Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
1 2 3 4 5 6 7
8
9 10
НЦГ-10, НЦГ-15
башмак 560 2 0,45
17
15
головка
То же
То же
560 2 0,45
17
15
То же То же
Бункер для семян при скорости загрузки (отсос от верхней крышки), т/ч
до 45 720 2,5 0,35
17
15
до 100 1000
2,5 0,35
17
15
Весы
автоматические ДМ-100-2 (отсос от кожуха)
600 0,7 0,35
17
15
Сепаратор 1-го и 2-го шелушения рушанки (отсос от кожуха) 600 0,7 0,35
17
15
Шнек Д200 (отсос от верхней крышки)
То же
300 2 0,45
17
15
Встряхиватель В-120 (ГДР)
Обрушиватель семян 1500
0,8 0,9 17
15
Вибросита
То же
Емкостное
укрытие
(кабина)
4500
3,9 0,9 17
15
Одноступенчатая Циклоны с конусом-коагулятором
Для очистки воздуха применяют рукавные фильтры и циклоны различных типов, как одиночные, так и групповые. Другие виды пылеулавливающего
оборудования в настоящее время на масложировых предприятиях не используются. Почти исключительно применяется одноступенчатая схема очистки
воздуха.
Пылеулавливающее оборудование во многих случаях установлено на нагнетательной линии вентилятора, несмотря на все недостатки этой схемы
(
износ вентиляторов, пожароопасность и т. д.). Применение такой схемы очистки объясняется в основном тем, что запыленный воздух подается на
очистку вентиляторными установками, скомпонованными с технологическим оборудованием. Применение схемы с расположением пылеуловителей на
всасывающей линии требует дополнительной установки вентиляторов.
Проведено исследование эффективности пылеотделителей различных типов, применяемых на ряде масложиркомбинатов. Данные исследований
приведены
в таблицах 9.14, 9.15. Сопоставление этих данных показывает, что каждый из видов применяемого оборудования имеет как недостатки, так
и преимущества. Рукавные фильтры по сравнению с циклонами имеют высокую эффективность очистки (до 99,9%). Однако это значительное их
преимущество не может восполнить существенных недостатков данного оборудования при применении его в подготовительных отделениях
предприятий, перерабатывающих семена
подсолнечника.
Рукавные фильтры громоздки, и часто трудно разместить их в производственных помещениях. Пыль данного производства из-за своих специфических
свойств, поступая в рукавный фильтр, забивает его, образуя плотный слой. Пыль содержит значительное количество масла, фильтровальная ткань
пропитывается маслом и становится на многих участках непроницаемой для воздуха. Процесс фильтрации нарушается. Пыль данного производства
пожароопасна. Скопление ее в рукавах фильтра представляет пожарную опасность, и были случаи воспламенения рукавных фильтров на
масложиркомбинатах.
Затруднения с процессом регенерации рукавов требуют интенсификации процесса регенерации, а это приводит к быстрому повреждению
фильтровальных тканей, обладающих невысокой механической прочностью (сукно № 2, бязь).
Таблица 9.14
Характеристика рукавных фильтров в подготовительных отделениях масложировых предприятий, перерабатывающих семена
подсолнечника
Технологическое оборудование Тип пылеуловителя
Ткань Производительность, м
3
/ч
Гидравлическое
сопротивление, Па
Запылен-ность, мг/м
3
Степень очистки,
%
Сепаратор ЗСМ 3-й очистки семян ЗФ-140 7500/ 9410 980/150 368/8,2 97,8
Семеновейка М1С-50 ЗФ-140 4200/ 5400 430/140 1740/3,5 99,8
Семеновейка М1С-50 ЗФ-140 4760/ 5820 410/120 850/2,4 99,7
Контрольный сепаратор ЗСМ ЗФ-140 8180/ 10200 920/110 420/1,2 99,7
Шнеки для удаления пыли от фильтров
ЗФ-140
Бязь,
арт. 156-158
9220/ 10800 830/100 730/3,6 99,5
Семеновейка М1С-50 ФВ-90 Сукно № 2 -/7350 1060/- 580/0,6 99,9
Примечание. В числителе — показатели до регенерации, в знаменателе — после регенерации.
