Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

На основе теоретических исследований, подтвержденных экспериментально, нами определены оптимальные размеры щели для внутренней

рециркуляции в циклоне ЦВР. Данные приведены в табл. 6.3. В табл. 6.3 приведены параметры щели при скорости на входе в циклон 15,0 м/с и

гидравлическом сопротивлении циклона 1070 Па. Эффективность очистки воздуха от пыли сои в циклоне ЦВР — 98-99%. Разработано девять номеров

циклона ЦВР на производительность от 900 до 4500 м

/ч.

Табл. 6.3

Размеры щели для внутренней рециркуляции в циклоне ЦВР

Диаметр циклона, мм

Показатели

300 600 1000

Расход газопылевой смеси,

/ч

710 2850 7920

Высота щели, м 0,2 0,4 0,667

Ширина щели, м 0,0092 0,0176 0,03045

Площадь щели, м

0,00183 0,00702 0,0203

Фильтрационные пылеуловители.

Фильтрационные пылеуловители. Очистка происходит при прохождении запыленного потока через слой пористого материала. Процесс фильтрации

основан на многих физических явлениях (эффекте зацепления, инерции, броуновском движении, действии гравитационных сил, электрических сил).

Для поддержания режима фильтрации в требуемых пределах нужно осуществлять регенерацию фильтра — удалять из него задержанные в

фильтрующем слое пылевые частицы

. Фильтры применяют в большом диапазоне температур, при различной концентрации взвешенных частиц.

Соответствующим подбором фильтровального материала и режима очистки можно достичь требуемой степени очистки в фильтре практически во всех

необходимых случаях [19, 25]. Стоимость очистки в фильтрах выше, чем в большинстве других аппаратов, что объясняется большей конструктивной

сложностью фильтров, большим расходом электроэнергии. Эксплуатация

фильтров сложнее, чем эксплуатация большинства других аппаратов. В

зависимости от материала фильтрующего слоя фильтра-

Рис. 6.16. Циклон с внутренней рециркуляцией (ЦВР): 1 — корпус; 2 — входной патрубок; 3 — выхлопная труба; 4 — щелевое отверстие; 5 —

направляющая лента.

ционные пылеуловители подразделяются на тканевые и зернистые. В пищевой промышленности применяются тканевые пылеуловители (рукавные

фильтры).

Рукавные фильтры используют для очистки больших объемов воздуха со значительной концентрацией пыли. Они обеспечивают тонкую очистку от

частиц от 1 мкм

и менее. Наряду с циклонами рукавные фильтры являются основным пылеулавливающим оборудованием в пищевой промышленности.

Их применяют на табачных, масло-жировых, хлебопекарных, сахарных и других предприятиях. Они пригодны для очистки воздуха от сухой

неслипающейся пыли. Пыль, содержащая влагу, масло, быстро нарушает работу фильтра, так как эти вещества залепляют просветы ткани. Для работы

рукавных фильтров характерна цикличность: в процессе фильтрации пыль накапливается в фильтровальной ткани, гидравлическое сопротивление

фильтра повышается до некоторого значения, далее происходит регенерация фильтра, которая осуществляется продувкой, встряхиванием.

Известны всасывающие и нагнетательные рукавные фильтры. Первые устанавливаются на всасывающей линии вентилятора. Рукава этих фильтров

находятся под разрежением. Нагнетательные фильтры располагаются на нагнетательной линии вентилятора, их рукава находятся под избыточным

давлением. Воздух, очищенный в нагнетательных фильтрах, непосредственно поступает в помещение, где находятся фильтры. Это обстоятельство, а

также то, что запыленный воздух

проходит через вентилятор, сложность регенерации, возможность выбивания пыли в помещение при наличии

неплотностей в рукавах, являются недостатками нагнетательных фильтров, из-за которых они не рекомендуются в настоящее время к применению. При

очистке воздуха от взрыво- и пожароопасной пыли их применение недопустимо. Недостаток всасывающих фильтров — наличие значительных подсосов

воздуха.

В эксплуатации

находятся указанные фильтры многих конструкций. В пищевой промышленности наиболее распространены рукавные фильтры ФВ

(Г4-1БФМ) (рис. 6.17). Технические данные этих фильтров приведены в табл. 6.4. Расчетную нагрузку на поверхность рукавов фильтра следует

принимать в зависимости от запыленности очищаемого воздуха, группы пыли, материала рукавов (табл. 6.5).

Изготавливают четыре типоразмера фильтра ФВ: ФВ-30, ФВ-45, ФВ-60, ФВ-90. Цифровое обозначение соответствует поверхности фильтровальной

ткани. Металлический шкаф фильтра разделен вертикальными перегородками на секции с фильтрующей поверхностью

Рис. 6.17. Рукавный фильтр всасывающий типа ФВ (Г4-1БФМ):

1 — клапанные коробки для выхода воздуха; 2 — шкаф металлический;

3 — рукава; 4 — сборник пыли; 6 — входной патрубок.

15 м

. В каждой секции расположено 18 рукавов из фильтровальной ткани 3x6 рядов. Рукава подвешены к раме встряхивающего устройства. В фильтре

предусмотрена регенерация рукавов через 3,5 мин продолжительностью 30 с. Регенерация осуществляется встряхиванием и обратной продувкой и

производится посекционно. Во время регенерации наружный воздух поступает в регенерируемую секцию, проходя через ткань в направлении,

обратном рабочему. При

этом слой пыли, осевшей на внутренней поверхности ткани, опадает. Одновременно с помощью рычажно-крепежного

механизма происходит встряхивание рукавов. В результате продувки и встряхивания пыль, осевшая на рукавах, падает в бункер, из которого

удаляется шнеком. Затем регенерируемая секция включается в работу и начинается регенерация следующей секции. Эффективность очистки в

рукавном фильтре в

основном зависит от свойств фильтровальной ткани, из которой выполнены рукава. При прохождении запыленного воздуха через

ткань пылевые частицы задерживаются между нитями и ворсом. Сетка образуется нитями основы и утка и переплетается ворсинками. Ворс должен

быть обращен навстречу запыленному потоку.

Табл. 6.4 Характеристика фильтров ФВ (Г4-1БФМ)

Показатели ФВ-30 ФВ-45 ФВ-60 ФВ-90

Поверхность фильтровальной ткани, м

30 45 60 90

Число секций 2 3 4 6

Число рукавов 36 54 72 108

Материал рукавов Сукно фильтровальное № 2, нитрон, лавсан, НФМ

Размеры рукавов, мм:

диаметр длина

135 2090

Соьротивление фильтра, Па, не более 450

Период между встряхиванием секции, мин 3-4

Мощность электродвигателя, кВт 0,6 1,1

Частота вращения, об./мин 1350 1400

Масса, кг 900 1210 1460 2000

Табл. 6.5

Рекомендуемая нагрузка на фильтровальные ткани, м

/(м

ч)

Начальная запыленность воздуха (в г/м') до

Ткань

1 5 10 20

Фильтр-сукно № 2. Сукно ЧШ, ткань ЦМ, нитрон, лавсан, хлопчатобумажная 120-150 80-100 60-70 40-50

Стеклоткань аппретированная 60-90 50-60 40-50 30-50

Фильтр-сукно № 2. Сукно ЧШ, ткань ЦМ, нитрон, лавсан, хлопчатобумажная 70-90 50-70 40-50 30-40

Стеклоткань аппретированная 50-60 40-50 30-50 30-40

Примечание. Данные первых четырех граф относятся к крупнодисперсной пыли II и III групп, последних четырех — к мелкодисперсной и очень

мелкодисперсной пыли IV и V групп.

Чистая ткань не обеспечивает необходимую эффективность очистки. После нескольких циклов (запыление — регенерация и т. д.) ткань приобретает

рабочее состояние. Создается остаточный слой пыли, который вместе с тканью образует фильтрующий

слой. Обычно после нескольких циклов

запыления и регенерации сопротивление ткани стабилизируется. Но в некоторых случаях оно растет. Это происходит при застревании в волокнах

ткани пылевых частиц, а также при конденсации влаги на поверхности, замасливании ткани и т. д., в результате чего уменьшается сечение пор.

