Очистка
Просто сжатый воздух нельзя использовать для подачи в шланговые респираторы. При сжатии окружающего воздуха в обычном компрессоре получается сжатый воздух, который нельзя использовать для дыхания. Даже если сжимаемый воздух очищен от всех частиц, он содержит те загрязнения, которые были в окружающем воздухе, плюс загрязнения от местных источников около места забора воздуха, плюс загрязнения, образовавшиеся при сжатии в компрессоре. В компрессоре в воздух могут попасть пары масла, углеводороды, и даже угарный газ.
Место забора воздуха в компрессор особенно уязвимо для всех источников угарного газа. При выполнении работы по обезвреживанию асбеста нужно очень внимательно следить за источниками СО - например за проезжающими автомобилями и другими устройствами с ДВС.
Из-за обычного сжатия воздух может оказывается загрязнённым. В этом случае, загрязнения оказываются "сгущёнными" при сжатии. Из-за этого нельзя подавать в респираторы сжатый воздух без очистки.
Очистка воздуха - это очень "аккуратная" технология, которая развивалась много лет. Очистка - это гораздо больше, чем фильтрация. При фильтрации происходит улавливание аэрозолей и очистка воздуха от частиц с помощью фильтра, и она всегда входит в общий процесс очистки, являясь его небольшой частью.
Для очистки воздуха в основном используется адсорбция. Для улавливания паров и (газообразных) химических загрязнений используют специальные вещества, называемые адсорбентами. Для этого используют:
- цеолиты (молекулярные сита);
- силикагель;
- активированный алюминий (Al2O3) - глинозём, алюмогель;
- активированный уголь.
Адсорбенты - это пористые материалы с большим числом соединяющихся субмикроскопических внутренних пустот, пор или капилляров. За счёт пористой структуры адсорбенты обладают большой поверхностью, которая находится в контакте с газами. Адсорбенты имеют свойство с помощью своей большой поверхности улавливать и поглощать различные вредные вещества. Поэтому они эффективно улавливают загрязнения из воздуха, очищая его. Эти адсорбенты не одинаково эффективно улавливают различные вредные вещества.Вода, которая в большом количестве содержится в сжатом воздухе, является загрязнением для адсорбентов. Обычно при правильном сжатии, охлаждении и сливе уловленной воды в компрессоре удаляется до 90% всех паров воды и загрязнений. Для того, чтобы адсорбенты могли очистить воздух от оставшихся загрязнений, необходимо удалить из него оставшуюся воду.
Для эффективной работы адсорбера нужно правильно выбрать поглотители и последовательность их размещения.
С увеличением давления возрастает эффективность адсорбентов. При сжатии воздуха увеличивается его плотность. А встреча адсорбента с более плотным воздухом означает, что большее количество воздуха оказывается рядом с поглотителем. Поэтому с увеличением давления, для выполнения той же работы требуется меньше адсорбента.
В таблице 2 показаны типичные диапазоны изменения давления и возрастание относительной плотности воздуха для систем сжатия воздуха до низкого и высокого давления.
|
Система подачи воздуха |
Диапазон изменения давления |
Относительная плотность воздуха (и эффективность
адсорбера) |
|
Низкого давления |
0.69 - 1.38 МПа |
6-12 |
|
Высокого давления |
13.8 - 27.6 МПа |
150-300 |
Адсорбенты нужно периодически заменять. В корпусе, в котором находится адсорбент, может быть сделано прозрачное окошко, которое по изменению цвета позволит определить, как сильно насытился поглотитель. Замены адсорбента можно также проводить после отработки определённого времени.
Катализатор для угарного газа
Этот катализатор используется для очистки воздуха от угарного газа. При концентрации СО от 10 до 600 ppm на поверхности катализатора молекулы угарного газа вступают в реакцию с кислородом, в результате чего образуется углекислый газ, который при такой концентрации безвреден:
2 СО + О2 = 2 СО2
Теоретически катализатор может использоваться бесконечно, но на практике он поглощает другие загрязнения и теряет активность. Большинство изготовителей рекомендуют менять катализатор ежегодно.
Даже небольшое количество паров воды при попадании на катализатор "отравляет" его, и его активность снижается. Чтобы катализатор мог использоваться достаточно долго, нужно, чтобы он очищал достаточно сухой воздух, с относительной влажностью до 5%.
