CC BY
1432
УДК 690-502.7
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ НА ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Е.А. Рудыка, Е.В.Батурина, О.А. Семенихин, А.А. Калачев
Проанализирована система очистки воздуха на зерноперерабатывающих предприятиях и элеваторах. Исследованы основные физико-химические свойства мучной пыли и пыли комбикормов, поступающих на очистку.
Представленные обобщенные характеристики пыли могут служить материалом, позволяющим оценить степень опасности в санитарно-гигиеническом отношении того или иного технологического процесса, и являются исходными данными для расчета эффективности действующего очистного оборудования и проектирования нового
Кдючевые слова: очистка, пыль, комбикорм
Одной из проблем, приобретающих в последние годы все большую экологическую роль и отраслевую значимость, является сокращение потерь в технологии производства сыпучих продуктов за счет совершенствования очистки выбросов от пылевидных фракций, обеспечивающего, в свою очередь, охрану воздушной среды.
Чтобы удовлетворить санитарно-гигиеническим требованиям, с учетом важности проблемы сокращения потерь продукта в качественно новых рыночных условиях развития перерабатывающих производств, необходимо, в первую очередь, исследовать и реализовать возможности существенного повышения эффективности и стабильности основных способов улавливания пылей (сухих и мокрых инерционных методов), а также обосновать и регламентировать необходимый уровень очистки отработанного воздуха с учетом возросших экологических требований [1].
Однако решение данной проблемы осложняется отсутствием полноценных сведений о физико-химических и структурно-механических свойствах пылевидных пищевых продуктов, режимных параметрах запыленных воздушных выбросов, данных об оптимальных типах пылеуловителей для конкретных условий производства. Практика показала, что механический перенос неплохо зарекомендовавшего себя в определенных условиях очистного оборудования в совершенно новые условия может дать отрицательный результат.
Рудыка Елена Александровна- ВГТА, канд. техн. наук, доцент, тел. (4742) 53-10-76
Батурина Елена Вячеславовна- ВГТА, канд. техн. наук, доцент, тел. (4742) 53-10-76
Семенихин Олег Александрович- ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (4742) 43-76-70
Калачев Александр Анатольевич- ВГТА, канд. техн. наук, доцент, тел. (4742) 53-10-76
Необходимостью исследования специфических свойств ряда пищевых пылей, параметров соответствующих воздушных выбросов и разработки более эффективных пы-
леочистных устройств определяется актуальность проблемы.
На зерноперерабатывающих предприятиях и элеваторах основным веществом, загрязняющим атмосферный воздух, является зерновая, мучная пыль и пыль комбикормовых предприятий. Образование такой пыли не только ухудшает санитарные условия труда обслуживающего персонала, повышает взрывоопасность, но и увеличивает неучтенные потери соответствующего продукта [2].
Нами установлено, что пыль выделяется на комбикормовых предприятиях при транспортировании компонентов комбикормов, выработке комбикормов и белково-витаминных добавок (БВД), отпуске готовой продукции.
Мучная пыль выделяется на мукомольных заводах при производстве и складировании муки, отпуске готовой продукции.
Зерновая пыль выделяется на элеваторах и зерноскладах в процессе выполнения операций по приемке, перемещению, очистке и отпуску зерна, в зерносушилках в процессе сушки зерна; на мукомольных заводах при подготовке зерна к помолу; на крупозаводах в процессе подготовки и переработки зерна.
При этом известны ориентировочные показатели по количеству пыли, отходящей от оборудования в аспирационные устройства и выбрасываемой ими в атмосферу [3].
По этим показателям количество отходящей пыли принимается при выработке одной тонны муки, крупы и комбикормов 4,0 кг, а на элеваторах и зерноскладах 0,2-0,4 % от заготовленного зерна (выбирается в зависимости от содержания минеральной приме-
си). Для пыли выбрасываемой в атмосферу принимаются следующие нормативы: при
выработке муки и крупы - 3,2 %, на элеваторах и зерноскладах - 3,0 % от количества отходящей пыли. При выработке одной тонны комбикормов количество выбрасываемой в атмосферу пыли можно принять 0,5 кг, что составляет 3,4 % от среднего количества пыли, отходящей от оборудования.
