6.2. Очистка воздуха от масляного тумана при обработке на металлорежущих станках
Масляный туман возникает в результате того, что интенсификация процессов, производимых с целью уменьшения износа режущего инструмента и сохранения структуры обрабатываемых материалов, нагревающихся вследствие трения в рабочей зоне до 400 -500°С, потребовала эффективного охлаждения их путем обильного смачивания смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ). В качестве, таких жидкостей широко применяются нефтяные минеральные масла и их эмульсии и эмульсолы, щелочные, мыльно-щелочные и другие охлаждающие и антикоррозийные жидкости – керосин, скипидар. Для повышения их смазывающих свойств в состав масел добавляют различные активирующие вещества, из которых наибольшее распространение получила сера.
Эмульсии представляют собой 310%-ные водные растворы масел, нафтеновых и олеиновых кислот и неорганических щелочей. Для нейтрализации свободных кислот в состав эмульсий вводят кальцинированную соду (до 0,3–0,5%).
В процессе использования эмульсии состав её существенно изменяется, повышается содержание масел и солей, увеличивается загрязнение металлическими примесями. При обработке легированных сталей, содержащих хром и никель, происходит растворение их в щелочных СОЖ.
Масляный туман конденсационного происхождения в основном состоит из капелек размером менее 4 мкм (до 90%). Средне весовой размер частиц чаще всего находится в пределах от 0,9 до 1,4 мкм. Наиболее тонкодисперсные туманы образуются при низких концентрациях паров масел с более высокой температурой кипения. Тонкодисперсные туманы масел характеризуются значительной стойкостью и высокой проникающей способностью в легкие человека.
Величины концентраций аэрозолей масла в производственных помещениях часто превышают ПИК (5 мг/м 3 ), иногда в 5–10 раз и более, а в отсасываемом из рабочей зоны станка потоке воздуха они составляют 10–150 мг/м 3 в зависимости от вида технологического процесса обработки, типа СОЖ и других условий.
В большинстве случаев твердые нерастворимые частицы содержатся в масляных туманах в свободном виде или в составе капель. Как правило, их присутствие обусловлено наличием пыли в производственном воздухе и присадках к маслам, а также в продуктах окисления масел, иногда в растворах щелочей.
Высокая дисперсность масляных туманов и наличие в них нерастворимых примесей чрезвычайно усложняют разработку туманоуловителей с высокой степенью очистки, простых и надежных в эксплуатации.
Накапливаясь во всем объеме рабочих помещений, масляные туманы существенно ухудшают условия труда, вызывая иногда профессиональные заболевания. Осадки масла на полу, станках и инструментах способствуют возникновению травматизма, осложняют уборку помещений, загрязняют источники света, разрушают бетонные строительные конструкции, ухудшают функционирование электрических контрольно-измерительных приборов вследствие замасливания контактов. Осаждение и накопление масла на внутренних поверхностях воздуховодов увеличивает пожароопасность, кроме того, безвозвратно теряются значительные количества масла.
Таким образом, решение проблемы устранения масляного тумана в производственных помещениях - одна из актуальных задач промышленной санитарии. Широкое внедрение в области металлообработки последних достижений в теории, технике и практике туманоулавливания способствует значительному оздоровлению условий труда, снижает травматизм и пожароопасность, позволяет экономить масло и способствует лучшему психофизиологическому состоянию рабочих, повышая производительность труда.
К настоящему времени накоплен определенный опыт решения этой сложной проблемы, который указывает, что для эффективного и экономичного снижения концентрации масляного тумана в атмосфере цехов необходимо осуществлять одновременно мероприятия в нескольких направлениях:
снижение генерации тумана масла путем усовершенствования и строгого контроля систем охлаждения СОЖ, а также за счет применения специальных составов СОЖ с более высокой температурой кипения и с менее токсичными добавками;
устройство герметичных укрытий источников эмиссии тумана от станков или эффективных локальных отсосов, по возможности мобильных и простых;
установка локальных агрегатов, а в некоторых случаях централизованных систем, для очистки аспирационного воздуха.
Полное удаление загрязненного воздуха из цеха в системах приточно-вытяжной вентиляции с выбросом его в атмосферу без очистки и заменой свежим – весьма невыгодное решение из-за больших энергозатрат на отопление в зимнее время. Кроме того, оно не решает проблемы защиты окружающей среды на территории завода и города. Масляные аэрозоли способствуют образованию чрезвычайно устойчивого смога, длительное время висящего над заводом и городом, а в условиях инверсии - в приземном слое атмосферы.
Beсьмa распространены централизованные системы отсосов от групп станков с очисткой воздуха перед выбросом в атмосферу или в цех. За рубежом в качестве туманоуловителей в таких системах часто используются двухзонные электрофильтры, комбинированные двух- и трехступенчатые установки или набивные волокнистые фильтры. Однако такие системы создают трудности в обслуживании плотно расположенного технологического оборудования из-за громоздкости сети воздуховодов и самих установок.
Наиболее перспективными многие авторы считают локальные агрегаты для отсоса и очистки воздуха, малогабаритные и мобильные, располагаемые вблизи станков или на их укрытиях, обеспечивающие такую степень очистки, которая позволяет возвращать воздух в цех.
Современные производственные условия предъявляют к очистным установкам определенные жесткие требования, главными из которых являются:
малые габариты вследствие высокой насыщенности производственных площадей основным технологическим оборудованием;
высокая эффективность очистки (от 80 до 95%), позволяющая возвращать очищенный воздух в цех с соблюдением санитарных требований;
простота обслуживания в сочетании с надежностью и безопасностью работы;
низкие капитальные и эксплуатационные затраты.
Для улавливания масляного тумана, отходящего от металлорежущих станков, применяют серийно изготовляемый агрегат АЭ2-12 (рис. 14.1). На первой ступени используется - инерционный эффект очистки от крупных частиц и капель масла (кольцевая камера 2), вторая ступень выполнена в виде патронов 1, заполненных многослойной тонкой сеткой, а третья ступень (фильтр-шумоглушитель 3) состоит из нескольких слоев дырчатого пенополиуретана, которые размещены после вентилятора 4 и служат одновременно глушителем шума. Производительность агрегата 750 м 3 /ч.