Наиболее эффективным способом осушения воздуха является пропускание воздуха через осушающие адсорбенты перед его попаданием на катализатор. Если использовать одноразовый адсорбент для поглощения водяных паров, то при работе в течение 8-ми часов придется каждую смену заменять большое количество этого материала. Чтобы избежать этого при эксплуатации системы низкого давления, необходимо использовать поглотители другой конструкции.
Регенерируемый поглотитель воды
Регенерируемый осушитель остывшего воздуха - наиболее простой и самый прямой способ непрерывно регенерировать поглотитель. Такое устройство состоит из воздуховода, двух башен с адсорбентом - осушителем, и системы переключения подачи воздуха. Во время работы через одну башню пропускают осушаемый воздух, а другая - не используется. От 10 до 20% осушенного воздуха (в зависимости от того, какое давление создаётся системой) отделяется и направляется в неиспользуемую башню. Этот сухой воздух проходит через адсорбент, который ранее насытился влагой, и забирает эту влагу, унося её в атмосферу. При этом происходит регенерация адсорбента. Каждые несколько минут происходит переключение подачи воздуха между башнями.
При использовании алюмогеля в качестве адсорбента для паров воды, в установке производительностью 2.8 м3/мин в каждой башне находится по 23 кг поглотителя, который требует замены через несколько лет. Замена 45 кг алюмогеля раз в 5-7 лет не требует больших расходов. Для сравнения, при использовании одноразового поглотителя потребовалось бы заменять 45 кг каждые 8 часов.
Если регенерируемый осушитель с алюмогелем подключить прямо к компрессору, то в него попадёт много масла и паров масла - вместе с парами воды. В регенерируером осушителе происходит периодическое переключение с адсорбции воды на десорбцию. А попавшее в осушительные башни масло не будет удаляться при десорбции. Поэтому, если между компрессором и регенерируемым осушителем не будет происходить улавливание масла, то он проработает лишь несколько дней. Перед регенерируемым осушителем нужно установить предфильтр для масла.
Предфильтр для масла
Для улавливания масла используется такой материал, который может селективно поглощать масло и пары масла. Такой поглотитель размещают в корпусе с прозрачным окошком, и используют изменение цвета для определения степени насыщения. Если в предфильтр для поглощения паров масла будут попадать крупные ''куски'', состоящие из смеси воды с маслом, из компрессора, то предфильтр быстро насытится. Для удаления жидких ''кусков'' перед масляным предфильтром используется коагулирующий фильтр.
Коагулирующий фильтр и удаление жидкости
При работе компрессоров, которые сжимают воздух для использования в респираторах, уделяется большое внимание охлаждению сжатого воздуха. Это приводит к конденсации и образованию жидкости. Для удаления жидкости в таких установках имеется специальное устройство - '''ловушка для жидкости', которая улавливает жидкость. Затем жидкость сливается из установки.
Но теплообменник (охладитель) и ловушка для жидкости не удаляют пары. И водяные пары, и пары масла проходят через ловушку для жидкости. Кроме того, через обычную ловушку для жидкости проходят вода и масло в аэрозольном виде. Для улавливания этого аэрозоля используется противоаэрозольный коагулирующий фильтр, в котором происходит столкновение частиц аэрозоля с большим числом механических элементов фильтра.
Итоги - важные моменты при очистке воздуха адсорбентами:
- Для очистки воздуха требуются и адсорбенты, и фильтры.
- Очистка и проектирование адсорберов - хорошо развитая область науки. В правильно сконструированном абсорбере должны быть:
- правильно выбранные поглотители
- достаточное количество поглотителя
- правильно выбранная последовательность размещения разных поглотителей
- Все поглотители периодически требуют замены.
- Чем выше давление в системе, тем меньше нужно поглотителя для выполнения той же работы.
- При работе системы низкого давления адсорбент для поглощения воды должен быть регенерируемым, в противном случае потребуется заменять его каждые 8 часов.
В стандарте OSHA по респираторной защите 29 CFR 1910.134(d)(1) указано, какой воздух считается пригодным для дыхания - категория D, согласно техническим условиям Ассоциации Сжатых Газов G-7.1. В таблице 1 показаны требования к воздуху этой и более ''чистых'' категорий. Большинство изготовителей, производящих системы низкого и высокого давления, проектируют и проверяют их для того, чтобы они обеспечивали (потребителя) воздухом категории D - или более чистым.
Полезная информация: