Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
2 — труба Вентури; 3 — корпус верхний;
4 — люк; 5 — корпус; 6 — днище.
Производительность по воздуху, м
3
/ч 1650 3150 5000 8424 11500
Количество рукавов, шт. 8 16 24 36 48
Габаритные размеры, мм высота 3196 3700 3690 4205 4435
диаметр 750 1000 1240 1340 1500
ширина 1018 1280 1470 1720 1930
Масса, кг 270 462 590 980 1100
18,7 Мероприятия по уменьшению вредных выделений на табачных фабриках
Практически на каждой табачной фабрике имеются реальные возможности уменьшения вредных выделений в окружающую среду. Одновременно может
быть достигнуто уменьшение потерь ценного сырья. К основным мероприятиям относятся:
— оборудование с температурой поверхности свыше 45 °С должно быть изолировано;
— оборудование, при эксплуатации которого происходит выделение влаги, необходимо укрыть;
— оборудование или части его, являющиеся источником выделения пыли, необходимо укрыть и максимально герметизировать. Процессы,
сопровождающиеся интенсивным выделением пыли, должны как правило осуществляться без участия в них людей;
— для перемещения пылящих материалов должен применяться пневмотранспорт;
— технологическое оборудование, выделяющее теплоту, газы, пыль, должно иметь встроенные местные отсосы;
— для увлажнения и резки табака должны применяться барабаны
прямого кондиционирования листового табака, в которых совмещаются обе эти операции;
— табак должен как правило храниться на складах, оборудованных системой механической вентиляции;
— в производственных помещениях табачных фабрик должна применяться централизованная вакуумная пылеуборка, исключающая вторичное
пылеобразование и облегчающая труд.
Мероприятия по снижению выделений пыли и других вредностей должны проводиться комплексно: необходимо совершенствование
технологии,
вентиляции и кондиционирования, очистки воздуха.
Большинство этих мероприятий не требует значительных материальных затрат и применения сложного и дорогостоящего оборудования.
Поддержание оптимального режима воздушной среды способствует выработке табачных изделий высокого качества. Таким образом, расходы,
связанные с совершенствованием систем вентиляции, оправданы также экономически. При проектировании и эксплуатации вентиляционных систем
табачных фабрик должен быть учтен передовой зарубежный опыт. Известно, что ведущие табачные фирмы зарубежных стран, ведя конкурентную
борьбу и стремясь к завоеванию рынка, сделали немало для совершенствования производства, в том числе для повышения эффективности систем
вентиляции и кондиционирования, учитывая, что от этого в значительной мере зависит качество продукции и производительность труда.
18.8. Перспективы повышения эффективности и экономичности систем вентиляции, кондиционирования и очистки
воздуха табачных фабрик
В последние годы на ряде ведущих табачных фабрик Российской Федерации ведутся работы по модернизации (техническому перевооружению).
Устанавливается эффективное высокопроизводительное оборудование, в том числе кондиционеры, которые выполняют на табачных фабриках
технологические функции, поддерживая параметры воздушной среды, необходимые для изготовления продукции высокого качества. Совершенствуется
очистка воздуха, в частности находят применение предлагаемые рядом
фирм биофильтры, в которых табачная пыль, содержащаяся в выбросах,
поглощается микроорганизмами, населяющими насадок фильтра. В табачной промышленности»
как и в других отраслях, устанавливают теплообменники, позволяющие отобрать часть теплоты от удаляемого воздуха, что дает значительную
экономию энергетических ресурсов.
Реконструкция ведется, в частности, на Ростовской табачной фабрике. Намечено подвести выбросы от систем кондиционирования
, пневмотранспорта,
аспирации к нескольким укрупненным вытяжным шахтам. Шахты будут выведены на высоту 5 м над кровлей здания, что позволит улучшить условия
рассеивания. Для утилизации теплоты очищаемого воздуха предусматривается установка теплообменников.
Последней ступенью очистки выбросов является биофильтр, где производится практически полная очистка воздуха от табачной пыли. Биополя,
необходимые в связи с применением биологической очистки, будут расположены на плоской кровле здания. Схема установки показана на рис. 18.15.
Реконструкция позволит улучшить условия воздушной среды и получить существенную экономию энергоресурсов.
Рис. 18.15. Схема очистки выбросов в биофильтре с утилизацией теплоты
очищаемого воздуха: 1 — запыленный воздух; 2 — теплообменник; 3 — первая ступень очистки; 4 — биофильтр; 5 — насадок фильтра, населенный
микроорганизмами; 6 — очищенный воздух.
Табачно-ферментационные заводы
18.9. Общая характеристика технологического процесса. Выделение вредностей
Современный табачно-ферментационный завод состоит из трех линий, составляющих единый производственный поток, — линии подготовки табака к
ферментации (ЛПТФ), линии непрерывной ферментации (УНД или ПЛФ), линии послеферментационной обработки табака (ЛПФО) [61].
Табачное сырье после взвешивания и сортировки поступает на ЛПТФ. Первоначальная операция — расщипка табачного сырья с одновременным его
обеспыливанием — осуществляется в установке
пневмомеханической расщипки. Затем табак, уловленный из сети пневмотранспорта тангенциальным
осадителем, поступает в смеситель листового табака. Из смесителя табачная масса, смешанная и усредненная, через вибросито, предназначенное для
отделения примесей и фарматуры, и систему распределительных транспортеров поступает в дозаторы. Дозаторы равномерно подают табачное сырье к
тонговым прессам. В линию подготовки табака к ферментации
(ЛПТФ) входят также система «Проктор» для кондиционирования табачных листьев по
влажности и устройство для увлажнения табачных тюков в потоке. Современная ЛПТФ оснащена установкой для очистки повышенно засоренного
табака от примесей. Затаривание табака в стандартные кипы производится на тонговых прессах и в специальных агрегатах с последующей их
фиксацией и обандероливанием. Кипы
подаются на участок ферментации механизированной системой сбора, транспортировки и взвешивания кип.
Установка для непрерывной ферментации табака УНД выполнена в виде камеры тоннельного типа, разделенной на отсеки. Отсеки оборудованы
специальными воздухоприготовительными агрегатами, поддерживающими заданный температурно-влажностный режим процесса ферментации. Время
пробега вагонеток с табаком в линиях равно полному циклу ферментации.
Послеферментационная обработка
табачных кип осуществляется в потоке на линии ЛПФО. Процесс состоит из операций разгрузки вагонеток,
сортировки, взвешивания, формирования партий и их последующей загрузки в вагоны для отгрузки потребителям. При движении потока по
транспортеру просмотр кип осуществляется выборочно, сортировке подвергается 10-20% общего количества кип.
Вредности табачно-ферментационного производства
Основная вредность табачно-ферментационного производства —
пыль, образуюцаяся и выделяющаяся на всех этапах переработки табака. К
вредностям данного производства также относятся газы, пары, избыточна влага и теплота.
Размещение $ одном помещении участка механизированной переработки табачнсго сырья: и установок для ферментации табака, удобное с
технологической точки зрения, способствующее организации поточного производства, имеет недостатки с санитарно-гигиенической тючки зрения, так
как приводит к одновременному загрязнению воздушной среди разнородными вредными веществами.
Пыль табачно-ферментационного производства близка к пыли, выделяющейся на табачных фабриках, поскольку имеет ту же основу — ткань табачного
растения. В табачной пыли ферментационного производства также имеются минеральные примеси, причем их количество более значительно и
подвержено большим колебаниям не только в зависимости от участка технологического процесса, но также в течение сезона. Это
связано с тем, что
табак «нижних ломок», т. е. листьев более бшзко растущих к земле, содержит больше минеральных примесей. В начале сезона переработки табачного
сырья (в августе-сентябре) на ферментационные предприятия поступает наиболее загрязненное сьрье от нижних ломок. В данный период на
ферментационных заводах наблюдается наибольшая запыленность воздуха производственных помещений.
Пыль табачно-ферментационного
производства оказьвает такое же неблагоприятное воздействие на организм работаюдщих, как и пыль, выделяющаяся на табачных фабриках.
