Нині деревообробка з отриманням готової продукції у вигляді меблів, вікон, дверей, погонажних виробів тощо стає все більш вигідною і поширеною. Це пов’язано з великим обсягом будівництва нових та реконструкції старих житлових і промислових приміщень, а також з підвищенням купівельної спроможності населення. Все це призводить до відкриття великого числа нових і реконструкції вже існуючих деревообробних підприємств – меблевих фабрик, столярних цехів, що знаходяться в різній формі власності. Знаходяться вони в основному в містах, де і споживач близько, і велика кількість кваліфікованих робітників і фахівців на ринку праці. «Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони» змушують встановлювати на підприємствах ефективні системи очищення повітря від забруднювачів, що утворюються в процесі виробництва продукції. Такими системами є аспіраційні установки.
Екологія плюс економія
Якісна обробка на деревообробних виробництвах можлива тільки в тому випадку, якщо система аспірації (пиловидалення) є якісною і надійною. Латинське слово aspiratio означає вдихання і в даному випадку характеризує принцип дії інженерних систем, що полягають у відсмоктуванні повітря від технологічного обладнання.
У деревообробній промисловості установки для відсмоктування стружки від верстатів почали застосовуватися ще на початку минулого століття і до двадцятих років були поширені вже досить широко. Умови їх роботи, а отже, і вимоги до них характеризувалися наступними основними моментами: парк деревообробних верстатів, що застосовувалися у виробництві, змінювався дуже повільно; фракційний склад відходів характеризувався відносно невеликим вмістом пилу, що було пов’язано як з невисокими швидкостями різання, так і з використанням як оброблюваного матеріалу в основному натуральної деревини; виробничі корпуси більшості підприємств мали невеликі розміри; технологічні процеси, а отже, і технологічне планування та устаткування цехів змінювалися несуттєво протягом досить тривалого часу; питанню охорони навколишнього природного середовища від забруднення шкідливими викидами промислових підприємств та економії паливно-енергетичних ресурсів не надавалося особливого значення.
Сьогодні умови роботи аспіраційних установок суттєво змінилися і це пов’язано з наступними причинами: з’явився ряд нових видів виробництв, таких як виробництво деревостружкових, деревоволокнистих, цементно-стружкових плит; спостерігається швидке оновлення парку технологічного обладнання; збільшення розмірів виробничих корпусів; збільшення обсягу подрібнених відходів деревообробки та питомого вмісту в них пилоподібних частинок за рахунок підвищення швидкостей різання і застосування плитних матеріалів; зміна частоти технологічних процесів і обладнання в межах виробничих приміщень; підвищення вимог, пов’язаних з охороною навколишнього природного середовища, а також економним використанням енергетичних, сировинних і матеріальних ресурсів. Оскільки видалення з повітряного потоку великих часток (стружок, тирси та ін.) не є особливо складною задачею, основною функцією сучасних аспіраційних установок є ефективне і надійне обеспиліваніе повітря в робочій зоні виробничих приміщень та охорона атмосферного повітря від забруднення пиловими викидами з мінімальними капітальними та експлуатаційними витратами.
У деревообробних виробництвах джерела виділення пилу (часток діаметром до 200 мкм) бувають двох видів. До першого виду джерел відноситься технологічне обладнання, при роботі якого пил, а також більші частки утворюються в якості відходів механічної обробки деревних та інших матеріалів. До другого виду джерел відноситься технологічне обладнання, в тому числі конвеєри, в яких подрібнені матеріали є напівфабрикатами в технологічних процесах, наприклад у виробництві деревостружкових плит, або кінцевим продуктом, наприклад у виробництві деревного борошна. Для джерел першого виду задача запобігання попадання пилу у виробничі приміщень вирішується шляхом відсмоктування повітря від ріжучих органів верстатів з можливо більш повним відведенням подрібнених відходів в момент їх утворення. Для джерел виділення пилу другого виду те ж завдання вирішується шляхом відсмоктування повітря від технологічного обладнання з мінімальним відведенням з нього подрібненого матеріалу, тобто системи аспірації лише підтримують задану величину розрідження в обладнанні.
Класифікація систем
На даний час більшість деревообробних верстатів, як вітчизняного, так і імпортного виробництва, виготовляються без пристроїв, призначених спеціально для відведення пилу та інших подрібнених відходів в системи аспірації, а паспорти старих верстатів не містять аспіраційних характеристик навіть у тих випадках, коли є пилозбірники.
У літературних джерелах найбільш поширена наступна класифікація систем аспірації деревообробних виробництв:
- за характером циркуляції повітря системи аспірації діляться на прямоточні і рециркуляційні. Прямоточні – це системи, в яких аспіраційне повітря забирається з виробничого приміщення і після очищення в пиловловлюючих апаратах викидається в атмосферу. Рециркуляційні – системи, в яких аспіраційне повітря після очищення в пиловловлюючих апаратах не викидається в атмосферу, а повністю або частково повертається у виробниче приміщення, що дозволяє значно скоротити втрати тепла в зимовий період, а отже, зменшити витрати на опалення;
- за характером гідравлічного режиму системи аспірації діляться на системи з постійною продуктивністю і системи зі змінною продуктивністю;
- за характером зв’язку з технологічним обладнанням системи аспірації поділяються на централізовані і автономні. До централізованих відносяться системи аспірації, до яких підключено кілька робочих органів деревообробного обладнання з незалежним включенням і вимиканням. Ці робочі органи можуть належати як кільком одиницям технологічного обладнання, так і одній, але в будь-якому випадку одночасність їх роботи не є обов’язковою. До автономних систем аспірації відносяться системи, що обслуговують один або декілька робочих органів технологічного обладнання, що включаються і вимикаються одночасно. Як правило, це робочі органи однієї одиниці обладнання. У таких системах за умовами технології завжди потрібно відсмоктувати однаковий об’єм повітря, отже, автономні системи не можуть бути системами зі змінною продуктивністю. Усередині кожного класу системи аспірації можуть мати необмежену кількість варіантів, що відрізняються один від одного конструктивними особливостями та обладнанням. Вибір того чи іншого класу систем визначається технологічними і техніко-економічними міркуваннями.
Для максимального очищення
Основним показником, що характеризує роботу пиловловлюючих апаратів в конкретних умовах їх застосування є ступінь очищення, яка залежить як від якості пиловловлюючих апаратів, так і від продуктивності (м3 повітря за годину), яка, в свою чергу, безпосередньо залежить від швидкості повітряного потоку.
Всі системи аспірації складаються з наступних основних частин; трубопровідних мереж; вентиляторних машин; пиловловлюючих апаратів. Трубопровідні мережі складаються з системи відгалужень (відсмоктувачів) і магістральних відвідних колекторів. Відгалуження служать для підключення до аспіраційних систем технологічного обладнання. По системі відгалужень відсмоктуване від технологічного обладнання повітря, що видаляє відходи, підводиться до збірних ділянок трубопроводу або до інших збірним елементам мережі і далі направляється до пиловловлювальних апаратів, які служать для відділення твердих частинок від аспіраційного повітря. При цьому вирішуються два завдання: збір уловленого продукту для його подальшого використання і очищення аспіраційного повітря перед викидом його в атмосферу або поверненням у виробниче приміщення. Рух матеріало-повітряної суміші в системах аспірації забезпечується за рахунок розрядження, що створюється роботою вентиляторних машин.
Основна вимога до аспіраційних установок за якістю очищення повітря виконують пилоуловлювальні апарати, які за конструктивним виконанням поділяються на такі основні види:
- циклони – апарати, в яких відділення твердих частинок від повітря здійснюється за рахунок використання відцентрової сили, що розвивається при обертально-поступальному русі матеріало- повітряного потоку і притискає частинки до стінки циклону. При цьому частки втрачають кінетичну енергію потоку і під впливом сили тяжіння опускаються в напрямку вивантажного отвору. До кінця минулого століття циклони були найбільш поширені в деревообробних виробництвах, це було пов’язано з простотою їх виготовлення і обслуговування, а також невеликими капітальними витратами. Проте їх суттєві недоліки (обмежені можливості очищення, що не відповідають сучасним вимогам; необхідність їх монтажу поза виробничих приміщень, що призводить до видалення теплого повітря з приміщень) значно звузили область їх застосування в даний час;
- фільтри – пилоуловлювальні апарати, процес очищення в яких здійснюється за рахунок фільтрації, або осадження, твердих частинок, завислих у повітряному потоці, на поверхні або в об’ємі пористих середовищ. На даний час на деревообробних виробництвах індустріально розвинених країн фільтри є основним видом пиловловлюючого обладнання аспіраційних систем. Їх конструкція і матеріали дозволяють очищати повітря від пилу до величини менше 1 мг пилу на м3 повітря, тобто нижче величини гранично допустимого санітарними нормами вмістом пилу (6 мг/м3) для припливного повітря, що дозволяє в більшості випадків повертати в холодну пору року очищене повітря в приміщення і економити за рахунок цього на витратах на опалення. В якості фільтруючого елемента в даний час використовуються: полотно голкопробивне термоскріплене фільтрувальне і тканина фільтрувальна з поліефірної пряжі – цей матеріал більш ефективний у зв’язку з його великим терміном служби і простотою в обслуговуванні.
Отже, можна рекомендувати аспіраційні системи на основі автономних рециркуляційних пиловловлюючих агрегатів (ПВА) з фільтрами з поліефірної пряжі і швидкістю повітряного потоку на вході від 18 м/с, які залежно від необхідної продуктивності випускаються в цеховому (1-9 тис. м3/год) і вуличному (9-40 тис. м3/год) варіантах і можуть працювати як з одиничними верстатами, так і з групами верстатів в системах цехового пневмотранспорту.
Такий вибір має ряд значних переваг, а саме:
- повернення теплого повітря у виробничі приміщення, що дозволяє значно економити на опаленні;
- можливість підключення кожного верстата до системи очищення повітря індивідуально і переміщення ПВА від верстата до верстата по необхідності; це дає можливість не міняти систему аспірації цеху при появі нового або модернізації наявного верстата, а також економити на живлені аспіраційної системи при роботі тільки частини працюючого обладнання.
За продуктивністю ПВА можна умовно поділити на установки малої (до 2000 м3/г), середньої (від 2000 до 6000 м3/г) і великої (більше 6000 м3/г) продуктивності. Для малих і середніх підприємств, які не мають великих виробничих майданчиків і великого парку верстатів, найкраще підходять ПВА малої і середньої продуктивності, які виготовляються зазвичай у внутрішньому виконанні. Вони призначені для обслуговування найбільш типового для підприємств такого типу набору верстатів: круглопильних, торцювальних, стрічкопилкових, фрезерних, фрезерно-шліфувальних, свердлильно-пазувальних та ін.