«Утомление» ткани, вызванное накоплением в ней грубых и острых частиц, можно предотвратить, применяя предварительную очистку воздуха. Во

многих случаях целесообразна двухступенчатая очистка (I ступень — циклон, II — рукавный фильтр), так как она позволяет не только повысить общую

эффективность, но и продлить срок службы фильтровальной ткани.

К фильтровальным тканям предъявляют ряд требований: высокая эффективность очистки, достаточная воздушная нагрузка (скорость фильтрации),

хорошая пылеемкость, способность к регенерации, высокая

долговечность, стойкость к истиранию и другим механическим воздействиям, низкая

гигроскопичность, невысокая стоимость. Могут быть предъявлены дополнительные требования, обусловленные свойствами очищаемой среды:

стойкость к определенным химическим веществам и высоким температурам. В рукавных фильтрах применяют фильтровальные ткани, изготовленные из

натуральных и синтетических волокон и их смесей. О свойствах указанных волокон дает представление

табл. 6.6.

На предприятиях пищевой промышленности перспективны фильтровальные ткани из нитрона и лавсана. Свойства ряда фильтровальных тканей даны в

табл. 6.7.

Многие ткани изготовляют в виде полотен, из которых шьют рукава. Наличие шва повышает гидравлическое сопротивление и снижает прочность. На

ряде предприятий выпускают ткань в виде готовых рукавов, что облегчает зарядку фильтров рукавами

Эффективную очистку воздуха от зерновой пыли обеспечивают фильтры РЦИ. Они предназначены для применения на мукомольных, комбикормовых

и других зерноперерабатывающих предприятиях и в пищевой промышленности (рис. 6.18). Данные о фильтрах РЦИ приведены в табл. 6.8. Начальная

запыленность воздуха — до 15 г/м

, содержание пыли в воздухе после очистки - до 2 мг/м

. Материал рукавов — полотно иглопробивное ИФПЗ-1, ТУ

17-14-45-77. Удель-

Табл. 6.6 Основные свойства текстильных волокон, применяемых для фильтровальных тканей

Термостойкость, °С

Химическая стойкость в различных

средах

Влагое

%, при

Исходный

полимер или

сырье

Название

волокна

Плотность,

кг/м'

при

длительном

воздействии

при

кратковременном

воздействии

кислоты

щелочи

окисляющие

агенты

растворители

Горючесть

Прочность

на

разрыв,

МПа

Разрывное

удлинение,

Стойкость

истиранию

при

ф =

65%

Целлюлоза Хлопок 1520 65-85 90-95 ОП X У ОХ Да 360-530 7-8 У 7-8,5 2

Протеины Шерсть 1320 95-100 120 У ОП У X Да 130-200 30-40 У 13-15

Капрон 1140 80-90 120 ОП ОХ У X Да 450-600 18-32 ОХ

3,5-

4,5

Полиамид

Номекс 1380 220 260 У ОХ X X Нет 400-800 14-17 ох - -

Полиэфир Лавсан 1380 130 160 X У-П X X Да 450-700 15-25 ох 0,4 0,

Полиакрилонитрил

Нитрон 1170 120 150 Х-У У X Да 300-470 15-17 У 0,9-2 4,

Условные обозначения: ОХ — очень хорошая; X — хорошая; У — удовлетворительная; П — плохая; ОП — очень плохая.

Табл. 6.7

Основные свойства ряда фильтровальных тканей

Число нитей в

10 см длины

Разрывная нагрузка

полоски 50x100 мм,

Фильтровальный материал

Масса 1

, г

Толщина,

мм

Основа Уток Основа Уток

Воздухопроницаемость,

л/(м

хс), при Др=50 МПа

Изгибо-

устой-

чивость

Вид изделия

Сукно № 2, арт. 20, ГОСТ 6986-69

(шерсть + капрон)

340 1,5 228 147 420 300 50 X Полотно

Ткань ЧШ, арт. 21, саржа 2/2 495 2,4 116 108 620-720 360-610 80 X То же

Ткань нитрон Н, арт. 133, ТУ 5509-

430 1,6 109 91 960 600 110 X То же

Ткань ЦМ, арт. 83, ТУ 17-41-47-70

(шерсть 80% + капрон 20%), саржа

2/2

500 2,3 106 100 890-920 400-650 150 X Рукава

Ткань лавсан, ТУ 17-8174-75 420 1,4 218 162 1710 654 90 X

Л-3, арт. 216 —

рукав; Л-4, арт. 217

— полотно

Ткань лавсановая фильтровальная,

арт. 86033, ТУ 17-3238-78

316 1,0 326 159 2400 1300 180 X Полотно

Двухслойная ткань лавсан, арт.

5468, ТУ 17-8053-75

940 2,6 184 154 2500* 2000* 67 X Полотно

Войлок иглопробивной, ТУ 17-413-

77, лавсан арт. 204-Э

600 2,0 — — 1140** 550** 140 X То же

Войлок иглопробивной с каркасом,

лавсан ТУ 17-14-45-77, арт. 931521

460 2,5 — — 1000** 760** 140 X То же

Примечания. *Для полоски 50x200 мм. **Для полоски 25x100 мм. X — хорошая; У — удовлетворительная; П — плохая.

Рис. 6.18. Фильтр типа РЦИ: 1 — люк; 2 — камера чистого воздуха; 4 — корпус; 5 — днище.

ная нагрузка на ткань для систем аспирации — 7-8 м

/(м

мин). Подсос воздуха при работе фильтра составляет до 5%. Регенерация ткани рукавов

осуществляется путем автоматической импульсной продувки сжатым воздухом одного или двух рукавов одновременно. Интервал между импульсами —

1-25 с, оптимальное значение — 10 с. Расход сжатого воздуха на продувку одного рукава — 0,7 м

/ч. Фильтры РЦИ предназначены для помещений с

категорией взрыво-пожароопасности Б, по ПУЭ — В2а. Температура среды: для элеваторов — ±35 °С, для мукомольных заводов — +15 °С + +40 °С.

Относительная влажность среды — 40-75%. Фильтры поставляются в правом и левом исполнении.

Мокрые пылеуловители. В мокрых пылеуловителях эффект действия за счет использования центробежной силы, сил гравитации и

др. усиливается

тем, что пыль в значительной мере поглощается водяной пленкой (водной поверхностью) и превращается в шлам. В мокрых пылеуловителях опасность

взрыва и возгорания устраняется, что особенно важно при улавливании пылей пищевых производств, учитывая их свойства. -

Табл. 6.8

Характеристика фильтров РЦИ

Размеры корпуса, мм

Типоразмер Фильтрующая поверхность, м

Число рукавов Масса, кг

D d а b

РЦИ 1,7-4 1,7 4 284 2518 1615 1113 500 508 150 74 150

РЦИ 5,2-8 5,2 8 439 3360 2213 1661 700 758 255 144 250

РЦИ 6,9-16,8 6,9 16 605 3295 1615 985 1190 1008 400 217 402

РЦИ 10,4-16 10,4 16 676 3895 2215 2215 1187 1008 400 217 402

РЦИ 15,6-24 15,6 24 816 4100 2215 2215 1378 1148 450 272 497

РЦИ 23,4-36 23,4 36 990 4412 2215 2215 1655 1348 505 300 670

РЦИ 31,2-48 31,2 48 1243 4657 2215 2215 1875 1508 625 360 750

РЦИ 40,8-48 40,8 48 1376 5257 2815 3019 1878 1508 625 360 750

Циклон с водяной пленкой ЦВП может служить для очистки воздуха от любых видов нецементирующейся пыли, в том числе пыли известняка на

сахарных заводах, а также от пыли, содержащей волокнистые включения. Его можно использовать в качестве пылеуловителя в установках с трубами-

коагуляторами Вентури. ЦВП состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем

и воздухоотводя-щим патрубком и воздухопроводящей улитки

(рис. 6.19). Запыленный воздух подводится к аппарату через патрубок по касательной к корпусу со скоростью около 20 м/с. Поверхность стенок ЦВП

орошает-

Рис. 6.19. Циклон с водяной пленкой ЦВП: 1 — корпус; 2 — выходной патрубок; 3 — улитка; 4 — коллектор; 5 — конусный патрубок (гидрозатвор); 6

— входной патрубок.

ся водой с помощью сопел, расположенных равномерно в верхней части аппарата. Сопла находятся также во входном патрубке и предназначены для

периодического смыва отложенной пыли. Давление воды перед соплами должно быть 2,0 / 2,5 кПа. Удельный расход воды — 0,1-0,3

л/м

Степень очистки воздуха в ЦВП — до 90%, фракционная эффективность улавливания частиц размером 5-10 мкм — до 90-95%.

Предусматривается основное и с повышенной скоростью исполнение ЦВП. В циклоне с повышенной скоростью в отличие от циклона основного

исполнения в воздухопроводящем патрубке вварена перегородка, в результате чего ширина входного отверстия уменьшается в два раза. Циклоны с

повышенной

скоростью имеют большую эффективность, но их гидравлическое сопротивление выше. В табл. 6.9 приведены характеристики циклонов

ЦВП и их основные размеры.

Табл. 6.9

Характеристика циклонов с водяной пленкой ЦВП

Исполнение циклона Скорость воздуха, м/с

Гидравлическое

сопротивление, Па

Коэффициент гидравлического

сопротивления

наименьшая* наибольшая**

наименьшая*

наибольшая**

наименьшая наибольшая

отнесенный к

вх

, ξ

вх

отнесенный к v~

Основное 16 25,6 4,5 7,05 360 915 2,3 30

Для работы с повышенной

скоростью

32 44 4,5 6,0 940 1780 1,5 78

*Во входном отверстии циклона v .

**Условная средняя в поперечном сечении циклона v

Размеры, мм

Тип циклона

D Б Б

Н а х b

Общая масса, кг

цвп-з 315 445 283 2436 110 х 195 63,9

ЦВП-4 400 505 360 3014 140 х 250 106,7

ЦВП-5 500 640 450 3684 175 х 310 161

ЦВП-6 630 765 565 4554 220 х 390 237

ЦВП-8 800 1025 720 5699 280 х 495 369,7

ЦВП-10 1000 1335 900 7044 350 х 620 569,5

Циклон-промыватель СИОТ (рис. 6.20) может быть использован на сахарных заводах для улавливания сахарной и известковой пыли, а также в

качестве второй ступени в установке трубы Вентури. Запыленный поток поступает через входной патрубок в нижнюю часть аппарата со скоростью 5-20

м/с. Вода подводится во входной патрубок и распределяется с помощью перфорированной

трубы, что более надежно, чем использование для этой цели

форсунок, которые часто засоряются. Вода увлекается воздухом, входящим в циклон, и под

Рис. 6.20. Циклон-промыватель СИОТ: 1 — корпус; 2 — патрубок для выхода воздуха; 3 — водоподводящая труба; 4 — патрубок для входа воздуха; 5

— смотровые люки; 6 — спусковой патрубок; 7 — коническая часть циклона.

действием центробежной силы отбрасывается на стенки аппарата, образуя там водяную пленку. В циклоне-промывателе СИОТ наряду с действием

центробежной силы большое значение для очистки имеет промывка воздуха водой

. Хороший контакт очищаемого воздуха с водой создается благодаря

турбулизации и распылению воды в нижней части аппарата. СИОТ при прочих равных условиях имеют габаритные размеры в 2-3 раза меньше, чем

габаритные размеры скруббера; эффективность тех и других аппаратов примерно одинакова. Технические показатели и размеры циклонов-

промывателей СИОТ даны в табл. 6.10.

Табл. 6.10

Характеристика

циклона-промывателя СИОТ

Пропускная способность (м /ч) при скорости воздуха на выходе,

м/с

Расход воды (м

/ч) при скорости воздуха на выходе,

м/с

Размеры,

мм

Типоразмер

циклона

15 21 15 21 В Н

1 2550 3550 0,16 0,1 835 1441

2 4200 5900 0,27 0,16 1070 1765

3 6450 9050 0,41 0,24 1325 2108

4 9850 13100 0,62 0,34 1595 2475

5 13300 18650 0,84 0,48 1900 2910

6 18750 26450 1,18 0,66 2260 3396

7 26600 37250 1,62 0,97 2680 3968

8 37500 52500 2,36 1,37 3690 4657