Аспирация является наиболее сложной разновидностью вентиляции помещения. Суть аспирации заключается в том, что загрязненный воздух с частичками вредных веществ собирается в одном месте. Система аспирации не дает загрязненному воздуху распространятся по помещению. Основное место использования такого рода вентиляции - столярные цехи, цехи металлообработки
, кирпичные заводы
, горно-обогатительные предприятия
, хранилища зерна и другие места, где в воздухе постоянно находятся мелкие частицы различных веществ. Настройка системы аспирации является трудоемким и тонким процессом, требующим не только достаточной квалификации, но и большого профессионального опыта.
Аспирационные системы бывают модульного и моноблочного вида. Моноблочные системы являются более мобильными. Моноблочная система аспирации состоит из вентилятора, сепаратора и емкости для сборки отходов. Такие системы обычно устанавливаются прямо в точке загрязнения воздуха. В этом случает система вентиляции работает только в тех местах, где происходит загрязнение воздуха. В таких местах устанавливаются вытяжки, занимающиеся забором воздуха, в который попали вредные примеси. Это наиболее простой и выгодный тип вентиляции, потому что система аспирации сосредоточена в одной точке, не требуется больших объемов забора воздуха, чтобы его очистить. Сразу же поглощая воздух с вредными примесями, аспирационная установка не позволяет пыли и мелким частицам распространятся по помещению, предотвращая их попадание в глаза и легкие. Правильно расположенная местная аспирационная система позволяет сократить расходы на очищение воздуха и энергозатраты. Однако ее эффективность недостаточна при больших объемах загрязнения и если процесс производства связан с частыми перемещениями.
Модульная система аспирации проектируется и устанавливается в зависимости от задачи, поставленной перед ней. Это более сложная система, включающая в себя вентиляторы низкого давления, сепараторы, воздушные фильтры, режущие модули и пресс-контейнеры для сбора мусора. Одним из компонентов аспирационной системы являет циклон - он позволяет отделить воздух от различных мелких частиц, попавших в него; работая как центрифуга, циклон за счет центробежной силы оставляет весь мусор на своих стенах, таким образом вся пыль остается в нем. На предприятиях, связанных с обработкой дерева, аспирационная система оснащается специальными фильтровальными рукавами, которые занимаются тем, что улавливают мелкую стружку и микроскопические частицы, возникающие в процессе обработки древесины. С помощью крышных фильтров воздух проходит дополнительную очистку перед возвратом в помещение в том случае, если аспирационная система рециркуляционная. В прямоточной аспирационной системе загрязненный воздух очищается от вредных примесей и выбрасывается в атмосферу, а не возвращается обратно в помещение.
Вентиляция и аспирация
тесно связаны друг с другом, но не стоит путать вентиляционную систему с аспирационной. Основным отличием аспирационной системы является наличие наклонных воздуховодов. Особый угол наклона таких воздуховодов обеспечивает предотвращение застоев в аспирационной системе. Кроме того, аспирационные системы
бывают напорными и всасывающими. Их тип зависит от того, как улавливающие мелкие частицы и пыль устройства расположены к устройствам, вызывающим движение воздуха, то есть, вентиляторам. Именно за счет воздействия воздуха (в большинстве типах аспирационных систем) на пыль, содержащуюся в месте забора воздуха, происходит его очищение.
Существует множество различного оборудования для аспирации. Для улавливания сухих частиц пыли и газов чаще всего используются рукавные фильтры. В зависимости от характера загрязнения воздуха используются силосные фильтры
, золоуловители
и т. д. Часто для работы на предприятии устанавливаются специальные аспирационные столы, которые занимаются забором воздуха, содержащего вредные примеси, прямо на месте. Для производства связанного с выделением в воздух различных газов и каплеобразных веществ, используется специальное аспирационное оборудование для очистки воздуха от газов и аэрозолей. На месте работы заточных станков, где образуется большое количество металлической пыли и стружки используют специализированные пылеулавливающие агрегаты
для забора абразивной пыли. После очистки от различных взвесей, воздух возвращается в помещение.
На предприятиях связанных с выбросом в воздух сухой пыли: аббразива, шлифовальной пыли, кварцевого песка и др., обычно используются фильтроциклонные пылеулавливающие установки. Такие установки охватывают большой спектр различных загрязнений и способны выдерживать большие диапазоны температур и давления. Агрегаты для шлифовальных станков занимаются очисткой воздуха от сухой не слипающейся пыли, они снабжены специальными фильтровальными кассетами. В отличие от малогабаритных рукавных фильтров, такие системы рассчитаны на больший уровень загрязнения.
Для правильного подбора подходящей аспирационной системы нужно учитывать схему расположения оборудования и его спецификацию, а также то, как происходит технологический процесс и какие именно материалы обрабатываются. Важным фактором является объем загрязнение и время работы каждого устройства.
Ныне не существует в природе такого крупного промышленного предприятия, на котором создается большая концентрация:
- сырья;
- энергетических мощностей;
- транспорта и ГПМ
- работников;
- других товароматериальных ценностей,где не нужна была бы глубокая очистка воздуха.
Это обыкновенное и неоспоримое требование самого времени относительно сохранения экологии, жизни и здоровья людей, повышения эффективности труда при создании товаров и материальных благ для удовлетворения потребностей общества.
Современная система аспирации в рабочих помещениях заводов, фабрик, химических, нефтеперерабатывающих и других предприятий – это следующий шаг на пути развития вентиляции по созданию здоровой цеховой атмосферы, которая вместе с пыле- и газообразными отходами производства совсем не так давно просто удалялась непосредственно в экологическую систему региона.
Процесс аспирации отличается от обыкновенной вентиляции помещений в первую очередь тем, что удаление сухой взвеси мельчайших твердых частиц вместе с загрязненным воздухом осуществляется непосредственно с рабочей зоны, где собственно и происходит наиболее интенсивное образование экологически вредной пыли. Такой подход к технологии глубокой очистки воздуха не только наиболее эффективен, но и наиболее экономичен.
Оборудование установок аспирации
Для каждого конкретного цеха и система вентиляции, которая создает воздушные потоки в помещении и управляет ими, и установки аспирации, которые заняты непосредственным удалением мельчайших твердых частиц до их попадания в воздушное пространство цеха или в атмосферу, разрабатываются совместно.
Установки по глубокой аспирации воздуха бывают двух видов:
- Моноблочная, когда создается полностью автономная установка с замкнутым процессом отбора, сбора и утилизации сухих частиц пыли. Поэтому она обычно состоит с одного или нескольких вентиляторов, фильтров и специальной емкости для концентрации отобранных отходов.
- Модульная, когда проектируется единая система с воздуховодами, подведенными к разным рабочим местам, вентиляторами низкого и высокого давления, сепараторами, емкостями для сбора и хранения отходов. Подобные системы могут создаваться как для отдельного цеха, так и для целого комплекса производственных объектов завода.
Бывают прямоточные аспирационные установки, когда воздушный поток после очистки выбрасывается в атмосферу, рециркуляционные, когда чистый воздушный поток возвращается в помещение или непосредственно, или через систему вентиляции.
К основному оборудованию аспирационных установок относятся:
- Циклоны. Это двухкамерное вентиляционное устройство, создающее центробежное воздушное разрежение высокой степени: крупные частицы концентрируются во внешней камере, а мелкие – накопляются на поверхности внутренней.
- Фильтрационные рукава и трубопроводы. При прохождении по ним загрязненный воздушный поток теряет на их стенках значительную часть твердых включений.
- Фильтры и отстойники. Они могут ставиться, как вместо атмосферных циклонов, так и на трубопроводах на переходах в вентиляцию.
- Уловители крупных частиц и металлической стружки. Устанавливаются непосредственно возле рабочего места, например, рядом со станками.