Выполненнье исследования позволили установить основные закономерности изменения соотношения между органическими и минеральными
составляющими и плотностью пыли ферментационного производства. Установлено, что соотношение между указанными компонентами изменяется по
ходу обработки табака и его перемещения
. На линии ЛПТФ минеральный компонент аэрогеля составляет от 83% в начале процесса до 57 % в его
конце. Содержание диоксида кремния — соответственно от 31% до 17%. Плотность пыли находилась в пределах 1,8-2,6 г/см
3
, в зависимости от
количества минеральной составляющей.
Содержание минеральной части пыли, витающей в воздухе на рабочих местах у основных агрегатов ЛПТФ, несколько ниже, чем в аэрогеле, и
находится в пределах 56,25-74,40%. Плотность пыли зависит от ее состава и равна 1,71-2,39 г/см
3
. Количество диоксида кремния не превышает 10%.
На рис. 18.16 представлен дисперсный состав пыли, осевшей в цехе подготовки табака к ферментации (ЛПТФ).
Рис. 18.16. Дисперсный состав пыли, осевшей в цехе подготовки табака к ферментации на расстоянии: 1 — 20 м от ЛПТФ; 2 — 30 м от ЛПТФ; 3 — 4 м
от ЛПТФ; 4 — 4 м от вентилятора пневморасщипки.
Исследования показали, что запыленность воздуха в производственных помещениях ферментационных заводов может достигать значительных
величин. Запыленность изменяется в зависимости от времени года, засоренности и влажности
перерабатываемого сырья. Концентрация пыли зависит
также от сроков заготовки сырья. При отсутствии или неудовлетворительной работе аспирации запыленность превышает ПДК (3,0 мг/м
3
) в 4-30 раз.
После внедрения на ЛПФО поточных линий для сортировки и взвешивания табака при нормальной работе аспирации запыленность воздуха составляла
0,7-3,3 мг/м
3
. При ручной сортировке тонговых кип концентрация пыли составляла 5,5-7,8 мг/м
3
. Тарное производство, являющееся вспомогательным,
сопровождается интенсивным пылевыделением.
Пары и газы. При увлажнении и ферментации табака в воздух производственных помещений выделяется ряд вредных для организма человека
веществ в газообразном и парообразном состоянии: никотин, метиловый спирт, аммиак, оксид углерода и др. Интенсивность их поступления
усиливается с повышением температуры. Наиболее
вредными являются никотин
и метиловый спирт. При ферментации табака восточных сортов концентрация никотина в воздухе достигает 1,8 мг/м
3
, а
метилового спирта — 530 мг/м
3
. При ферментации табака сорта Вирджиния — соответственно 11,2 мг/м
3
и 2270 мг/м
3
. В помещениях, смежных с
ферментационными камерами, в которых происходит послеферментационная обработка табака, обнаружены следующие концентрации: никотина —
0,38-2,8 и 0,5-8,0 мг/м
3
, аммиака — 0,2-1,4 мг/м
3
. При загрузке и выгрузке вагонеток в поточные линии ферментации загазованность воздушной среды
производственного помещения у входных проемов возрастает: концентрация никотина составляет 0,08-3,5 мг/м
3
, эфирных масел — 0,36-72 мг/м
3
.
Влага. Ряд подготовительных операций и сам процесс ферментации могут сопровождаться значительными влаговыделениями. Поступление влаги в
воздух производственных помещений происходит при работе установок кондиционирования табака по влажности, разгерметизации поточных линий
ферментации, неисправности коммуникаций пара и нагретой воды.
Конвективная и лучистая теплота. При ферментации табака процессы протекают с выделением значительной части теплоты
в окружающее
пространство. Источники тепловыделений в производственном помещении — поверхности нагретых стенок ферментационных линий, установок для
кондиционирования табака по влажности и их коммуникаций. Теплопотери в УНД могут достигать 52000 Вт, в ПФЛ — 41000 Вт. Тепловыделения в
производственную атмосферу от установок для увлажнения табака в потоке НДУ-10 составляют 180000 Вт, а от установок для кондиционирования
табака
по влажности системы «Проктор» — 70000 Вт. Имеются также тепловыделения от электродвигателей, искусственного освещения, людей.
Определяются они по зависимостям, приведенным в гл. 2.
Процесс увлажнения табака в установках непрерывного действия НДУ-10 или «Проктор» сопровождается его нагревом. Температура табака при выходе
из зоны увлажнения достигает 40-55 °С. Количество тепла Q, кДж, выделяемое остывающим табаком, может быть определено по формуле (18.2).
Как отмечалось, применение общеобменной вентиляции для борьбы с пылью неэффективно. Пылевые вредности, как правило, локализуются местными
отсосами. Расчет общеобменной вентиляции производится по избыточному теплу и влаге, т. е. тем вредностям, которые ассимилируются и удаляются
главным образом общеобменной вентиляцией. Получение достаточно точных данных о газовыделениях от оборудования затруднительно.
Методика
определения тепловыделений рассматривалась выше. Представление о величине тепловыделений дают следующие показатели. На
совмещенных участках подготовки и ферментации табака современного завода производительностью 10000 т за сезон тепловыделения в воздушную
среду от производственного оборудования составляют в среднем 755 000 Вт, от электродвигателей — 151 000 Вт, от источников искусственного
освещения — 110 000 Вт, от людей — 14 000 Вт. Теплопоступления в воздушную среду
цехов послефермен-тационной обработки табака современного
завода: от технологического оборудования — 31 000 Вт, от осветительных приборов — 26 600 Вт, от обслуживающего персонала — 11 400 Вт. В теплый
период следует учитывать также теплоту, вносимую инфильтрующимся наружным воздухом, и поступления от солнечной радиации.
Основными источниками выделения влаги в производственных помещениях табачно-ферментационного завода являются подвергшийся увлажнению
табак, люди, а также неплотности коммуникаций пара и воды.
Среднечасовое влаговыделение табака W, кг/ч, определяется по формуле:
(18.5)
где G
T
— масса увлажненного табака, кг/ч;
w
1
и w
2
— начальная и конечная влажности табака по общей массе, %. Количество влаги, выделяемой человеком, дано в гл. 2. Тепловой баланс цеха
табачно-ферментационного завода может быть составлен по формуле 18.2.
Расчет воздухообмена производится по методике и зависимостям, приведенным в [1] и в гл. 3.
18.10. Организация воздухообмена в производственных помещениях табачно-ферментационных заводов
В производственных помещениях табачно-ферментационных предприятий обычно применяют общеобменную вентиляцию с механическим побуждением
в сочетании с местной. В ряде производственных помещений, например в отделении послеферментационной обработки, роль общеобменной
вентиляции выполняют системы кондиционирования. Естественная вентиляция на табачно-ферментационных
предприятиях находит ограниченное применение. При решении вопроса о применении рециркуляции воздуха нужно исходить
из требований [1],
изложенных в гл. 2.
Наиболее значительные концентрации пыли наблюдаются в нижней зоне (рис. 18.17). Приточный воздух подается в верхнюю зону рассеянно. В
производственных помещениях подвижность воздуха не должна превышать 0,5 м/с, для того чтобы не препятствовать осаждению пыли и не вызывать
вторичного пылеобразования.
Удаление воздуха из помещений системами общеобменной вентиляции может
происходить сосредоточенно и рассредоточенно. Сосредоточенная
вытяжка, распространенная на табачно-ферментационных предприятиях, осуществляется обычно в нескольких точках помещения с помощью крышных
вентиляторов. Рассредоточенное удаление воздуха происходит равномерно через отверстия в вытяжных воздуховодах. На участке ЛПТФ значительное
количество воздуха удаляется системами пневмотранспорта листового табака.
Приточные системы вентиляции обычно выполняют также функции воздушного
отопления.
