Quá trình gia công chế và biến gỗ thải ra một lượng lớn phế liệu gỗ ở các dạng khác nhau. Thành phần, tỷ lệ phế liệu gỗ thay đổi phụ thuộc vào loại nguyên liệu gỗ ban đầu và công nghệ gia công, chế biến. Tùy vào các quá trình gia công, phế liệu gỗ phát sinh dưới 3 dạng cơ bản: phoi bào, mạt cưa và bụi gỗ.
Phoi bào có dạng lá hoặc dải băng cuộn với độ dày 0,15-1,5mm, dài đến 500mm, rộng 1-100mm. Đường kính tối thiểu ống hút của thiết bị hút phế liệu từ máy phay, máy bào không được nhỏ hơn 100 mm. Hàm lượng các hạt bụi với kích cỡ dưới 500 µm trong phế liệu từ các thiết bị này vào khoảng 12,5%. Hình dạng, thành phần nhóm các hạt bụi trong phoi bào theo tỷ lệ 69-26-5 (69% các hạt 500-250µm, 26% – kích cỡ 250-100µm, 5 % – nhỏ hơn 100µm).
Mạt cưa có hình dạng khối hoặc hộp, đôi khi có hình que nhọn. Bề mặt nhám. Kích cỡ mạt cưa theo chiều dọc từ 0,1-2,5mm. Đường kính ống hút tối thiểu của thiết bị thu hồi không được nhỏ hơn 100 mm. Hàm lượng bụi trong phế liệu mạt cưa không vượt quá 35%.
Bụi gỗ – đây là phế liệu chính hình thành trong quá trình mài gỗ, chúng có kích thước nhỏ hơn 500µm, chiếm đến 98% thể tích chung phế thải bụi. Hình dạng của bụi rất phức tạp tùy vào từng loại gỗ gia công.
Bụi gỗ là chất cháy rắn dạng bột. Bụi gỗ lơ lửng trong không khí có nguy hiểm nổ. Nguy hiểm cháy, nổ của gỗ gia công phụ thuộc vào độ ẩm của nó. Nguy hiểm cháy nổ của phế liệu bụi gỗ tăng cùng với sự tăng độ phân tán và giảm độ ẩm. Nhiệt độ tự bốc cháy của bụi gỗ trong khoảng 240-250oC. Bụi gỗ có giới hạn nồng độ bốc cháy dưới là 27-37g/m3. Áp suất nổ vào khoảng 0,77MPa. Bụi lắng đọng có nguy hiểm cháy, nhiệt độ tự bắt cháy 225oC.
Nguy hiểm cháy quá trình công nghệ gia công gỗ được xác định bởi khả năng hình thành nồng độ nguy hiểm nổ của bụi ở các thiết bị cũng như trong phân xưởng, phần lớn là nơi có các vật liệu cháy rắn, khả năng xuất hiện các nguồn nhiệt gây cháy và khả năng lan truyền của đám cháy.
Thể tích vùng nồng độ nguy hiểm nổ có thể đánh giá theo công thức:
Trong đó: Vnguyhiem – Thể tích vùng nồng độ nguy hiểm nổ, m3; m – khối lượng bụi, g; – Giới hạn nồng độ bốc cháy thấp, g/m3; K – Hệ số an toàn (thường lấy ≥ 2).
Thể tích vùng nồng độ nguy hiểm nổ hỗn hợp bụi, không khí nếu lớn hơn 5% thể tích phân xưởng khi nổ sẽ phá hủy cấu kiện xây dựng nhà sản xuất.
Để ngăn ngừa sự nguy hiểm này cần thiết phải dự tính hệ thống thông gió sự cố cũng như hệ thống phòng cháy chữa cháy của nhà xưởng, đảm bảo dừng làm việc tất cả các máy móc khi hệ thống hút không hoạt động.
Để đảm bảo điều kiện an toàn lao động, loại bỏ sự thoát bụi từ các thiết bị và hệ thống vận chuyển trong phân xưởng sản xuất, sử dụng hệ thống hút và vận chuyển bằng khí nén.
Nhiệm vụ của hệ thống hút hiện đại là tăng hiệu quả làm sạch bụi trong không khí tại vùng làm việc của phân xưởng sản xuất, ngăn ngừa sự tạo thành bụi lắng đọng tại các thiết bị máy móc và cấu kiện xây dựng của phân xưởng, bảo vệ không khí khỏi ô nhiễm của bụi khuyếch tán. Yêu cầu đối với hệ thống hút phải đảm bảo chất lượng làm sạch không khí, người ta chế tạo tổ hợp máy hút bụi gồm có – ciclon và thiết bị lọc.
Ciclon – là thiết bị mà trong đó tách ra những hạt cứng khỏi không khí, thực hiện bởi sử dụng lực ly tâm khi chuyển động xoáy của dòng vật chất, khí và nén các hạt về phía thành của buồng xoáy. Vận tốc của không khí trong phần hình trụ của Ciclon khi loại bỏ bụi sẽ khoảng 4m/s. Mức độ làm sạch không khí trong thiết bị khử bụi dạng thùng xoáy đạt đến 80-90%.Thiết làm sạch bụi – khử bụi kiểu lọc sử dụng thiết bị lọc dạng vòi ống, hộp. Mức độ làm sạch không khí trong thiết bị kiểu ống đạt 99%. Thiết bị lọc của hệ thống hút cho phép làm sạch không khí đến giá trị nồng độ bụi đến dưới 1mg/m3, dưới giá trị giới hạn vệ sinh cho phép của tiêu chuẩn lọc bụi đối với không khí.
