуха в укрытии и результат заносим в строку 4 табл. 7.

По формуле (23) определяем скорость входа воздуха в аспирационную воронку и результат заносим в строку 5 табл. 7.

По формуле (24) определяем заносим результат в строку 6 табл. 7.

Таблица 6. Массовое содержание частиц пыли, зависящее от

Номер фракции j

Размер фракции, мкм

Массовая доля частиц j-й фракции (, %) при , мкм

0…5

16,5

15,5

5… 10

9,5

10… 20

20… 40

40…60

16,5

> 60

Значения соответствующие расчетной величине (или ближайшему значению) выписываем из столбца таблицы 6 и результаты (в долях) заносим в строки 11…16 столбцов 4…7 табл. 7. Можно использовать и линейную интерполяцию значений таблицы, но следует иметь в виду, что в результате получим, как правило, и потому нужно скорректировать максимальное значение (чтобы обеспечить ).

Определение концентрации пыли

Расход материала – , кг/с (36),

Плотность частиц материала – , кг/м3 (3700).

Исходная влажность материала –, % (2).

Объемы аспирации – , м3 /с (). Скорость входа в аспирационную воронку – , м/с ().

Максимальная концентрация пыли в воздухе, удаляемом местным отсосом из i-го укрытия (, г/м3 ),

, (25)

Фактическая концентрация пыли в аспирируемом воздухе

, (26)

где – поправочный коэффициент, определяемый по формуле

, (27)

в которой

, (28)

, (29)

для укрытий типа «Д», для укрытий типа «О»; в нашем случае (при кг/м3 )

,

,

Или при W=W0 =2%

(30)

1. В соответствии с формулой (25) вычисляем .и заносим результаты в 7 строку сводной табл. 7 (заданный расход пыли делим на соответствующее числовое значение строки 3, а результаты заносим в 7 строку; для удобства в примечании, т.е. в столбце 8, проставляем значение ).

2. В соответствии с формулами (27…29) при установленной влажности строим расчетное соотношение типа (30) для определения поправочного коэффициента , значения которого заносим в строку 8 сводной табл. 7.

Пример. По формуле (27) найдем поправочный коэффициент пси и м/с:

,

Тогда

г/м3

Если запыленность воздуха окажется значительной (> 6 г/м3 ), необходимо предусмотреть инженерные способы по уменьшению концентрации пыли, например: гидроорошение перегружаемого материала, уменьшение скорости входа воздуха в аспирационную воронку, устройство осадительных элементов в укрытии или применение местных отсосов – сепараторов . Если путем гидроорошения удается увеличить влажность до 6% то будем иметь:

,

(31)

При =3,007, , =2,931 г./м3 и в качестве расчетного соотношения для используем соотношение (31).

3. По формуле (26) определяем фактическую концентрацию пыли в I-м местном отсосе и результат заносим в строку 9 табл. 7 (значения строки 7 умножаются на соответствующие i-му отсосу – значения строки 8).

Определение концентрации и дисперсного состава пыли перед пылеуловителем

Для выбора пылеулавливающей установки аспирационной системы, обслуживающей все местные отсосы, необходимо найти усредненные параметры воздуха перед пылеуловителем. Для их определения используются очевидные балансовые соотношения законов сохранения массы, транспортируемой по воздуховодам пыли (полагая, что осаждение пыли на стенках воздуховодов пренебрежимо мало):

(32)

Для концентрации пыли в воздухе, поступающем в пылеуловитель, имеем очевидное соотношение:

, (33)

Имея в виду, что расход пыли j-и фракции в i – м местном отсосе

, (34)

массовое содержание этой фракции перед пылеуловителем

, (35)

Очевидно, что

(36)

1. Перемножая в соответствии с формулой (32) значения строки 9 и строки 3 табл. 7, находим расход пыли в i – м отсосе, а его значения заносим в строку 10. Сумму этих расходов проставим в столбце 8.

