АС<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng><st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>РАЦ<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>Я<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>2Энергосберегающая очистка воздухаот древесной шлифовальной пылиРезервы ресурсосбереженияна деревообрабатывающих предприятияхСогласно концепции повышения энергоэффективности систем аспирации, пылеулавливанияи вентиляции деревообрабатывающих производств, опубликованной в статье«Энергосберегающие системы аспирации, пылеулавливания и вентиляции» в журнале«<st<strong>ro</strong>ng>Л</st<strong>ro</strong>ng>ес<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ром<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>нформ» <st<strong>ro</strong>ng>№</st<strong>ro</strong>ng> 1 за 2010 год, трехступенчатая система очистки аспирационноговоздуха является одним из эффективных методов энергосбережения в системах приточнойвентиляции в цехах шлифования фанеры и белого шлифования.В предлагаемой вниманию читателей «<st<strong>ro</strong>ng>Л</st<strong>ro</strong>ng><st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng><st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>» публикацииприводится расчет суммарного ресурсосбережения, котороеобеспечивается при использовании любого из двух вариантовконструкции высокоэффективных рукавных фильтров.Это либо фильтр с трехступенчатой очисткой воздуха, либофильтр с двухступенчатой очисткой, рукава которого сшитыиз фильтрополотна PE/PE–MPS c поверхностным слоем изультратонких волокон. Расчет проводится по сравнениюс методом, при котором используются рукавные фильтрыстандартной модификации. <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ри производительности аспирационнойсистемы с рециркуляцией воздуха Ас<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ТСРВ L АС =100 тыс. м 3 /ч для климатических условий Санкт-<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>етербургасуммарное ресурсосбережение в системах приточной вентиляциицехов белого шлифования, обеспечиваемое фильтромс трехступенчатой очисткой воздуха, за вычетом ресурсозатратна третью ступень очистки воздуха, составляющих7,8 т условного топлива (т у. т.) в год, будет 188 т у. т. вгод. Годовое ресурсосбережение, обеспечиваемое третьейступенью очистки воздуха фильтра, превышает годовыересурсозатраты на дополнительную очистку воздуха в 24,1раза (188/7,8 т у. т.).В цехах белого шлифования начальная концентрация пылиперед пылеуловителем СН составляет ~3000 мг/м 3 . Древеснаяшлифовальная пыль взрывоопасна, а цехи белого шлифованияпо взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности всоответствии с «Нормами Государственной противопожарнойслужбы МВД России» (Н<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>Б) 105–95, относятся к категорииБ (взрывопожароопасные) и классу В–IIа в соответствии с«<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>равилами устройства электроустановок» (<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>УЭ).Для обеспечения пожаровзрывобезопасности процессовочистки воздуха от древесной шлифовальной пыли наподводящих трубопроводах рукавных фильтров должныустанавливаться системы искрогашения, а рукавные фильтрыдолжны иметь взрывобезопасное исполнение (ВЗ<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>) иустанавливаться на открытых промышленных площадках.Высоконадежные системы искрогашения выпускаютсядвумя зарубежными компаниями – Firefly АВ (Швеция) иGreCon (Германия). В системах искрогашения Firefly АВ распознаваниеи обнаружение искр осуществляется тепловымидатчиками, а в системах GreCon – оптическими датчикамидвух диапазонов спектра: ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного(<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>К). Тепловые датчики чувствительнее оптических,но выбор фирмы-производителя для выполнениязаказа – изготовления системы искрогашения – остается зазаказчиком и должен проводиться с учетом цены и наличиясопровождающего сервисного обслуживания. Российскийизготовитель газоочистного оборудования ЗАО «Спейс-мотор»(Санкт-<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>етербург) изготавливает циклоны-искрогасители (ΔРЦ= <st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>00 <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>а) с индивидуальными механизмами выгрузки пыли.Эти аппараты, которые устанавливаются перед рукавнымифильтрами, применяются на тех производствах, где в ходевыполнения операций образуется большое количество искр.Но следует учитывать, что это оборудование предназначенодля удаления только невзрывоопасной и негорючей пыли.Циклоны компании «Спейс-мотор» защищают ткань фильтровальныхрукавов фильтров от прогорания при попадании наних летящих искр, но не могут заменить системы искрогашенияFirefly АВ и GreCon, устанавливаемые на транспортныхтрубопроводах в цехе.Очистку аспирационного воздуха от древесной шлифовальнойпыли можно производить в фильтрах взрывобезопасногоисполнения (ВЗ<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>) следующих конструкций:• рукавных фильтрах стандартной модификации, имеющихдвухступенчатую очистку воздуха (входная пылеосадительнаякамера, фильтровальные рукава, сшитые изкаландрированного фильтрополотна типа PE/PE–340(BWF), которое позволяет очищать воздух со скоростьюV Ф = 2 м/мин);• фильтрах с трехступенчатой очисткой воздуха (входнаяпылеосадительная камера, фильтровальные рукаваиз каландрированного фильтрополотна PE/PE–340,панель воздушных ячейковых фильтров ФЯК классаF7(EU7));• суперфильтрах с двухступенчатой очисткой воздуха(входная пылеосадительная камера, фильтровальныерукава, сшитые из фильтрополотна PE/PE–MPS (BWF) споверхностным слоем из ультратонких волокон; фильтрополотнопозволяет очищать воздух со скоростью V Ф= 0,6÷0,7 м/мин) [1];• картриджных фильтрах.Фильтры стандартной модификации с различнымиконструкциями системы регенерации с обратной посекционнойпродувкой фильтровальных рукавов очищеннымвоздухом выпускают зарубежные компании Moldow A/S(Дания), Nest<strong>ro</strong> Luftechnic (Германия), Höcker Polytechnik(Германия). Наименьшее гидравлическое сопротивлениеΔР Ф = 450 <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>а имеют фильтры компании Moldow A/S,выполненные с рукавами из каландрированного фильтрополотнаPE/PE–340, не удерживающего на рабочейповерхности пылевой слой. В результате гидравлическоесопротивление пылевого слоя на ткани фильтровальныхрукавов в режиме фильтрации ΔР <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng> (<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>а) равно нулю.На различные модификации фильтров с трехступенчатойочисткой воздуха в одном корпусе [9] Санкт-<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>етербургскойлесотехнической академией получено четыре патента наизобретения, в том числе последний патент в 20<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng> году[2]. В настоящее время патентуются две модификациифильтров наземного и крышного исполнения с автоматическойрегенерацией третьей ступени очистки дополнительноочищенным воздухом.ЗАО «Консар» (г. Саров) выпускает картриджные фильтрыс импульсной продувкой фильтровальных рукавов сжатымвоздухом марки УВ<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>-СЦ-ФК<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng> на базе комплектующих Turbo(<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>талия) и картриджей Altair (<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>талия) с ультратонкимповерхностным слоем и выгрузкой уловленной пыли вbig-bag или подкатной контейнер. <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>оскольку указанныефильтры предназначены для установки в производственныхпомещениях, а не на открытых промышленных площадках,то в этой публикации они не рассматриваются.ЗАО «Спейс-мотор» также выпускает картриджные фильтрымарки КФЕ, но на базе картриджей Standart (Германия),требующих наличия на входе в фильтр ограниченногоначального пылесодержания С Н (не более 500 мг/м 3 [1]). <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>рииспользовании этих фильтров в цехах белого шлифованияс начальным пылесодержанием С Н = 3000 мг/м 3 требуетсяпредварительная очистка воздуха в циклонах, поэтому этотвариант очистки воздуха также в настоящей публикациине рассматривается.В табл. 1 приведены технические характеристики вышеперечисленныхвариантов очистки воздуха от древеснойшлифовальной пыли, выполненных в рециркуляционныхрукавных фильтрах (РРФ) различной модификации, устанавливаемыхна открытых промышленных площадках.<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>рименение вариантов 2 и 3 очистки воздуха, приведенныхв табл. 1, по сравнению с фильтром стандартноймодификации (вар. 1) обеспечивает экономию энергии натрех технологических операциях:• экономию тепловой энергии при нагревании приточноговоздуха в холодный период года, ΔQ, Гкал/год;• экономию электрической энергии при увлажнении нагретогоприточного воздуха в холодный период года,ΔN УВ , кВт•ч/год;• экономию электрической энергии при круглогодичнойподаче приточного воздуха в производственные помещенияΔN <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>В , кВт•ч/год.Таблица 1. Технические характеристики вариантовочистки воздуха в РРФ различной модификациипри С Н = 3000 мг/м 3СКТип фильтра Ступени очистки воздуха ŋ 3) 4), ΔР Ф ,iмг/м 3 <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>аСтандартноймодификацииС трехступенчатойочисткой воздухаСуперфильтр1. Входная камера2. Фильтровальные рукаваPE/PE–340, Vф = 2 м/мин1. Входная камера2. Фильтровальные рукаваPE/PE–340, Vф = 2 м/мин3. Воздушныеячейковые фильтрыФЯК кл. F7(EU7)1. Входная камера2. Фильтровальные рукаваPE/PE–MPS,Vф = 0,6÷0,7 м/мин0,50,9990,50,9990,920,99950,00050,999960,000040,50,99998 0,999990,00001Указанная выше экономия тепловой и электрической энергииобеспечивается за счет сокращения расхода наружного воздухасистемами приточной вентиляции на ΔL, м 3 /ч, обеспечиваемогоэнергосберегающими системами очистки воздуха (Е, %).<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>овышение эффективности очистки аспирационноговоздуха в фильтрах сокращает расход наружного воздухасистемами приточной вентиляции.В СНи<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng> 41-01-2003 [3] расход наружного воздуха системамиприточной вентиляции определяется для производственныхпомещений, оснащенных только прямоточнымиаспирационными системами (Ас<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ТС), выбрасывающимиотработанный воздух через пылеуловители в атмосферу.В монографии автора, посвященной особенностям расчетарасхода наружного воздуха приточными системамивентиляции цехов белого шлифования для систем аспирациис рециркуляцией воздуха (Ас<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ТСРВ) [4], на основаниисовместного решения уравнений (воздушного и пылевогобалансов производственного помещения) получена формула(1) расчета расхода наружного воздуха системойприточной вентиляции по массе выделяющейся древеснойпыли, где L AC – производительность аспирационнойпневмосистемы, м 3 /ч; С Н – начальная концентрация пыли васпирационном воздухе перед РРФ, мг/м 3 ; С К – концентрацияпыли в очищенном воздухе, мг/м 3 ; С р.з – концентрацияпыли в рабочей зоне, мг/м 3 ; С вх – концентрация пыли внаружном воздухе на входе в приточную камеру, мг/м 3 , С вх= 0,3 <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ДК рз = 0,3х6 = 1,8 мг/м 3 ; С о – концентрация пыли вприточном воздухе, мг/м 3 , С о = С вх (1 – ŋ фяк ) = 1,8 (1 – 0,85)= 0,27 мг/м 3 ; ŋ пр – коэффициент эффективности улавливанияпыли приемниками шлифовального оборудования(ŋ пр = 0,95 – для шлифовального оборудования цеховбелого шлифования); К п – коэффициент подсоса воздухав трубопроводы Ас<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ТСРВ, К п = 1,1; К L c – коэффициентвоздухообмена в помещении по вредностям (древеснойпыли), К L c = 1,05; К L ш – коэффициент воздухообмена междузоной шлифования и рабочей зоной перед приемникамишлифовального оборудования. Следует принимать К Lш= ŋ пр ; К инф – коэффициент инфильтрации наружного, (1)1,5 4500,12 7000,03 950<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>3<st<strong>ro</strong>ng>№</st<strong>ro</strong>ng> 2 (76) 20<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng><st<strong>ro</strong>ng>№</st<strong>ro</strong>ng> 2 (76) 20<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>
АС<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng><st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>РАЦ<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>Я<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>4воздуха, который учитывает процент инфильтрующегося впомещение наружного воздуха от LАС, К инф используетсяв расчетах при определении расхода наружного воздухасистемой приточной вентиляции по массе выделяющейсядревесной пыли только для помещений, имеющих отрицательныйдисбаланс воздухообмена.<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>з анализа формулы (1) следует, что при уменьшении С кснижается расход наружного воздуха системой приточнойвентиляции L пр и пропорционально уменьшаются все тривида энергозатрат в системе:• на нагревание приточного воздуха в холодный периодгода;• на увлажнение приточного нагретого воздуха в холодныйпериод года;• на организованную круглогодичную подачу приточноговоздуха в производственные помещения.В табл. 2 приведены варианты расхода наружного воздухаприточными системами вентиляции L пр , рассчитанныепо формуле (1) при использовании различных вариантовочистки аспирационного воздуха для цехов белого шлифованияпри разной концентрации пыли в рабочей зонеС р.з (4,8; 5,0; 5,5; 6,0), которая может задаваться проектировщикамипри разработке систем приточной вентиляции.Расчет сделан при начальном пылесодержании С Н = 3000мг/м 3 для трех вариантов систем очистки воздуха (табл. 1).Вариант 1. РРФ стандартной модификации (двухступенчатаяочистка воздуха ŋ Σ = 0,9995, N Σ = 0,0005; С К= 1,5 мг/м 3 ).Вариант 2. Трехступенчатая очистка воздуха в фильтре[2] (ŋ Σ = 0,99996, N Σ = 0,00004; С К = 0,12 мг/м 3 ).Вариант 3. Супер-РРФ (двухступенчатая очистка воздухаŋ Σ = 0,99999, N Σ = 0,00 001; С К = 0,03 мг/м 3 ).На основании анализа данных, представленных в табл. 2,можно сделать следующие выводы:1. Концентрация пыли в рабочей зоне помещения С р.з ,равная <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ДК р.з , то есть 6 мг/м 3 , обеспечивает минимальныйрасход наружного воздуха L пр системами приточной вентиляциипри использовании всех трех вариантов системочистки аспирационного воздуха.2. Варианты 2 и 3 системы очистки аспирационноговоздуха цехов белого шлифования при концентрации пылив рабочей зоне С р.з = 6 мг/м 3 обеспечивают минимальнодопустимый по санитарным условиям уровень расходавоздуха системами приточной вентиляции L пр m<strong>in</strong> = 0,1L в.о =0,1(L AC + L выт ) = 0,1(1,1L AC ) = 0,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>L AC (где L в.о – воздухообменв помещении, м 3 /ч) и, как следствие, минимальный уровеньпотребления энергии этими системами.3. <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ри концентрации пыли в рабочей зоне С р.з = 6мг/м 3 варианты 2 и 3 системы очистки аспирационноговоздуха обеспечивают по сравнению с вариантом 1сокращение расхода наружного воздуха системамиприточной вентиляции в 2,9 раза (0,32/0,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>).4. <st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ри суммарной производительности несколькихаспирационных пневмосистем Ас<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>ТСРВ цеха белого шлифования100 000 м 3 /ч варианты 2 и 3 системы очисткиаспирационного воздуха обеспечивают по сравнениюс вариантом 1 уменьшение расхода наружного воздухасистемами приточной вентиляции на ΔL пр = (0,32 – 0,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>)L AC = (0,32 – 0,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>)10 5 = 21 000 м 3 /ч.Расчет ресурсосбережения в системахприточной вентиляцииРасчет ресурсосбережения от полученной экономиирасхода наружного воздуха ΔL пр = 21 000 м 3 /ч системамиприточной вентиляции осуществляется для климатическихусловий Санкт-<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>етербурга (табл. 3) по трем статьям:• экономии тепловой энергии на нагревании приточноговоздуха в холодный период года ΔQ, Гкал/год;• экономии электроэнергии на увлажнение нагретогоприточного воздуха ΔN ув , кВт•ч/год с φ 2 = 2,7% доφ пр = 55%;• экономии электроэнергии на круглогодичной подаче вцех приточного воздуха ΔN п.в , кВт•ч/год.ТеплоэнергосбережениеТеплоэнергосбережение в системах приточной вентиляциирассчитывалось для раздельных систем приточнойи вытяжной вентиляции без рекуператоров теплоты удаляемоговоздуха.<st<strong>ro</strong>ng>П</st<strong>ro</strong>ng>оказатель экономии тепловой энергии на нагреваниеприточного воздуха в холодный период года ΔQ, Гкал/год:ΔQ = ΔG C C p.c (t 2 – t 1 )К t N C HK w 10 -6 /4,19, (2)где ΔG C – сэкономленный массовый поток сухого воздуха,кг/ч, определяется по формуле (4); C p.c – удельнаямассовая теплоемкость сухого воздуха, C p.c = 1,006 кДж/(кг•К) [5]; t 1 – расчетная температура наружного воздухадля проектирования вентиляции, °С, принимается каксредняя температура наиболее холодной пятидневки(температура воздуха обеспеченностью 0,92) [6] (см.табл. 3); t 2 – температура нагретого воздуха, °С, определяетсяиз выражения (3); К t – коэффициент переходаот максимального часового расхода тепловой энергииQ max к среднечасовому расходу Q ср за отопительныйпериод в рабочее время, определяется по формуле(7); N C – продолжительность отопительного периода,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>5Таблица 2. Расчетные значения L пр /L AC для цехов белого шлифования.<st<strong>ro</strong>ng>И</st<strong>ro</strong>ng>сходные данные: С Н = 3000 мг/м 3 ; ŋ пр = 0,95; С вх = 1,8 мг/м 3 ; С о = 0,27 мг/м 3 ; К п = 1,1; К LC= 1,05; К LШ= ŋ пр = 0,95; К инф = 0,05.L пр/L АС для вариантов систем очистки воздухаС р.з, мг/м 3Вариант 1. Ск = 1,5 мг/м 3 [4; 9] Вариант 2. Ск = 0,12 мг/м 3 [4; 9] Вариант 3. Ск = 0,03 мг/м 34,8 0,72 0,43 0,415,0 0,64 0,36 0,345,5 0,47 0,22 0,206,0 0,320,09(принято 0,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>)0,08(принято 0,<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>)<st<strong>ro</strong>ng>№</st<strong>ro</strong>ng> 2 (76) 20<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng><st<strong>ro</strong>ng>№</st<strong>ro</strong>ng> 2 (76) 20<st<strong>ro</strong>ng>11</st<strong>ro</strong>ng>