В циклонах степень очистки ниже, чем в фильтрах, а гидравлическое сопротивление выше.
Особенности данной пыли (повышенная влажность, масличность) вызывают налипание пыли на стенки циклона. Неплотности в циклоне вызывают
значительный подсос воздуха. Подсасываемый воздух нарушает процесс пылеотделения. Отверстия для выгрузки пыли из
циклона малого диаметра
часто забиваются пылью.
Малая плотность и значительная парусность пыли приводят к выносу части как мелкодисперсной, так и крупнодисперсной фракции пыли из циклона
при скорости входа запыленного воздуха в циклон свыше 16 м/с. В результате этого в производственных помещениях, где осуществляется
рециркуляция воздуха после пылеулавливающего оборудования, запыленность воздуха при применении циклонов выше, чем при использовании
рукавных фильтров.
Таблица 9.]$
Характеристика циклонов в подготовительных отделениях масложировых предприятий, перерабатывающих семена подсолнечника
Запыленность,
мг/м
3
Механическое
оборудование
Тип
пылеуловителя
Диаметр,
мм
Производительность,
m
3
/ч
Скорость на
входе,
м/с
Гидравлическое
сопротивление, Па
До
очистки
После
очистки
Степень
очистки, %
Бункер приема
семян
ЦОЛ-6 1101 5670 17,4 839 2966 854 71,2
с железной
дороги
Барабанная
сушилка
ЦН-15 1200 9740 11,0 578 450 49 89,1
Сепаратор ЗСМ 1-й
очистки
ЦОЛ-10 1440 9000 16,1 738 748 160 78,6
Сепаратор ЗСМ 2-й
очистки
ЦОЛ-10 1440 9790 17,5 843 531 92,4 82,6
Места течки
семян
на транспортер
ЦОЛ-3 785 3080 18,9 940 284 36 87,3
Сепаратор ЗСМ 3-й
очистки
2х4УЦ 700 10230 11,6 1160 645 27,8 95,7
Семенорушка МНР 4БЦШ 550 6270 15,0 785 807 20 97,5
Семеновейка М1С-50 550 5300 10,5 391 2146 36 98,3
Семеновейка М1С-50 4БЦШ 500 5120 10,1 380 821 15,6 98,1
Однако более значительные преимущества циклонов (меньшая занимаемая производственная площадь, меньшая пожарная опасность, более простая
эксплуатация) привели к тому, что на предприятиях происходит замена рукавных фильтров циклонами различных типов.
На основании исследований пылеулавливающего оборудования, применяемого на предприятиях, перерабатывающих семена подсолнечника, можно
сделать вывод, что существующее оборудование (как рукавные фильтры, так и циклоны
) не отвечает требованиям, предъявляемым к очистке.
В подготовительных цехах при переработке подсолнечника должны найти применение устройства, обеспечивающие высокую степень очистки, не
создающие опасность пожара, хорошо регенерирующиеся.
Для очистки воздуха от слипающихся масличных пылей подсолнечника сотрудниками РГАС разработан и внедрен регулируемый циклонный аппарат РЦ
(см. гл. 6). Аппараты РЦ рекомендуется применять для
улавливания пылей, склонных к слипанию, с повышенной влажностью или масличностью,
содержащих очень крупнодисперсную фракцию, обладающих повышенной абразивностью. В зависимости от требований к очистке и свойств пылей РЦ
можно применять в качестве единственной ступени очистки или использовать в сочетании с другими аппаратами. Циклоны РЦ следует предусматривать
в системах аспирации пневмотранспорта и
для очистки технологических выбросов. При улавливании пожаро- и взрывоопасных пылевидных
материалов не следует допускать их скопления в установках с аппаратами РЦ. Количество взрывных клапанов в аппаратах определяют расчетом.
Чертежи циклонов РЦ переданы проектным организациям и предприятиям масложировой промышленности для практического использования.
Циклоны РЦ устанавливают на бункере или транспортирующем шнеке. Транспортирующие шнеки
применяют для отведения пыли из бункеров при
компоновке циклонных аппаратов в один или два ряда. При работе циклонов на всасывании необходима максимальная герметизация бункера и
пылевого затвора. На слипающихся пылях надежно работают двойные лопастные затворы с электроприводом [22]. Необходимо тщательно следить за
состоянием внутренних поверхностей, соприкасающихся с газопылевым потоком. Наличие выступов, вмятин, острых кромок, незачищенных сварных
швов, выступающих внутрь прокладок, резко ухудшает работу циклонного аппарата из-за деформации в этих местах газопылевого потока.
Переработка семян хлопчатника
В подготовительных отделениях применяется одноступенчатая очистка воздуха.
В качестве пылеулавливающего оборудования до недавнего времени применялись циклоны различных
конструкций с прямым конусом, в
том числе
циклоны (диаметром 1,5-4,0 м) конструкций ЦНИИХпрома прежних лет и современные циклоны типа УЦ. Применяется еще немало циклонов большого
диаметра, изготовленных на предприятиях, со значительным упрощением конструкции. Недостатком этих циклонов является низкая эффективность
очистки. Улавливается лишь часть крупной пыли, почти не улавливается тонкодисперсная пыль и часть пыли более крупных фракций. Низкая
эффективность этих циклонов, кроме причин, присущих всем циклонам большого диаметра, обусловлена также значительными подсосами воздуха.
Следует отметить также недостатки в оборудовании и в обслуживании циклонов большого диаметра: отсутствие шлюзовых затворов, удаление пыли
вручную и др. Вследствие всех этих недостатков вокруг пылеулавливающего оборудования наблюдается значительное отложение пыли, пропущенной
этими устройствами. Пыль
разносится ветром и загрязняет окружающую территорию.
Циклоны УЦ часто забиваются волокнистой пылью. Происходит налипание пыли на внутренней их поверхности. Постепенно вся коническая часть
циклона заполняется пылью, и пылеулавливание прекращается. Циклоны указанного типа нужно систематически чистить от пыли вручную. Поскольку
такое трудоемкое обслуживание не может быть постоянно обеспечено, циклоны значительную часть времени
не работают.
На работу системы аспирации и обеспыливания в целом влияет также нарушение правил устройства сети воздуховодов. Наличие тройников, отводов
малого диаметра, большая протяженность воздуховодов, подводящих запыленный воздух к пылеулавливающему оборудованию, при перемещении
воздуха с волокнистой пылью приводит к отложениям пыли, забиванию сечения, нарушению работы системы и т. д.
В
применяемых на предприятиях схемах очистки вентилятор часто устанавливается до пылеуловителя. Это противоречит нормам. В табл. 9.16
приведены данные об эффективности пылеулавливающего оборудования — циклонов большого диаметра. Как видно из табл. 9.16, эффективность
циклонов, которыми еще оборудованы подготовительные отделения ряда масложиркомбинатов, весьма низка (54,5-86,6%). Начальная запыленность
воздуха находилась в пределах от 2900 до 11000 мг/м
3
. Конечная запыленность воздуха составляла 510-3100 мг/м
3
. Подсосы воздуха являются одной
из причин низкой эффективности циклонов.
Таблица 9.16
Характеристика циклонов в подготовительных отделениях масложировых предприятий, перерабатывающих семена хлопчатника
Запыленность воздуха,
мг/м"'
Отделение (место
отбора пробы)
Диаметр
циклона, мм
Объем воздуха до
циклона, м
3
/ ч
Скорость воздуха при
входе в циклон, м/с
До
циклона
После
циклона
Величина подсоса
воздуха, %
Эффективность
очистки, %
Чимкентский масложиркомбинат
Семяочистительное
пневмат № 1 2500 7300 16,16 3020 1100 32,4 64,0
пневмат № 2 2500 6900 15,90 2900 840 15,8 71,0
пневмат № 3 2500 7200 16,20 4000 1300 22,9 65,0
пневмат № 4 2300 7300 15,89 5200 1920 25,5 61,9
пневмат № 5 2300 7100 14,56 4850 1550 20,6 68,0
пневмат № 6 1500 7250 16,71 3400 810 7,4 76,4
пневмат № 7 1000 7300 16,78 3800 510 2,1 86,6
Каттакурганский масложиркомбинат
Семяочистительное
пневмат № 1 1500 6000 16,64 4150 1050 24,6 75,0
пневмат № 2 2000 6000 16,64 3840 1370 31,00 64,5
пневмат № 3 2000 6200 16,71 4600 1730 31,80 62,5
пневмат № 4 2000 6000 16,34 4000 1740 28,20 56,6
пневмат № 5 1500 5980 16,15 3520 480 1,87 86,5
пневмат № 6 1500 6000 16,64 3760 610 8,35 84,0
пневмат № 7 2000 6100 16,69 2990 970 27,80 67,5
Шелушильно-
сепараторное № 1
3000 128000 15,93 8300 3460 17,80 58,4
Ферганский масложиркомбинат
Шелушильно-
сепараторное
3500 15300 15,86 10350 3100 7,85 70,0
Самая низкая эффективность очистки была у циклонов с наибольшим диаметром (d = 3500 мм, £ = 54,5%), а наибольшая степень очистки была у
циклонов с диаметром 1000 мм, который среди исследуемых циклонов был наименьшим (е = 86,6%).
Данные исследований свидетельствуют также о низкой фракционной эффективности указанных выше циклонов в области фракций тонкодисперсной
пыли. Для пыли размером 0-5 мкм эффективность равна 7,9-38,0%, причем в большинстве случаев она не превышает 12,5%.
Эффективность улавливания частиц размером 5-10 мкм составляет 10,1-45%. Таким образом, большая часть пыли, наиболее опасной в гигиеническом
отношении, не улавливается циклонами и поступает в атмосферный воздух.
Из результатов исследований следует, что циклоны большого диаметра для эффективного улавливания волокнистой пыли непригодны. Не могут найти
практического применения для
улавливания этой пыли также современные циклоны УЦ меньших диаметров, поскольку они постоянно забиваются
пылью и выходят из строя.
На основании исследований, которые были проведены на кафедре отопления и вентиляции РГАС, разработан и сконструирован новый
пылеулавливающий аппарат — циклон с конусом-коагулятором (см. гл. 6).
Циклоны с конусом-коагулятором решают три задачи: коагуляцию пылевых
частиц, разделение твердой и газовой фаз, устранение зависания
волокнистой пыли в корпусе.
Двухступенчатая система очистки воздуха от волокнистой пыли
Авторами разработана и внедрена на Чимкентском масложировом комбинате двухступенчатая система очистки воздуха от волокнистой пыли. Первой
ступенью является циклон с конусом-коагулятором, второй — мокрый пылеуловитель (рис. 9.17).
Пылеуловители изготовлены из листовой стали толщиной 2 мм сваркой. Герметичность соединений достигнута путем применения резиновых прокладок.
Принцип действия установки следующий. Запыленный воздух из пневматического укрытия вентилятором
подается в первую ступень — циклон с
конусом-коагулятором, в котором происходит основной процесс очистки.
Очистка завершается во второй ступени — мокром пылеуловителе. В основу его работы положен разделительный эффект, обусловленный действием
сил инерции. Ядро воздушного потока ударяется о конус-рассекатель и равномерно обтекает его со всех сторон тонким слоем. Пылевые частицы
при
этом под действием сил инерции сепарируются в радиальном направлении. Благодаря плавному переходу конуса к водной поверхности воздушный
поток максимально соприкасается с последней. При этом пылевые частицы поглощаются водой. Очищенный воздух проходит через каплеуловитель,
освобождается от влаги и выбрасывается наружу.
Рис. 9.17. Схема двухступенчатой установки для очистки воздуха от волокнистой пыли: 1 — вход запыленного воздуха; 2 — циклон с конусом-
коагулятором; 3 — бункер для сбора пыли; 4 — шлюзо-вый затвор; 5 — шнек; 6 — редуктор; 7 — электродвигатель; 8 — отражатель; 9 — конус-
рассекатель; 10 — сепаратор (каплеуловитель); 11 — шнек; 12 — клапан-мигалка; 13 — объемный фильтр; 14 — отстойник; 15 — насос; 16 —
трубопроводы; 17—диффузор; 18 — воздуховод; 19 — вентиль; 20 — выход очищенного воздуха.
Техническая характеристика установки
Производительность
по очищаемому воздуху, м
3
/ч....................7000
Гидравлическое сопротивление, Па
1-я ступень..............................................................................980
2-я ступень..............................................................................380
общее....................................................................................1360
Степень очистки, %
1-я ступень.............................................................................98,7
2-я ступень.............................................................................99,0
Потребляемая мощность на 1000 м
3
очищаемого воздуха, кВт/ч...........................................1,0
Удельный расход воды на очистку 1000 м
3
воздуха, л..1,0
Габаритные размеры установки, мм 1-я ступень
диаметр конуса-коагулятора D
1
................................900
диаметр конуса-коагулятора D
2
................................650
высота........................................................................3400
масса.........................................................................185,0
2-я ступень
диаметр, мм...............................................................1200
высота........................................................................1400
масса (без воды), кг...................................................98,4
Опытный образец установки был изготовлен и смонтирован сотрудниками комбината и РИСИ (ныне РГСУ).
Испытания установки показали, что степень очистки воздуха на 1-й ступени находилась в пределах от 98,2 до 99,0%, причем наблюдалось возрастание
эффективности пылеулавливания с увеличением начальной запыленности.
При испытаниях установлено, что при максимальной концентрации пыли в аспирируемом воздухе до 51800 мг/м
3
остаточная его запыленность после 1-
й ступени очистки не превышает 25 мг/м
3
, что значительно ниже концентрации пыли в выбросах на других предприятиях отрасли.
Результаты экспериментальной проверки 2-й ступени очистки свидетельствуют о высокой эффективности пылеулавливания. В частности, ни в одной из
проведенных серий замеров эта величина не была менее 99,0%.
Запыленность воздуха, выбрасываемого в атмосферу после 2-й ступени очистки, составляла менее 30% предельно допустимой концентрации
пыли в
воздухе рабочей зоны помещения (4 мг/м
3
), что дает основание использовать ранее выбрасываемый воздух для рециркуляции.
В табл. 9.17 приведена фракционная эффективность пылезадер-жания обеих ступеней установки.
Из приведенных данных следует, что циклон с конусом-коагулятором имеет высокую фракционную эффективность пылезадержания частиц размером от
20 мкм и более. Частицы размером до 10 мкм улавливаются на 90%. Эти частицы почти полностью задерживаются на 2-й ступени — в мокром
пылеуловителе.
Таким образом, для осуществления рециркуляции воздуха применение 2-й ступени очистки совершенно необходимо.
Производственные испытания опытного образца установки показали надежность работы циклонного аппарата и простоту его обслуживания при
высокой степени очистки воздуха от пыли перед выбросом его в атмосферу. Результаты исследований свидетельствуют о том, что
двухступенчатая
система очистки воздуха от волокнистой пыли имеет существенные преимущества в эффективности пылеулавливания и по другим показателям (расход
металла, габаритные размеры) по сравнению с циклонами, ранее применявшимися в подготовительных цехах. На Чимкентском масложировом
комбинате циклоны семяочистительного отделения устаревшей конструкции заменены двухступенчатыми установками. Сокращение безвозвратного
уноса пыли в результате внедрения указанных установок
позволяет сохранить 315 т волокнистого материала в год.
Таблица 9.17
Фракционная эффективность (в %) улавливания пыли двухступенчатой установкой (циклон с конусом-коагулятором мокрый
пылеуловитель)
Размер частиц, мкм
Пылеулавливающее оборудование
5 5-10 10-20 20-40 40-60 60
Циклон с конусом-коагулятором 89,0 95,0 98,0 98,2 98,5 100
Мокрый пылеуловитель 99,0 99,6 99,9 100 100 100
Рис. 9.18. Группа циклонов с конусом-коагулятором на Кокандском масложировом комбинате.
Разработано одиннадцать типоразмеров циклонов с конусом-коа гулятором производительностью от 200 до 9000 м
3
/ч.
В течение последующих лет циклоны с конусом-коагулятором установлены на Ташкентском, Андижанском, Кокандском комбинатах (рис. 9.18). Они
изготовлены в механических мастерских пред. приятии.