- Пресса и контейнеры для отходов.
Оценка работы аспирации в цеху
Оценку производительности аспирации на промышленном производстве дают:
- по общему количеству утилизированных отходов;
- по отношению «не выбывания вредности» к «изначальной вредности» технологического процесса. То есть в воздушном объеме, прошедшему через систему глубокой очистки, определяется количество пыли, которая избежала утилизации.
Эффективность вентиляции определяется только по тому объему воздушного потока, который был удален с помещения без создания сквозняков, которые могут наносить вред здоровью рабочего персонала.
В основном производительность аспирационной системы снижают всевозможные негерметичности соединений в системе трубопроводов и фильтрационных рукавов. Они создают до 15 – 20% потери эффективности аспирации и вынуждают ставить более мощные электродвигатели на вентиляторах циклонов. Поэтому на эксплуатируемых системах необходимо периодически проводить осмотры и планово-предупредительные ремонты по устранению дефектов на сочленениях трубопроводов и фильтрационных рукавов.
Проектирование и монтаж аспирации на работающем технологичном оборудовании
Повышение природоохранных требований – это общемировая тенденция современного технического прогресса. Поэтому установка аспирации практически для всех промышленных предприятий является обязательным техническим мероприятием, повышающим культуру производства.
Для проектирования и монтажа оборудования аспирации воздуха не нужно изменять уже существующие технологические процессы. Так как очистные установки делаются по заказу, то проектная организация приспосабливает аспирацию к наличному технологическому оборудованию. Привязка к условиям конкретного цеха и точность в расчетах предопределяет и сжатые термины монтажа систем, и эффективность ее эксплуатации в дальнейшем.
На стадии проектирования, кроме расположения цехового оборудования, очагов загрязнения и точек аспирации, определяются следующие исходные данные:
- Расходование воздуха и уменьшение разреженности в каждой точке очистки.
- Скорость перемещения воздушных потоков по трубопроводам и рукавам определенного диаметра и длины.
После этого производятся расчеты по установлению типов пылеулавливателей, уточняются диаметры воздухопроводов на каждом участке, определяется количество отходов и фильтров, и прочее.
После создания технической документации, составляется план проведения монтажных работ, добиваясь минимальных сроков остановок технологического процесса, которые потребуются для непосредственного монтажа оборудования аспирации.
Многие технологические процессы добычи и переработки сырья, производства материалов в химической, текстильной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности сопровождаются выделением пыли, которая является одним из главных вредных производственных факторов. Пыль не только оказывает неблагоприятное воздействие на рабочих и ухудшает условия их труда, но также нарушает технологические параметры работы оборудования и условия протекания производственного процесса, что в свою очередь приводит к снижению качества продукции. Эффективная очистка воздуха (аспирация) имеет не только санитарно-гигиеническое, экологическое и технологическое, но и экономическое значение.
Системы аспирации создают разрежение в укрытиях технологического оборудования, препятствуют выделению вредных веществ в помещения и обеспечивают удаление этих вредностей в предназначенные для этого места. К вредным факторам, выделяющимся в производстве, следует отнести пыль, тепло- и влаговыделения, выделения вредных газов. Функции систем аспирации сводятся к эффективному и надежному отводу этих вредностей из рабочих зон и производственных помещений, к охране атмосферного воздуха от загрязнений.
В состав современных аспирационных установок входят:
- вентиляторы,
Устройства для очистки воздуха, а также для хранения и удаления накопленных отходов.
Существует два способа размещения вентиляторов: до устройств удаления отходов (установки высокого давления) и после них (установки низкого давления или вакуумные). Опыт эксплуатации показал, что большую эффективность работы и более длительный срок эксплуатации имеют системы с установками низкого давления. В этом случае лопасти вентиляторов не изнашиваются потоком отходов, а эффективность очистки воздуха увеличивается на 25-30%. Рост энергопотребления компенсируется более простой конструкцией крыльчатки, уменьшением затрат на обслуживание и ремонт и увеличением срока службы вентилятора.