На ферментационных предприятиях получают широкое применение укрытия, ограждающие отдельные узлы машин, при работе которых происходит
интенсивное выделение вредностей. Широко распространенные зонты целесообразно применять для удаления нагретых газов и паров, а также при их
совместном выделении с легкой пылью. Для удаления пыли в изотермических условиях зонт непригоден. На табачно-ферментационных предприятиях
в
качестве открытых воздухоприемников для обеспыливания воздушной среды широко применяются всасывающие панели различных типов. Нашими
исследователями установлено, что при обеспыливании рабочей зоны целесообразно располагать входное сечение открытого отсоса ниже уровня
пылеобразования. Направление воздушного потока вниз препятствует подъему пылевых частиц в зону дыхания работающих.
Рис. 18.17. Концентрация пыли над пылевыделяющим оборудованием: 1 — 8 м от пресса ТПМ-1Г при работе аспирации; 2 — 0,5 м от вибросита при
работающей аспирации; 3 — 0,5 м от осадителя листового табака при отключенной аспирации.
Рассмотрим организацию воздухообмена в основных производственных помещениях табачно-ферментационных заводов.
Отделение подготовки табака к ферментации. Воздух подается в верхнюю зону помещения через распределители плоскими струями. Вытяжка
производится местной вентиляцией и системами пневмотранспорта. Следует отметить, что пневмотранспортные системы обладают значительной
производительностью. Так, пневмотранспортные установки завода мощностью 10 тыс. т табака за сезон удаляют до 40 000 м
3
/ч воздуха. На ряде
заводов часть воздуха удаляется также общеобменными вытяжными системами через решетки из одной или двух точек помещения или крышными
вентиляторами. На рис. 18.18 представлен план вентиляции участка ЛПТФ табачно-ферментацион-Ного завода.
Особенностью табачно-ферментационного производства является необходимость постоянного визуального, а также органолептическо-го контроля
перерабатываемого материала. Это
обусловливает необходимость укрытия не всего оборудования, а только основных пыле-выделяющих узлов ЛПТФ.
Для аспирации одной ЛПТФ необходимо подсоединить к вытяжной системе до десяти различных укрытий и других отсосов (рис. 18.19).
Разработан ряд конструкций местных отсосов-укрытий, обладающих высокой эффективностью. Среди них укрытие у вибросита (рис. 18.20, а) и
укрытие у осадителя листового
табака (рис. 18.20, б). Отсосы выполнены разборными для возможности ремонта и обслуживания технологического
оборудования. Каркасы отсосов изготовлены из угловой стали 30x30 мм, обшиты листовой сталью 5= 1,5мм. Для контроля за работой отсосов в стенках
укрытий предусмотрены дверцы и остекленные смотровые окна.
Рис. 18.18. Вентиляция участка ЛПТФ табачно-ферментационного завода: П-3, П-4 — приточные установки; В-11, В-12, В-13, В-14, В-15, В-16, В-17,
В-18 — крышные вентиляторы (вытяжные).
Рис. 18.19. Расположение местных отсосов на линии подготовки табака к ферментации (ЛПТФ): 1 — вентилятор высокого давления; 2 — гибкая
вставка; 3 — рукавный фильтр; 4 — батарейный циклон БЦШ; 5, 9, 11, 13, 15, 16 — транспортеры; 6 — пневморасщипка; 7 — осадитель листового
табака; 8 — шлюзовый затвор; 10 — смеситель СТЛ-3; 12 — вибросито; 14 — дозатор листового табака; 17 — тонговый пресс ТПМ-1Г; 18 — устройство
для подпрессовки и фиксации кип; I — отсос-панель у пневморасщипки; II — отсос-укрытие
у осадителя листового табака; III, IV — отсосы-укрытия у
узлов перегрузки транспортеров; V — отсос-укрытие у дозировочного узла смесителя; VI — отсос-укрытие у вибросита; VII — бортовой отсос у
дозатора табака; VIII — отсос-укрытие у узла выгрузки дозатора; IX — тангенциальный осадитель пыли и фарматуры аспирации весов.
Рис. 18.20. Местные отсосы-укрытия: а — отсос-укрытие у вибросита; б — отсос-укрытие у осадителя листового табака.
С целью уменьшения выбивания пыли из укрытий и создания оптимальных скоростей всасывания во входных проемах подвешены шторки из брезента.
Шторки свободно пропускают неравномерный по высоте слой табака.
В результате проведенных испытаний установлено, что оптимальная
скорость воздуха в воздухоприемном отверстии местного отсоса, достаточная для
транспортирования пыли во взвешенном состоянии и исключающая унос табачных листьев и фарматуры, составляет 1,10-1,40 м/с.
Оптимальный расход воздуха через укрытие составляет L=1500-1800 м
3
/ч, или 1,2-1,6 м
3
на 1 кг обрабатываемого сырья.
Диаметр воздуховодов, присоединенных к укрытиям и другим местным отсосам, равен 180 мм. При этом обеспечивается необходимая скорость
транспортирования уловленной пыли.
При локализации пылевыделения нельзя допустить унос листьев табака из-под укрытия. Экспериментально установлено, что при принятом режиме
(скорость ленты транспортера — 0,45 м/с, толщина слоя табака — 70-100 мм, ширина
укрытия — 1100 мм, высота проема над
лентой — 600 мм) унос листьев в сторону аспирационного отверстия происходит при скорости воздуха в поперечном сечении укрытия 1,8-2,0 м/с. На
основании исследований оптимальная скорость воздуха в поперечном сечении укрытия принята в пределах 0,8-1,0 м/с.
Коэффициент местного сопротивления укрытия у осадителя листового табака равен 0,10, у вибросита — 0,36.
Об
эффективности отсосов можно судить по концентрации вредностей, наблюдающейся при работе аспирационных установок, оборудованных данными
отсосами. Замеры показали, что после внедрения аспирационной системы концентрация пыли в воздухе находится в пределах нормы или близка к ней.
На рис. 18.21 показано изменение концентрации пыли в зоне дыхания работающих в зависимости от расхода воздуха через укрытие
. Из графика
видно, что запыленность достигает оптимальной величины при объеме удаляемого воздуха, равном 1500-2000 м
3
/ч.
Отделение ферментации табака. В отделении происходят значительные тепло- и вла-говыделения. Вентиляционная система должна поддерживать
t
B
= 18 °С, а относительную влажность — до 60%.
На современных табачно-ферментаци-онных заводах, оснащенных линиями непрерывной ферментации УНД или поточными линиями ферментации ПФЛ,
приток воздуха осуществляется общеобменными системами, а его удаление — крышными вентиляторами.
Для улавливания нагретых паров и газов, выделяющихся
Рис. 18.21. Изменение концентрации пыли в зависимости от расхода воздуха через укрытие: 1 — у вибросита; 2 — у осадителя листового табака.
из установки ПФЛ при заталкивании вагонеток, над входным проемом ферментационных линий (габаритные размеры проема — 3650x3600 мм)
устанавливаются воздухоприемники местной вытяжной вентиляции. Местные отсосы выполнены в виде спаренных зонтов (рис. 18.22), расположенных
над проемом. Вытяжка воздуха
осуществляется крыш-ным вентилятором № 8. Вентилятор включается одновременно с механизмом подъема шторы,
закрывающей проем, и отключается при его остановке. Для повышения эффективности отсосов к зонтам с боков подвешиваются брезентовые шторки,
натяжение которых обеспечивается прикрепленными к ним грузами.
Участки послеферментационной обработки табака оборудуются системами кондиционирования воздуха. Подача воздуха осуществляется с
помощью устройств, обеспечивающих его равномерное распределение (рис. 18.23), вытяжка из помещения производится канальными системами
общеобменной вентиляции или крышными вентиляторами. Часть воздуха удаляется местными отсосами.
Современные склады готовой продукции, т. е. ферментированного табака, участки старения и 25-дневной отлежки (t
B
=18 °С) оснащены системами
кондиционирования.
Тарное отделение является одним из вспомогательных производств табачно-ферментационного предприятия. Здесь осуществляется переработка
возвратного рядна, сорочка, поясов и пошив упаковочных материалов. Пыль, выделяющаяся в процессе переработки тарных материалов, особенно
бывших в употреблении, вредна для здоровья.