Приняты рекомендации по широкому внедрению данных аппаратов на масложировых предприятиях, перерабатывающих семена хлопчатника.
Применение циклонов с конусом-коагулятором позволяет решить проблему улавливания волокнистой пыли в соответствии с
требованиями норм.
9.5. Мероприятия по предотвращению пожаров и взрывов
Семена самовоспламеняются при температуре 280 °С. Этому способствует наличие на их поверхности волокон. Температура воспламенения осевшей
волокнистой пыли находится в пределах от 195 до 250 °С (зависит от содержания в пыли минеральных примесей).
Горение пыли протекает интенсивно. Зарегистрированы случаи тления накопившейся и своевременно не убираемой
пыли на сепараторах,
шелушителях, вальцах. Особенно опасна пыль, выделяющаяся при переработке сырья повышенной влажности (более 15%) и высокой масличности.
Тушение пожаров осложняется при действующей вентиляции, так как в этом случае возникает быстрая передача огня в другие помещения.
Воздуховоды, перемещающие хлопковую пыль, должны быть выполнены из несгораемых материалов. На случай возникновения пожара воздуховоды
оборудуют огнезащитными клапанами или задвижками в виде падающего шибера. Во избежание образования статического электричества воздуховоды
заземляют. Места прохода воздухом водов через стены и перекрытия плотно заделывают во избежание проскока пламени (пересечение
противопожарных стен не рекомендуется).
Все магистральные вытяжные воздуховоды располагают в доступных местах верхней зоны помещения (размещать их над технологическим
оборудованием не разрешается). При возникновении пожара прекращают работу вентиляции и закрывают заслонки.
Системы аспирации, транспортирующие масличную пыль шелушильно-сепараторных отделений, подвержены пылезабоям. В основном это происходит
из-за неправильного проектирования: снижения скорости транспортирования пыли, применения пылеуловителей, не соответствующих особенностям
пыли. Это явление увеличивает пожарную опасность систем вентиляции. Поэтому системы аспирации, по которым транспортируется горючая пыль,
должны иметь устройства для периодической очистки (люки, разборные соединения и т. д.).
Вентиляционное оборудование приточных и вытяжных установок, обслуживающее помещения с производствами категорий А, Б и В, следует
устанавливать в специальных
помещениях — вентиляционных камерах. Ограждающие конструкции камер выполняют из негорючих материалов
(кирпич, бетон и т. п.) с пределом огнестойкости стен не менее 1,5 ч, а перекрытий и дверей — не менее 1 ч.
Конструкция вентиляторов и материалы, из которых они изготовлены, должны исключать возможность искрообразования.
Вентиляторы выбирают с учетом подсоса и утечки воздуха в системе, вводя повышающие коэффициенты к расчетной производительности вентиляторов
для системы с воздуховодами из металла при длине до 50 м — 1,1, более 50 м — 1,15. Длину воздуховода исчисляют от наиболее удаленной точки до
вентилятора.
Подсосы или утечки воздуха учитывают:
для технологического оборудования по паспорту завода-изготовителя;
для пылеулавливающих установок по паспорту завода-изготовителя или другим рекомендациям
по их применению;
для закрытых клапанов и задвижек по паспорту завода-изготовителя.
Тип электродвигателей для систем пылеулавливания выбирают в соответствии с требованиями раздела проекта электроснабжения. При этом следует
учитывать требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования
(ПИВРЭ).
Электродвигатели для вентиляторов, размещаемых непосредственно в помещениях элеватора
шрота, предусматривают с вентиляторами на общей оси.
Электродвигатели, размещенные в помещениях для вентиляционного оборудования, допустимо соединять с вентилятором на клиновых ремнях (следует
применять не менее четырех клиновых ремней). Электродвигатели вентиляторов блокируют с пусковыми устройствами технологического оборудования,
с тем чтобы они не могли работать при бездействии местных отсосов.
В системах аспирации
скорости движения воздуха (в м/с) назначают:
для воздуховодов элеваторов семян: а) на вертикальных участках — 12-14; б) на горизонтальных участках — 15-18;