Неважно, происходит ли выгрузка из силоса, бункера или с другого конвейера, когда сыпучие сухие материалы сбрасываются на движущуюся конвейерную ленту, образование пыли кажется неизбежным. Но это не так.

Даже пустая движущаяся лента втягивает воздух внутрь ограждения в направлении своего движения. Когда материал попадает на ленту, удар вызывает разбрызгивание груза, частицы становятся воздушно-активными, а возникающая турбулентность выталкивает пыль к ближайшим отверстиям. Без герметичной среды, контролирующей воздушный поток, ухудшение качества воздуха становится серьёзной угрозой безопасности на рабочем месте.

Пыль — это не только угроза здоровью сотрудников. Абразивные частицы проникают в открытые механизмы и подшипники, вызывая их ускоренный износ, заклинивание и необходимость преждевременной замены. Пыль засоряет воздухозаборники оборудования и техники поблизости, увеличивая время простоя и объёмы технического обслуживания. Частицы покрывают пешеходные дорожки, лестницы, пульты управления и затрудняют чтение знаков и указателей. Помимо этого, существует угроза для окружающей среды и жалобы со стороны местного населения, что нередко приводит к проверкам со стороны надзорных органов.

Часто проблема заключается в недостаточном понимании операторами причин образования пыли. Большинство решений ориентировано на подавление и улавливание пыли, однако десятилетия полевых исследований показали, что для эффективного контроля воздуха в зоне перегрузки необходимо устранить первопричины, рассматривая процесс подачи материала в комплексе, с точки зрения конструкции и функционирования.

Ключевые элементы перегрузочного желоба

Перегрузочный желоб должен включать в себя несколько важных компонентов, которые помогают снизить пролив материала и пылеобразование, они также обеспечивают укладку груза по центру ленты, а также способствуют осаждению пыли обратно в основной поток материала или в систему пылеулавливания. К таким компонентам относятся:

- опорные ложементы (cradles),
- защитные накладки (wearliners),
- кромкоуплотнители (skirting),
- приподнятые ограждения,
- и стратегически размещённые пылевые завесы (dust curtains).

Некоторые производители предлагают модульные ограждения перегрузочных желобов, которые можно быстро и экономично модернизировать во время плановых остановов. Удлинение кожуха перегрузочного желоба позволяет увеличить пространство, в котором могут оседать пыль и турбулентный воздух. Наружное размещение изнашиваемых элементов и кромкоуплотнителей обеспечивает удобный и безопасный доступ при обслуживании. Хотя стандартные процедуры блокировки/маркировки (lock-out/tag-out) остаются обязательными, внешнее обслуживание устраняет необходимость проникновения внутрь желоба и значительно сокращает время простоя.


Рис. 1. Процентное снижение содержания пыли в трех желобах, различающееся по высоте и ширине желоба.


Рис. 2. Конструкция центрированной загрузки ложки и система пылезащитной завесы помогают контролировать турбулентность и поток воздуха.
 
Если вы видите частицы, плавающие в воздухе, это значит, что они слишком крупные, чтобы считаться вдыхаемыми, то есть они не проникают через естественные защитные барьеры организма и не доходят до глубоких отделов лёгких, вызывая тяжёлые заболевания.

Так называемая бытовая (nuisance) пыль — это частицы меньше 200 мкм (микрометров в диаметре), примерно размером с обычную пыль в доме. Эти частицы достаточно лёгкие, чтобы оставаться в воздухе под действием естественных воздушных потоков, оседать на всех поверхностях и вызывать интенсивный износ механических и подвижных узлов оборудования.

Когда размер частиц снижается до 100 мкм (примерно соответствует диаметру человеческого волоса), они становятся невидимыми для глаза. А при размере 10 мкм и меньше частицы считаются вдыхаемыми (respirable). Именно такие частицы строго регулируются, поскольку доказана их связь с хроническими заболеваниями лёгких, которые могут развиться у работников спустя годы. Благодаря строгим стандартам уровень смертности от таких заболеваний существенно снизился.

Конструкция перегрузочного желоба (chute) оказывает существенное влияние на объём выделяющейся пыли. Правильно герметизированные желоба, оснащённые тремя зонами пылезащитных завес, постепенно замедляют поток воздуха, позволяя пыли оседать. Полевые испытания показывают резкое снижение выбросов как бытовой, так и вдыхаемой пыли (см. рис. 1).

Выявление первопричин образования пыли

Многие операторы ошибочно считают, что в таких "грязных" отраслях, как производство, переработка и транспортировка сыпучих материалов, борьба с пылью — это бесполезное занятие, обречённое на провал. Особенно часто это случается, когда даже опытные инженеры по обслуживанию не могут понять источник образования пыли, наблюдая, как пыль окутывает зону перегрузки.

Однако поток воздуха через перегрузочную зону можно контролировать путём регулирования угла загрузки и правильного размещения пылевых завес.

Если подача материала осуществляется по центру ленты и с использованием плавного, наклонного или ложкообразного загрузочного желоба, груз попадает на ленту с меньшим ударом, а значит, без повреждения ленты, без разбрызгивания, с меньшей турбулентностью воздуха и без смещения, которое может привести к уходу ленты с траектории (mistracking).

Грамотное размещение пылевых завес создаёт зоны замедления воздушного потока, что позволяет пыли либо оседать обратно в поток материала, либо перенаправляться в систему пылеулавливания (см. Рис. 2).

Разрушение материала увеличивает образование мелкодисперсной пыли двумя способами. Во-первых, при измельчении сырья в дробилках или мельницах размер частиц уменьшается, что способствует усилению пылеобразования. Во-вторых, разрушение может происходить при ударе материала о конструкцию при перегрузке, что также приводит к его раскалыванию и образованию пыли.

Наиболее значимая причина пылеобразования — неудачная конструкция перегрузочного узла, не соответствующая текущим производственным требованиям. Конвейерные системы, как правило, проектируются под расчётную производительность на момент строительства и редко предусматривают возможность масштабирования. Увеличение производительности ведёт либо к росту объёма перемещаемого материала, либо к увеличению скорости движения ленты — а чаще всего к тому и другому. Если система не рассчитана на такие нагрузки, пыль становится индикатором целого спектра проблем: снижение безопасности, утечки материала, частые поломки и простой оборудования.

Передовые практики контроля пыли на ленточных конвейерах

- Исключите провисание ленты
- Обеспечьте непрерывную поддержку ленты по всей длине пылезащитной стены (skirtboard), чтобы исключить зазоры. Даже турбулентный поток воздуха способен выдавить пыль через эти зазоры, вызывая избыточное пылеобразование и просыпание материала.

Износостойкие накладки (wearliners)

Современная конструкция желоба предполагает его повышенную высоту, что создаёт зону успокоения пыли и место для размещения внешних износостойких накладок. Без них вся нагрузка ложится на резиновую юбку, что резко снижает срок службы оборудования.

Установка пылезащитной юбки (skirting)

Юбка должна быть подрезана по углу корыта и смонтирована снаружи, что облегчает и делает безопасной регулировку. Саморегулируемые юбки имеют пружинные замки, создающие постоянное давление вниз, снижая требования к обслуживанию. Двойные юбки сочетают основную резиновую юбку и дополнительный защитный клапан для двойной герметизации.
 
Сначала герметизируйте, потом подключайте системы пылеулавливания. Применяйте пассивные методы борьбы с пылью — управляемую загрузку, износостойкие накладки, юбки, завесы и модулированные кожухи. Если длина желоба недостаточна для создания полной зоны осаждения, применяются пылесборники и механические фильтры, которые используют воздушный поток для захвата пыли и сбрасывают её обратно на ленту после остановки системы. Но они требуют дополнительного обслуживания, поэтому надёжная герметизация — это всегда первый шаг.

Замедлите скорость выхода воздуха

Полностью устранить выход воздуха невозможно, но его нужно снизить до менее 200 футов в минуту (1 м/с). Это достигается правильной установкой задней панели и пылевых завес, причём важно не просто установить их в конце, а распределить по зонам для создания полноценной зоны осаждения.
 

Практический пример: San Pedro Bioenergy (SPBE)

На трёх ключевых участках перегрузки от измельчителя до печи на заводе San Pedro Bioenergy (SPBE) наблюдалось избыточное пылеобразование и просыпание. Измельчённый материал (1–100 мм) становился лёгким и пылеобразующим. Два горизонтальных конвейера длиной по 15 м с шириной ленты 1 828 мм (72 дюйма) сбрасывали материал с высоты 6–9 м на неограждённые перегрузочные желоба, что вызывало турбулентный поток воздуха, распространявший пыль и мусор по всей установке. Это ухудшало качество воздуха, загрязняло проходы и затрудняло обслуживание.

Что сделали:

- Смонтировали герметичный кожух желоба, регулирующий поток воздуха.
- Установили приёмные опоры шириной 1 524 мм (60 дюймов) со средними демпфирующими планками.
- Установили скользящие опоры с углом корыта 35° — для обеспечения плотного прилегания юбки.
- Подняли уровень перегрузочного желоба, что позволило разместить износостойкие накладки и двойную юбку.
- Закрыли заднюю часть желоба и разместили пылезащитные завесы в нескольких зонах, чтобы контролировать турбулентность.
 

Чище и безопаснее

Повышение качества воздуха на производстве может показаться сложной задачей. Однако устранение пыли повышает безопасность, снижает штрафы и повышает мотивацию персонала. Перегрузочные узлы — не единственный источник пыли, но, как один из крупнейших — это оптимальная точка старта.

Применяя лучшие практики и современные компоненты, можно последовательно устранять крупные источники пыли. После этого становится проще выявлять и устранять оставшиеся локальные источники пылеобразования с целью создать чистое, безопасное и эффективное производство.