Фабричный воздух — помогают ли системы аспирации?

В Китае, в отдалённой его провинции, есть специальный госпиталь для больных пневмотоксикозом. Многие его пациенты — это бывшие работники добывающих предприятий. Кто-то приходит сюда на лечение раз в несколько лет, а старики живут постоянно — на лекарствах, не снимая носовую канюлю. Это один из элементов платы за китайское экономическое чудо — активная добыча угля с экономией на ряде систем — аспирационных, в том числе.

Производители таких решений говорят, что современные агрегаты позволяют очищать воздух до 99% — в том числе и на таких сложных объектах, как обогатительные предприятия. И такие производительные решения сегодня работают на объектах — российских в том числе.

По большому счёту, какую бы руду ни обогащали, возникает одна общая беда — пыль. Породу дробят, транспортируют с помощью конвейеров, неоднократно пересыпают.

И вот мельчайшие частицы материала уже витают в воздухе. С пылью всеми силами стараются бороться, и даже если системы аспирации установлены самые современные, к ним добавляют и дедовский метод — орошение. То есть время от времени по территории фабрики или комбината проходит человек
с обычным шлангом с водой и поливает производственную площадку. Метод простой, но, надо сказать, весьма эффективный.

Пыльная проблема номер один — опасность для здоровья рабочих.

Пневмокониоз — этакое классическое профессиональное заболевание специалистов предприятий, где нормы по очистке воздуха не соблюдают. Вызвана эта болезнь длительным вдыханием воздуха, содержащего производственную пыль. Заболевание необратимо и неизлечимо, характеризуется развитием фиброза лёгких. То есть лёгочная ткань при повреждении абразивными частицами замещается конгломератом микрорубцов.

«Воздух угольных обогатительных фабрик, как правило, в больших количествах содержит угольную пыль. Практически любая пыль в разной степени опасна для человека, вызывая повреждение дыхательных путей и лёгочной ткани, что приводит к развитию профессиональных заболеваний», — подтверждает заместитель директора по продажам ООО «СовПлим — Сибирь» Денис Буланенко.

Если же это пыль металлических руд, то тут могут быть и иные «добавки». Согласно действующим санитарным нормам, напоминает ведущий технический специалист ООО «Финго-Комплекс» Антон Корчагин, ПДК пыли, содержащей двуокись углерода 10–70%, установлена на уровне 1 мг/м³. Больше 10% могут содержать пыль железных руд и концентратов. Сами по себе частички SiO₂ токсичными не являются, но поскольку они очень твёрдые, то способны повредить лёгочную ткань человека.

Проблема номер два касается именно угольной пыли: она ведь ещё и взрывоопасна.

«Для механизмов в случае с угольной пылью опасность заключается в возможном возгорании накопленной на их поверхности пыли», — предупреждает Денис Буланенко.

«Во время хранения на складах, при транспортировке и перегрузке в воздух рабочей зоны, в помещениях, а также в атмосферу происходит выделение мелкодисперсной пыли, метана, сероводорода и других газов. Всем известно, что именно пыль провоцирует многие заболевания лёгочной системы.

Также угольная пыль при скапливании на оборудовании увеличивает износ движущихся и вращающихся частей оборудования, тем самым сокращая ресурс его работы, а вышедшее из строя оборудование, если своевременно не произвести ревизию/ремонт, может создать аварийную ситуацию», — напоминает о ещё одной спровоцированной пылением проблеме руководитель службы ОТ и ПК ООО «ЦОФ «Щедрухинская» Илья Конышев.

Есть и другие особенности технологического процесса, с пылью не связанные, но имеющие отношение к системам воздухообмена: температура и влажность воздуха. Водооборот на обогатительных предприятиях огромный, оборудование греется, в итоге имеем подобие парника.

«Высокая температура воздуха и влажность, лучистое тепло вызывают перегрев организма людей, особенно при тяжёлой физической работе. При низкой температуре резко увеличиваются потери тепла организмом, что вызывает простудные заболевания.

В помещениях, характеризуемых значительными избытками тепла, при тяжёлой работе в холодный и переходный периоды года температура воздуха допускается 14–17 °С, относительная влажность — не более 75%, а подвижность воздуха — не более 0,5 м/с. В тёплый период года температура воздуха не должны превышать наружную более, чем на 5 °С, относительная влажность при 28 °С должна быть не более 55% и подвижность воздуха 1–1,5 м/с», — объясняет Антон Кочагин.

Внимание к аспирации воздуха

«На сегодняшний день промышленные предприятия стали более ответственно подходить к вопросам аспирации воздуха и, соответственно, к здоровью не только персонала, но и жителей близлежащих населённых пунктов», — отмечает Денис Буланенко.

В нашем активно добывающем природные ресурсы государстве счёт обогатительных предприятий идёт на десятки, и мощностями мы постоянно прирастаем. Есть советское наследие в разной степени модернизированное, есть совсем новые объекты, и общая картина по системам аспирации вырисовывается неровная. Имеются системные проблемы, которых мы коснёмся чуть позже, но есть и огромное количество примеров предприятий, где к этому вопросу относятся максимально ответственно.

ЦОФ «Кузнецкая» из старой гвардии фабрик, она работает ещё с 1960-х. Многие решения по аспирации, которые здесь функционируют, — это разработки советских проектных институтов. Специалисты говорят, что задачу свою они в целом выполняют, но ведь и мир не стоит на месте.

«У нас есть проект по модернизации систем очистки воздуха, сейчас мы этим вопросом как раз занимаемся. Закупаем оборудование, в этом году часть вентиляторов планируем заменить. Сегодня очень много решений на рынке появилось, мы в эту сторону, конечно, смотрим. Очень важный аспект: это ведь чистый воздух, которым мы сами дышим», — рассказали нам на фабрике.

Гайский ГОК — примерно того же периода «рождения», и в реагентном отделении ОФ ГОКа недавно установили новую аспирационную систему. Эффективность очистки воздуха заявлена на уровне 99%.

«Проект вентиляционно-аспирационной системы разрабатывало ОАО «Уралмеханобр» с учётом специфики нашего производства, количества приготавливаемого реагента для извлечения концентрата. Монтаж оборудования вели как подрядные организации, так и специалисты нашей энергослужбы.

Работа проведена огромная: демонтировали старое оборудование, подключали временные схемы, новое оборудование интегрировали в общую систему, — всё это было выполнено без остановки производственного процесса. Одних только воздушных трубопроводов диаметром от 300 до 1000 мм смонтировали более 2000 метров.

Кроме того, трубопроводы сжатого воздуха, промышленной воды, кабельные сети, электрические шкафы управления и многое другое. Самое главное — мы получили положительный результат — эффективность работы нового оборудования», — поясняет начальник ОФ Дмитрий Семёнов.

ОФ «Листвянская-2» «Сибирского антрацита» — это уже другое поколение фабрик. Однако и здесь уже успели модернизировать систему пылеудаления в сортировочном комплексе: четыре года назад локальные аппараты аспирации сменила комплексная централизованная система. Мокрый фильтр-циклон, отмечают работники фабрики, обеспечивает лучшую очистку воздуха. По данным самой компании, эффективность пылеудаления новой системой составляет 95–98%.

«Работать стало комфортнее. Уменьшилась запылённость рабочих мест в здании дробильно-сортировочного комплекса. Это улучшение условий труда, забота о нашем здоровье», — говорит машинист установок обогащения и брикетирования ОФ «Листвянская-2» Роман Фёдоров.

ЦОФ «Щедрухинская» — тоже из «молодых», но опять же: техперевооружение уже имело место.

«Две из трёх аспирационных систем, эксплуатируемых на ЦОФ «Щедрухинской», установили во время строительства предприятия. Третью аспирационную систему смонтировали через несколько лет в процессе технического перевооружения предприятия.

Установки обеспечивают необходимую эффективность очистки воздуха рабочей зоны. На фабрике установлены две аспирационные системы с пылеуловителями ПВМ20СА в дробильно-сортировочном отделении, они необходимы для удаления запылённого воздуха от мест пыления: пересып угля с конвейера на конвейер, от дробилки, от грохота.

Также работает аспирационная система с пылеуловителем ПМР 15М в производственном корпусе. С её помощью идёт удаление запылённого воздуха опять же от мест пересыпа и от лабораторных дробилок», — рассказал Илья Конышев.

Аспирационная система — уникальная комбинация

Безусловно, каждое обогатительное предприятие уникально, однако ключевые узлы в целом традиционны: дробление, измельчение, грохочение применяются на каждой фабрике или комбинате.

«Наиболее «пылящими» участками на обогатительных предприятиях являются узлы пересыпки, узлы дробления и грохочения, места загрузки — выгрузки сырья или продукции», — констатирует Денис Буланенко.

«Основными очагами выделения пыли являются перегрузочные узлы, конвейеры, обжиговые печи, барабанные охладители. По мере повышения температуры перерабатываемого материала интенсивность выделения пыли на рабочих местах возрастает.

Пылевыделение особенно высоко при перегрузках горячего материала на рабочих местах у обжиговых печей и барабанных охладителей. Горячие и парящие материалы, кроме пыли, выделяют пар, образующий туман как в зимний, так и в летний периоды года.

Относительная влажность в помещениях, где перерабатываются горячие и влажные материалы, составляет 90–100%», — уточняет особенности обогащения железных руд Антон Корчагин.

Всё это необходимо учитывать при проектировании и монтаже систем очистки воздуха. В итоге получается, что каждое из этих решений обладает своими неповторимыми особенностями и изготавливается строго под заказчика. Специалист «Финго-Комплекс» отмечает, что за последние три года компания сделала от силы два одинаковых фильтра.

«Оборудование, которое входит в состав аспирационных систем (пылеуловители, двигатели, вентиляторы, воздуховоды и т. д.) по своей сути не уникально. Подбирают его из готовых решений, предоставляемых производителями вентиляционного оборудования.

Но совокупность всего этого, что в итоге и является аспирационной системой, действительно уникальна, поскольку разрабатывается непосредственно под готовую компоновку оборудования.

Протяжённость воздуховодов аспирационной системы, углы наклона, места установки пылевых укрытий и пылеуловителей, количество точек, от которых будет происходить удаление запылённого воздуха…

Все эти и многие другие факторы влияют на эффективность проектируемой аспирационной системы», — объясняет Илья Конышев.

Задачи для производителей систем очистки воздуха

В итоге создание системы воздухоочистки для производителя — каждый раз задача. И специфические условия обогатительных комбинатов вносят свои коррективы. Так, если фабрика угольная, то пыль, как мы уже упоминали, несёт опасность взрыва, поэтому оборудование должно быть во взрывобезопасном исполнении.

Так, недавно вторую очередь системы аспирации запустили на Тугнуйской обогатительной фабрике — поставщиком оборудования стала компания «СовПлим-Сибирь». Фильтр в данном случае имеет взрывозащищённое исполнение.

«Из-за большой воздухопроизводительности систем аспирации и, соответственно, их больших габаритов фильтровальные агрегаты приходится устанавливать на открытом воздухе. Если речь идёт о сибирском предприятии, то мы обязаны считаться с климатическими особенностями. Это приводит к обязательному применению термоизоляции и систем подогрева основных узлов фильтра», — рассказал Денис Буланенко.

Кроме того, существует тенденция к наращиванию объёмов производства обогатительных предприятий — всем известная и всём понятная. Но запущен и другой процесс: требования ПДК и выходных запылённостей газоочистного оборудования планомерно ужесточаются. То есть работа производителей профильного оборудования становится всё сложнее.

Антон Корчагин говорит, что для соответствия новым условиям нужны решения, которые ранее не применялись и не рассматривались, поскольку считались нерациональными.

«С увеличением объёмов переработки руды возрос и объём реагентов, используемых при производстве концентратов. Так появилась необходимость замены системы воздухоочистки», — говорит Дмитрий Семёнов. Собственно говоря, вот и иллюстрация предыдущего тезиса.

Возникает ещё и проблема габаритов. Ведь если фабрика или комбинат увеличивала объёмы производства, то на очистку поступает больший объём газа, повышается и входная запылённость газового потока. Если мы говорим об аппаратах электрической очистки и матерчатых фильтрах, то при таких условиях задачи их габариты должны стать больше. Только вот комбинаты расстраиваться не панировали, так что площади под застройку оказываются весьма ограниченными.

«Существует несколько решений по интенсификации процессов пылеулавливания. Применительно к электрофильтрам разработаны пути интенсификации питания полей электрофильтров, геометрически новые электроды, позволяющие получить значения выходных запылённостей, соответствующие новых требованиям, зачастую в габаритах корпуса существующего, морально устаревшего оборудования», — рассказывает о шагах, которые предпринимает производитель, Антон Корчагин.

Также, отмечают специалисты, в определённых условиях начинается коррозия элементов оборудования — с этим также нужно считаться.

Такая проблема возникает на переделах, где требуется степень очистки на уровне 20–50 мг/нм³, а температура газов выше 400 градусов. В момент выгрузки пыли случаются подсосы воздуха, в результате — конденсат и коррозионное разрушение нижних участков аппарата. Здесь могут помочь коррозионно-стойкие материалы и закрытая система пылетранспорта уловленного продукта с уплотнением. Правда, говорят наши эксперты, заказчики не всегда выбирают такие решения, поскольку это удорожание конструкции.

Трудности нового века

Сегодня на рынке экологического машиностроения работают несколько российских компаний, однако далеко не всегда решения, установленные на наших фабриках, отечественные. Антон Корчагин
рассказал о существующей на рынке системной проблеме, характерной именно для постсоветского пространства.

«Сегодня многие возможности, доступные при существовании СССР, утрачены. В единой экономической системе, контролируемой государством, была возможность поставить опытный образец на предприятие. При этом все согласования были внутригосударственными. Данные, полученные на полномасштабном опытном образце, работающем в реальном технологическом режиме, можно было анализировать, вносить коррективы. Эта информация служила фундаментом для новых разработок.

В нынешней экономике все заказчики не включены в единую систему, они борются за собственную, частную прибыль. В связи с этим никто не хочет ставить опыт с продукцией сторонней организации-производителя на своём комбинате. Это обуславливает стагнацию в отечественных технологиях, не находящих реализации в сложившихся промышленных условиях и, как следствие, необходимость применения импортного оборудования.

Когда система была общей, получалось, что риски несло само государство — масштабная, тотальная система, способная поглотить и нивелировать даже грубую ошибку. Сегодня риски несёт частный капитал, который по определению несопоставим по масштабам с государственной системой. В результате частная фирма не идёт на риск, если есть пусть даже малая вероятность фола. А предприятие-заказчик рассматривает к поставке только то, что проверено предыдущими поставками аналогов оборудования. Но и в коем случае не нового», — поделился специалист ООО «Финго-Комплекс».

Эксперт

Ведущий технический специалист ООО «Финго-Комплекс» Антон Корчагин

«Принцип работы аппаратов в пределах одного и того же типа, будь то циклон, электрофильтр, рукавный фильтр, или аппарат мокрого пылеулавливания, один и тот же от типа к типу. Каждая промышленная газоочистная установка представляет собой целый комплекс решений в области электротехники, механики, химии и аэродинамики, базирующийся на известных и единых для всех принципах. Однако, комбинация этих решений уникальна».

Эксперт

Заместитель директора по продажам ООО «СовПлим — Сибирь» Денис Буланенко

«Не так давно мы завершили монтаж и запустили в работу вторую очередь системы аспирации на Тугнуйской обогатительной фабрике.

Фильтр здесь имеет производительность 120 тысяч кубометров воздуха в час, тягодутьевое оборудование имеет стопроцентное горячее резервирование с системой уравнивания ресурса оборудования. Также, учитывая опыт эксплуатации первой очереди системы аспирации с 2015 года, инженеры нашей компании предусмотрели некоторые изменения, улучшающие эксплуатационные характеристики фильтра, например, внедрили современную систему диспетчеризации, которая позволяет удалённо контролировать работу основных узлов системы аспирации, а также наглядно оценить эффективность очистки».

Текст: Кира Истратова