Thiết bị hút bụi Ciclon
Giải pháp tối ưu đối để loại bỏ phế liệu gỗ tự động và đảm bảo không khí trong phân xưởng là áp dụng tổ hợp máy hút bụi tuần hoàn, trong đó không khí được hút sau khi làm sạch không thải ra môi trường mà toàn bộ hoặc một phần quay trở lại phân xưởng sản xuất. Đối với các nhà máy lớn, phần lớn sử dụng tổ hợp tuần hoàn lớn với công suất từ 6000m3/h. Tổ hợp thiết bị hút bụi để hút bụi khô rời và phoi bào.
Vì cột áp không lớn nên các thiết bị hút bụi này ở khoảng cách không lớn hơn 3m đến các máy móc gia công. Chúng có khả năng đảm bảo vận tốc hút cục bộ cho các máy đến 22m/s, công suất từ 1250 đến 3900m3/h. Tổ hợp không trang bị cơ cấu tái sinh bề mặt lọc, vì vậy đòi hỏi chu kỳ giũ bỏ ống lọc (càng thường xuyên thì bụi thu được càng nhỏ).
Hệ thống hút chân không được sử dụng để loại bỏ phoi bào, mùn cưa, bụi được tạo thành trong quá trình gia công gỗ, gỗ ép, vật liệu xây dựng… để làm sạch (lọc) không khí bẩn và đưa chúng trở lại buồng sản xuất.
Ứng dụng rộng rãi trong các ống lọc là các thiết bị lọc dạng ống. Thiết bị lọc này cho phép chế tạo kiểu bên trong, trong nền sản xuất, gần thiết bị gia công, ở khoảng cách từ 3 đến 15m, vận tốc đảm bảo hút từ 27-35m/s.
Đối với hệ thống hút ly tâm cho phép thiết bị lọc ống thực hiện bên trong và bên ngoài với công suất từ 9000 đến 20000m3/h. Trong tổ hợp chính của thiết bị lọc gồm có: ngăn lọc, quạt trong lồng chống ồn với động cơ điện truyền động; thiết bị dẫn động; thùng thu hồi bụi với thể tích từ 1m3 hoặc 1,7m3, cấu kiện giống như thiết bị lọc ống cỡ nhỏ.
Hệ thống vận chuyển bằng khí nén được sử dụng không chỉ để thu hồi và loại trừ phế liệu của sản xuất gỗ, còn để vẫn chuyển dăm bào, mùn cưa… về khu vực xa nơi gia công. Trên thiết bị vận chuyển bằng khí nén có thể lắp đặt van đóng mở cho phép tiến hành vận chuyển phế liệu về một số nơi như: hố chứa hoặc kho nhiên liệu hoặc vào các xe chở.
Nguy hiểm cháy nổ của các hệ thống hút phế liệu kể trên là:
– Tạo thành hỗn hợp bụi, không khí nguy hiểm cháy nổ khi khuyếch tán bụi lắng đọng trong ciclon và khi hoàn nhiệt bộ phận lọc ở máy hút bụi.
– Nguồn nhiệt gây cháy có thể hình thành ở dạng tia lửa do va chạm, ma sát, phóng tĩnh điện hoặc hậu quả của việc tự cháy bụi lắng đọng trong hệ thống hút.
– Trong hệ thống ly tâm, đám cháy có thể lan truyền từ máy này đến máy khác khi chất cháy tồn đọng trên thành thiết bị thông gió và hình thành hỗn hợp bụi khí cháy.
Các biện pháp phòng cháy hệ thống hút phế liệu khi gia công gỗ là:
– Bố trí các thiết bị hút bụi phía ngoài nhà.
– Bảo vệ ciclon và máy lọc bằng các màng phòng nổ và các hệ thống chữa cháy.
– Cố định chặt các đường ống trong thiết bị lọc kiểu ống trên các khung không có tấm chắn.
– Cách nhiệt các đường ống dẫn bên ngoài và thiết bị hút bụi để loại trừ nồng độ hơi ở thành trong và sự bám dính của bụi.
– Sử dụng các quạt thông gió an toàn nổ.
– Lắp đặt van chắn lửa trong ống hút.
Từ những nội dung trên, thấy rằng chức năng thông thường của hệ thống hút phế liệu trong các cơ sở gia công và chế biến gỗ là bắt buộc bảo đảm các điều kiện an toàn cháy nổ. Thiết lập các điều kiện an toàn đối với việc thu hồi phế liệu gỗ là một bước quan trọng trong hoạt động của các cơ sở gia công và chế biến gỗ, đảm bảo an toàn cháy nổ và an toàn lao động cho các cơ sở này.
Tài liệu tham khảo
- TCVN 2293 : 1978 Gia công gỗ – Yêu cầu chung về an toàn.
- Клубань В.С. Пожарная безопасность деревообрабатывающих предпри-ятий: Учебное пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2002. 112 с.
Huy Quang (Khoa Phòng Cháy)