Рис. 4. Распределение частиц пыли по крупности перед входом в пылеуловитель

Таблица 7. Результаты расчетов объемов аспирируемого воздуха, дисперсного состава и концентрации пыли в местных отсосах и перед пылеуловителем

2. Умножая значения строки 10 на соответствующие значения строк 11…16, получим в соответствии с формулой (34) величину расхода пыли j-ой фракции в i-м местном отсосе. Значения этих величин заносим на строках 17…22. Построчная сумма этих величин, проставляемая в столбце 8, представляет расход j-ой фракции перед пылеуловителем, а отношение этих сумм к общему расходу пыли в соответствии с формулой (35) является массовой долей j-ой фракции пыли, поступающей в пылеуловитель. Значения проставляются в столбце 8 табл. 7.

3. На основании вычисленных в результате построения интегрального графика распределения пылевых частиц по крупности (рис. 4) находим размер пылевых частиц, мельче которых в исходной пыли содержится 15,9% от общей массы частиц (мкм), медианный диаметр (мкм) и дисперсию распределения частиц по крупности: .

Наиболее широкое распространение при очистке аспирационных выбросов от пыли получили инерционные сухие пылеуловители – циклоны типа ЦН; инерционные мокрые пылеуловители – циклоны – пробыватели СИОТ, коагуляционные мокрые пылеуловители КМП и КЦМП, ротоклоны; контактные фильтры – рукавные и зернистые.

Для перегрузок ненагретых сухих сыпучих материалов применяются как правило циклоны НИОГАЗ при концентрации пыли до 3 г/м3 и мкм либо рукавные фильтры при больших концентрациях пыли и меньшей её крупности. На предприятиях с замкнутыми циклами водоснабжения используются инерционные мокрые пылеуловители.

Расход очищаемого воздуха – , м3 /с (1,7),

Концентрация пыли в воздухе перед пылеуловителем – , г/м3 (2,68).

Дисперсний состав пыли в воздухе перед пылеуловителем – (см. табл. 7).

Медианный диаметр пылевых частиц – , мкм (35,0).

Дисперсия распределения частиц по крупности – (0,64),

Плотность пылевых частиц – , кг/м3 (3700).

При выборе в качестве пылеуловителя циклонов типа ЦН используются следующие параметры (табл. 8).

аспирационный конвейер воздуховод гидравлический

Таблица 8. Гидравлическое сопротивление и эффективность циклонов

Параметр

Щ-11

Щ-15

ЦН-15у

ОД-24

, мкм – диаметр частиц, улавливаемых на 50% в циклоне с диаметром м при скорости воздуха , динамической вязкости воздуха Па с и плотности частиц кг/м3

3,65

4,5

6,0

8,5

, м/с – оптимальная скорость воздуха в поперечном сечении циклона

3,5

3,5

3,5

4,5

Дисперсия парциальных коэффициентов очистки –

0,352

0,325

0,352

0,308

Коэффициент местных сопротивлений циклона, отнесенный к динамическому напору воздуха в поперечном сечении циклона, ζц :

для одного циклона

для группы из 2-х циклонов

для группы из 4-х циклонов

Допустимая концентрация пыли в воздухе, выбрасывании в атмосферу, г/м3

при м3 /c (37)

при м3 /c (38)

Где коэффициент, учитывающий фиброгенную активность пыли, определяется в зависимости от величины предельно допустимой концентрации (ПДК) пыли в воздухе рабочей зоны:

ПДК мг/ м3

2…4

4…6

0,3

0,6

0,8

1,0

Требуемая степень очистки воздуха от пыли, %

(39)

Расчетная степень очистки воздуха от пыли, %

(40)

где – степень очистки воздуха от пыли j-й фракции, % (пофракционная эффективность – принимается по справочным данным ).

Дисперсный состав многих промышленных пыли (при 1< <60 мкм) как и пофракционная степень их очистки и инерционных пылеуловителю подчиняется логарифмически нормальному закону распределения, и общая степень очистки определяется по формуле :

, (41)

в которой

, (42)

где – диаметр частиц, улавливаемых на 50% в циклоне диаметром Дц при средней скорости воздуха в его поперечном сечении ,

, (43)

– динамический коэффициент вязкости воздуха (при t=20 °С, =18,09–10–6 Па–с).

Интеграл (41) не разрешается в квадратурах, и его значения определяются численными методами. В табл. 9 приведены значения функции найденные этими методами и заимствованные из монографии .

Нетрудно установить, что

, , (44)

Где

, (45)

это интеграл вероятности, табличные значения которого приведены во многих математических справочниках (см., напр., ).

Порядок расчета рассмотрим на конкретном гримере.

1. Допустимая концентрация пыли в воздухе после его очистки в соответствии с формулой (37) при ПДК в рабочей зоне 10 мг/м3 ()

, г/м3

2. Требуемая степень очистки воздуха от пыли по формуле (39) составляет

Такая эффективность очистки для наших условий ( мкм и кг/м3 ) может быть обеспечена группой из 4-х циклонов ЦН-11

3. Определим необходимую площадь поперечного сечения одного циклона:

м2

4. Определяем расчетный диаметр циклона:

м

Выбираем ближайший из нормированного ряда диаметров циклонов (300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000 мм), а именно м.

5. Определяем скорость воздуха в циклоне:

м/c

6. По формуле (43) определим диаметр частиц, улавливаемых в этом циклоне на 50%:

мкм

7. По формуле (42) определяем параметр X:

Полученный результат, основанной на методике НИОГАЗ, предполагает логарифмически нормальный закон распределения пылевых частиц по крупности. Фактически дисперсный состав пыли, в области крупных частиц (> 60 мкм), в аспирируемом воздухе для укрытий мест загрузки конвейеров отличается от нормально–логарифмического закона. Поэтому расчетную степень очистки рекомендуется сопоставить с расчетами по формуле (40) либо с методикой кафедры МОПЭ (для циклонов), основанной на дискретном подходе к достаточно полно освещенной в курсе «Механика аэрозолей».

Альтернативный путь определения достоверной величины общей степени очистки воздуха в пылеуловителях заключается в постановке специальных экспериментальных исследований и сравнении их с расчетными, что мы рекомендуем для углубленного изучения процесса очистки воздуха от твердых частиц.

9. Концентрация пыли в воздухе после очистки составляет

г/м3 ,

т.е. меньше допустимой.

Аспирация (вентиляция)

У этого термина существуют и другие значения, см. Аспирация.

Аспирация (обеспыливающей вентиляции) предназначена для удаления запыленного воздуха из-под укрытий транспортно-технологического оборудования и рабочей зоны. Для устранения пылевыделений используются системы аспирации с разветвленной сетью воздуховодов и газоочистным оборудованием. Монтаж и наладка аспирационных установок производится на предприятиях по хранению и переработке зерновых продуктов, кирпичных заводах, карьерах и т. д.

Проектирование систем

Назначением системы аспирации является предотвращение распространения вредных выбросов от источника 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 вредных веществ. Основным отличием данного типа вентиляции от других является большой угол наклона воздуховодов для предотвращения образования застойных зон и высокая скорость воздушного потока. 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

К преимуществам моноблочных систем относят мобильность и автономность. Моноблочность позволяет размещать установку вблизи от источников выделения вредностей и обеспечивает простоту подключения к магистралям центральных систем аспирации. Моноблочный агрегат состоит из вентилятора, сепаратора (фильтра) и ёмкости для отходов, и может быть мобильного или стационарного исполнения.

Модульные системы аспирации

Этот тип системы является более эффективным, модульная 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.

Основные элементы и узлы этой системы:

  • Вентиляторы;
  • воздуховоды;
  • режущие модули;
  • сепараторы;
  • воздушные фильтры;
  • прессы, пресс-контейнеры.

Системы аспирации нашли свое применение в таких отраслях как:

  • Деревообработка;
  • пищевая промышленность;
  • производство порошков и сыпучих материалов;
  • обработка и производство бумажно-картонных изделий.

Потери производительности

Существенная доля производительности снижается за счет наличия неплотностей в системе, создающих потери в 15-30%. Данное явление часто не рассматривается при проведении экспертизы уже эксплуатируемых систем аспирации, или создания проекта. Подбор вентиляторного агрегата производится без учета нормируемых потерь, без перерасчета мощности вентилятора с требуемым запасом.

См. также

  • Пожарный аспирационный извещатель

Примечания

Для улучшения этой статьи желательно?:

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

EACADES – Европейская Ассоциация по очистке воздуха и системам промышленной аспирации

BGI 739-2 — Аспирационные установки и силосные башни для древесной пыли и опилок (на немецком языке). Циркуляр BGHM — Die Berufsgenossenschaft Holz und Metall (Союз производителей оборудования для деревообработки и металлообработки, Германия.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх