Система защиты среды обитания в деревообрабатывающем цехе

 

3.1 Расчет  эффективности пылеулавливания  в центробежном пылеулавливателе

 

Q = 3000 м³/ч ;

ρ _п=960 кг/м³;

d_m=70 мкм

ζ=210

ω=3,5 м/сек.

Расчет необходимой  площади сечения циклона

F= Q/ ω = 0,641 м²

D=√ F/0,785*N =0,902 м

Выбираем  циклона конструкции гипродревпрома типа УЦ- 38

Определяем действительную скорость газа в циклоне

ω =Q/0,785*N*D² =1,304 м/сек

Рассчитываем потери давления

ΔP₁ = ζ*(ρ_г* ω²)/2 =114,3 Па

Рассчитываем  парциальную  эффективность циклона УЦ-38

d₅₀=d₅₀^Т*√(D/D_T)*( ρ/ ρ_г)*(μ/ μ_T)*( ω_T/ ω) =12,95

Определяем параметр нормальной функции распределения  Х и Ф(Х) представляющее собой  полный коэффициент очистки газа

Х=lg(d_m/ d₅₀)/√ lgσ_η+ lgσ_ч=1,19

Ф(Х)= 0,8849

Ф(Х)- полный коэффициент  очистки газа;

 

Твёрдые частицы, так называемой газовой смеси, войдя во входной патрубок, начинают вращаться (обозначено красным цветом). Далее они откидываются к краям внутренней поверхности циклона, как на карусели, и бьются о них. По этой причине, теряя кинетическую энергию, осыпаются в конус циклона, а затем и в бункер. Но в полости бункера появляется избыточное давление напора и, поэтому входной воздух продолжая вращаться, плавно переходит в выходной вихрь и выходит в разделительный стакан, а затем и "на свободу с чистой вытяжкой", но продолжая по прежнему вращаться. Если бункер без дырок, опилки ложаться стогом, если с дырками-подсосами--воронкой (практически всегда) и это не есть хорошо. На картинке правильно: стогом. Компоновка: бункер, циклон, вентилятор. На рисунке представлены три основных вывода чистого воздуха: улитка, колпак и отвод. Улитку используют чаще всего, когда вентилятор стоит после циклона, на вытяжку, колпак и отвод, когда вентилятор ставят перед циклоном, на нагнетание. 

 

 

 

Рисунок 7 – Схема работы циклона УЦ- 38

 

Циклон УЦ -38 проще в изготовлении, чем ЦН -15, его улитка не требует сложного раскроя и проста в сварке. Циклон УЦ -38 предназначен для очистки воздуха рабочей зоны от древесной пыли. У циклона УЦ -38 нет наклона входного патрубка, является непреодолимой трудностью для многих изготовителей и наверное в этом основная причина большой популярности УЦ-38.

Степень очистки при  улавливании совместно стружек и опилок составила 90,8% на циклонах больших диаметров и 97,5% на циклонах малых диаметров. При улавливании шлифовальной пыли эффективность составляет 76% и 87%.

 

 

4 УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ

 

Древесная пыль – пыль образующаяся при шлифовании деревянных изделий.

Объем накопления (H, т/г) рассчитывается по формуле:

H= ,где

M – массовый выброс вещества, г/с;

K – коэффициент бесперебойной работы (принимаем 0,2)

(т/г)

Определение токсичности производится по следующим формулам :

Коэффициент W_i рассчитывается по одной из следующих формул:

 

ПДКс.с. древесной пыли равен 0,03 мг/м³, исходя из чего X=2

Lg W=2,33

(мг/кг)

Показатель  степени опасности компонента отхода для ОПС K_i рассчитывается по формуле:

K_i = C_i/W_i,где

C_i – концентрация i-го компонента в опасном отходе (мг/кг отхода);

W_i – коэффициент степени опасности i-го компонента отхода для ОПС (мг/кг).

K=1000000/215,44=4642*10²

Отнесение отходов к классу опасности расчетным медом по показателю степени опасности отхода для ОПС осуществляется в соответствии с таблицей 8.

 

Таблица 8 – Отнесение отхода к классу опасности

КЛАСС ОПАСНОСТИ ОТХОДА	СТЕПЕНЬ ОПАСНОСТИ ОТХОДА ДЛЯ ОПС (К)
I	106 ≥ K > 104
II	104 ≥ K > 103
III	103 ≥ K > 102
IV	102 ≥ K > 10
V	K ≤ 10

 

Соответственно древесная пыль относится к 4 классу опасности.

В качестве методов утилизации древесной пыли ,стружки и опилок можно предложить использование ее в производстве ДВП, ДСП ,брикетировании, крафт плиты и тд.

Существует множество  способов утилизации древесных отходов.

Древесноволокнистые плиты (ДВП).

ДВП - листовой материал, изготовляемый в процессе горячего прессования массы из древесных  волокон, сформированных в виде ковра. Эти волокна получают путем пропарки и размола древесного сырья. Они представляют собой отдельные клетки тканей, их обрывки или группы клеток древесины. Сырьем ДВП служат отходы лесопиления и деревообработки, технологическая щепа и дровяная древесина. Для улучшения эксплуатационных свойств в массу добавляют упрочняющие вещества (например, синтетические смолы), гидрофобизаторы (парафин, церезин), антисептики и др. Формирование ковра может осуществляться в водной среде с получением плит односторонней гладкости (мокрый способ производства) или в воздушной среде с получением плит двусторонней гладкости (сухой способ). Растительное сырье измельчают в различных агрегатах в присутствии большого количества воды, облегчающей разделение древесины на отдельные волокна, и смешивают со специальными добавками. Далее жидкотекучую волокнистую массу передают на отливочную машину, состоящую из бесконечной металлической сетки и вакуумной установки. Здесь масса обезвоживается, уплотняется и разрезается на отдельные плиты заданного размера, которые затем подпрессовывают и сушат.

Для повышения водостойкости плит применяется парафин, а в качестве упрочняющих (связующих) добавок (только в марках Т) используются малотоксичные фенолформальдегидные смолы с содержанием свободного формальдегида не более 0,1 %.

Использование природного сырья — древесной щепы — способствует сохранению в изделиях из ДВП таких свойств древесины, как долговечность и прочность.

ДВП находит широкое применение в строительстве, производстве мебели, тары, столярных и других изделий и конструкций, защищенных от увлажнения. Это прекрасный материал для облицовки и звукоизоляции стен, полов и потолков жилых зданий, утепления кровель (особенно в деревянном домостроении), акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописных бюро, концертных залов и т.п.).

Кроме того, ее можно использовать в качестве подкладочного слоя под все виды напольных покрытий: дощатого и щитового паркета, синтетических покрытий и линолеума. Плиты в зависимости от плотности, прочности и вида лицевой поверхности подразделяются на марки (твердые — Т, НТ - нормально твердые, мягкие — М), в зависимости от уровня физико-механических показателей (влагопоглащение, прочность, упругость)- на группы (А — высокие показатели и Б — менее высокие показатели), и по качеству — на сорта (1 и 2).

Наряду с достоинствами древесноволокнистые плиты имеют и недостатки. Они обладают высоким водопоглощением (до 18% в сутки), отличаются значительной гигроскопичностью (до 15 % в нормальных условиях), при изменении влажности окружающей среды меняют свои размеры, в них могут развиваться древоразрушающие грибы. Такие плиты легче воспламеняются, чем обычная древесина. С целью увеличения прочности, долговечности и огнестойкости ДВП применяют специальные добавки: водные эмульсии синтетических смол, эмульсии из парафина, канифоли, битума, антисептики и антипирены, а также асбест, глинозем и др.

Древесностружечная плита (ДСП)

Древесностружечная плита (ДСП) — листовой материал, изготовленный путем горячего прессования древесной стружки (90%), смешанной со связующим веществом (8–12%). Для изготовления ДСП применяются низкотоксичные карбамидоформальдегидные и фенолформальдегидные связующие. Древесностружечные плиты доводятся до номинальных размеров путем шлифовки. Свое применение они нашли в производстве корпусной мебели, в строительстве и других отраслях промышленности. В мебельном производстве ДСП применяют для изготовления корпусов мягкой мебели, мебельных заготовок, столешниц, детской и кухонной мебели, мебели для офиса, прихожих. В строительстве это в основном внутренняя отделка помещений, изготовление дверей, подоконников, выставочных конструкций, стеллажей, использование как основы под потолки, настил под полы. К отрицательным моментам относится низкая влагостойкость ДСП, она довольно легко крошится при обработке. Плиты следует предохранять от увлажнения.

Гранулирование древесных  отходов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8 – Схема производства плит на непрерывно работающем рулонном прессе

 

Это многослойные плиты, которые производятся из стружек. Количество опилок зависит от желаемой толщины плиты и дозируется при помощи специальных весов. На пути формовочной машине опилки методом обработки распыления смешиваются с искусственными смолами, такими как, например, мочевиноформальдегидная смола, или дианизидиндиизоцианатными клеящими веществами (изоцианатами). В формовочной машине опилки на транспортере формируются в сформованные заготовки, при этом опилки среднего слоя наносят методом набрасывания, а опилки наружного слоя - методом воздушной сепарации. Таким образом, более тонкие опилки попадают на поверхность плиты. Подаваемая непрерывная лента предварительно уплотняется в прессе, отрезается по длине и потом подается на многоэтажный пресс или постоянно движущийся рулонный пресс. Во время процесса прессования клей на основе синтетической смолы затвердевает при температуре от 170 до 190 ⁰С и давлении около 300 Н/м² .

Производство  древесных гранул построено на другой технологии.

Рисунок 9 – Схема производства топливных гранул из древесных отходов.

 

1-рубильная машина; 2- склад с подвижным полом; 3-транспортер; 4- дробилка; 5- грохот вибрационный; 6- бункер-дозатор; 7-питатель-дозатор; 8-бункер теплогенератора; 9-теплогенератор; 10- газоход; 11-растопочная труба; 12- барабан сушильный; 13-циклонная установка; 14-выпускная труба; 15- вентилятор-дымосос; 16-сепаратор; 17-дробилка; 18- пневмотранспорт; 19-бункер пресса-гранулятора; 20-пресс-гранулятор; 21-охладитель гранул; 22- вибросито; 23- линия упаковки; 24-биг-бэг.

 

Брикетирование древесных отходов

Брикетирование - это  процесс, во время которого сырье  прессуется под сильным давлением. Лигнин, содержащийся в дереве под  давлением выделяется и склеивает  сырье в брикет. Когда поршень  прессует сырье, температура существенно  поднимается, при этом содержащиеся в сырье клейкие вещества выходят наружу. Однако влажность сырья должна быть минимум 6%. Влажность в сырье испаряется из-за высокой температуры. При сильном испарении могут образоваться полости для пара, что приведет к разрушению брикета из-за расширения. Наилучший процент влажности для брикетирования зависит от используемого сырья, но исходя из нашего опыта, мы рекомендуем в пределах от 6% до 16%. При влажности более 16% качество существенно будет снижено, пока брикетирование не станет вообще невозможным.

Процесс прессования мелко измельченных отходов древесины по высоким давлением без использования вяжущих веществ. Влажность брикетируемого материала не должна превышать 15% на единицу массы, а размеры должны соответствовать по величине размерам опилкам или стружкам - макс. 15 мм. Сырье с повышенной влажностью и размерами перед брикетированием необходимо размельчить и высушить. Брикетирование используется для переработки древесных отходов на высококалорийное экологическое топливо (брикеты), для изготовления индивидуального топлива, используемого круглый год, для решения проблем хранения сгораемых отходов, а также решает проблемы с отбросами, которые возникают в малых и средних столярных мастерских и лесопилках. Полученный в результате брикетирования топливный материал из-за своих высоких потребительских свойств находит широкое применение, как в домашнем хозяйстве, так и в промышленных отопительных системах.

 Преимущества опилочных  брикетов перед непрессованными  опилками следующие:

- Брикеты занимают объем в 4-5 раз меньший, чем непрессованные опилки, и это дает соответствующую экономию в складских площадях.

- Брикеты, обладая  большим весом, чем опилки, становятся  транспортабельным топливом ( 1м3  хвойных сухих опилок весит  150-200 кг, а брикетов- 800-1100 кг).

- Брикетирование позволяет  повысить в 4-8 раз эффективность  использования транспортных емкостей  при перевозке отходов. 

Пресса поставляемые нашей компанией обладают производительностью  от 100 кг/ч до 2200 кг/ч. С помощью  пресса превращают неликвидные отходы в брикеты, для использования как для собственных нужд, так и для дальнейшей продажи в качестве твердого топлива. Вложение денег в брикетирование надежное, и в ряде случаев является очень выгодным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Известно, что  загрязнение воздуха промышленными выбросами наносит значительный материальный ущерб народному хозяйству и приводит к увеличению заболеваемости населения. Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами является важнейшей социальной и общественной задачей, входящей в комплекс задач глобальной проблемы охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.

В данном проекте  мы рассмотрели один из способов очистки  воздуха от древесных отходов образующихся в процессе шлифовании

С целью снижения содержания древесных отходов в воздухе рабочей зоны и в промышленных выбросах цеха деревообработки была спроектирована система аспирации, включающая в себя местное вытяжное устройство, установку циклон ЦН-15 и УЦ -38 .