Система аспирации может быть централизованной, когда все имеющееся оборудование подключается к одной установке (характерно для мелких предприятий с компактно расположенными станками) или с групповым подключением, когда определенные группы станков имеют собственные установки. Производительность установки и мощность привода вентиляторов выбирается в соответствии с необходимой мощностью для каждого из станков, а также в результате расчета сопротивления воздуховодов. Оно зависит от общей длины, диаметра воздуховодов, количества ответвлений, а также количества и радиуса (угла) поворота. При увеличении объемной производительности на 10% требуемая мощность вентилятора возрастает примерно на 33%.
К сожалению, на наших предприятиях для очистки воздуха от отходов традиционно используются циклоны. Дня них характерна низкая степень очистки воздуха (не более 95%), т. е. возвращать такой воздух обратно в помещение нельзя, и он выбрасывается в атмосферу. С точки зрения энергосбережения это совершенно недопустимо. Современные установки, как правило, оснащаются специальными фильтрами, которые у ведущих отечественных и зарубежных производителей обеспечивают очистку воздуха до концентрации не более 0,1-0,2 мг/м3 (99,9%). Это дает возможность рекуперации тепла в холодное время года и значительно сокращает расходы предприятия на отопление помещений.
Наибольшее распространение для установок большой производительности получили рукавные фильтры. Такие модели обеспечивают тонкую очистку воздуха от частиц пыли, имеющих минимальный размер до нескольких микрометров. Накопившаяся на фильтрующем элементе пыль автоматически удаляется встряхиванием (механическим воздействием на фильтрующий элемент) или импульсным воздействием сжатого воздуха. У современных фильтров достаточно длительный срок службы (до 10 лет).
Система аспирации - это сложная инженерная система. Поэтому расчетами систем аспирации должен заниматься специалист в этой области, т.е. человек, который знает принцип работы и основы аэродинамического расчета систем аспирации технологических машин и пневмотранспорта дисперсных материалов, устройство, принцип работы и характеристики таких основных элементов систем, как пылеуловители, вентиляторы, затворы, системы пожаро - и взрывозащиты и др.
Первоочередной задачей потенциального покупателя при выборе пылеулавливающего оборудования является определение технических требований к системе аспирации, слагающихся из следующих данных:
Время работы каждого станка или группы станков;
Диаметр и количество местных отсосов, скорость воздуха в отсосе;
Объем отходов и размер удаляемых частиц;
Наличие подвижных отсосов и величина перемещения;
Объем бункера для хранения отходов.
Аспирация предназначена для удаления мелких сухих частиц из-под укрытий транспортно-технологического оборудования и рабочей зоны используя метод засасывания их с потоком воздуха (воздух используется в качестве среды-носителя) в трубопровод системы аспирации, по которому частицы с потоком воздуха достигают места назначения (фильтра, отстойника и собираются в какую-либо тару). Для устранения пылевыделений используются системы аспирации с разветвлённой 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.
Аспирация отличается от вентиляции тем, что в вентиляции работа системы сосредоточена на управлении потоками воздуха как таковыми, а в аспирации воздух используется лишь в качестве носителя, а работа системы сосредоточена на удалении мелких сухих частиц.
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 лёгкой и тяжёлой 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 удалённых 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:
- воздуховоды
- режущие модули
- прессы, пресс-контейнеры
Системы аспирации нашли своё применение в таких отраслях как:
- производство порошков и сыпучих материалов
- обработка и производство бумажно-картонных изделий
Потери производительности
Существенная доля производительности снижается за счёт наличия неплотностей в системе, создающих потери в 5-10% [ ] . Данное явление часто не рассматривается при проведении экспертизы уже эксплуатируемых систем аспирации, или создания проекта. Подбор вентиляторного агрегата производится без учёта нормируемых потерь, без перерасчёта мощности вентилятора с требуемым запасом.