Для расчета рассеивания в атмосфере мучной и зерновой пыли используется показатель ПДК неорганической пыли, содержащей менее 20 % двуокиси кремния.
При этом, максимально разовая концентрация этой пыли в воздухе в данном случае не должна превышать 0,5 мг/м3, а среднесуточная 0,15 мг/м3.
Ориентировочный безопасный уровень воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест для пыли комбикормовых предприятий не должен превышать 0,01 мг/м3 (в пересчете на белок животного происхождения).
Проведенными исследованиями установлено, что на предприятиях комбикормовой промышленности наибольшие концентрации соответствующей пыли (10-22 г/м3) наблюдаются у башмаков норий, смесителей, на линии подготовки минерального сырья и линии предсмесей.
В условиях размольных отделений мукомольных заводов наибольшие концентрации мучной пыли (60 г/м3) возникают у башмаков норий и вальцевых станков, аспирируе-мых через самотеки из-под станка на норию и рассева.
В подготовительных и шелушильных отделениях мукомольных и крупяных заводов наибольшие концентрации мучной пыли (4 г/м3) наблюдаются в аспирационных системах, отходящих от воздушно-ситовых сепараторов и концентраторов.
На элеваторах самые значительные концентрации зерновой пыли (2 г/м3) возникают в таком аспирируемом оборудовании как башмаки норий и сбрасывающие коробки подсилосных конвейеров.
Учитывая значительное влияние физикохимических свойств пыли (в частности ее дисперсного состава) на эффективность эксплуатации техники очистки выбросов, а также на проблемы, связанные с обеспечением взрывопожаробезопасности нами были произведены на ряде предприятий Воронежской области соответствующие экспериментальные исследования.
Был исследован гранулометрический состав комбикормов разных рецептов и уловленной фильтрами пыли. Объектом исследования был выбран комбикорм, предназначенный для корма кур-несушек (рецепт КНЦ-1) и молодняка кур-несушек (рецепт КНЦ-3), комбикорма для цыплят 5-30 дней (рецепт ПК-2) и пыль комбикормов, предназначенного для кормления бройлеров 31-56 дней (рецепт ПК-6). Пыль была уловлена фильтрами ФВ-45, стоящими в цехе россыпного комбикорма на Воронежском комбикормовом заводе. Кроме того был исследован комбикорм,
предназначенный для кормления свиней (рецепт КК-58), а также пыль зерновой смеси, состоящая из гороха и ячменя. Зерновая смесь была использована при производстве комбикорма. Она являлась некормовым отходом.
Для ориентировочной оценки гранулометрического состава готового продукта воспользовались ситовым анализом.
Из анализа полученных данных следует, что в комбикорме для цыплят (рецепт ПК-2) остатки продукта на сите уменьшаются с уменьшением размера отверстий на сите. В комбикорме для молодняка кур-несушек (рецепт КНЦ-1), находится наибольшее количество циклонных фракций по сравнению с другими рецептами комбикорма. В пыли комбикорма (рецепт ПК-6) преобладает мелкодисперсная фракция. Фракция 150-200 мкм для птичьего комбикорма также составляет наибольший % по сравнению со свиным.
Для свиного комбикорма (рецепт КК-58), характерно более плавное распределение размеров частиц. Мелкодисперсная фракция составляет здесь меньшую долю по сравнению с птичьим комбикормом. Для зерновой смеси процентное содержание этой фракции наименьшее. По имеющимся данным средний размер частиц для комбикорма составляет 350450 мкм.
Мука является дисперсным порошкообразным продуктом с частицами размером 1-240 мкм, причем около половины частиц муки имеет размеры 50-40 мкм.
Дисперсный состав мучной пыли, содержащейся в воздухе аспирационных систем и выбросах, определяли микроскопически. Опыты показали, что мучная пыль значительно отличается по дисперсному составу в зависимости от мест ее образования. Наибольшее количество тонкой фракции наблюдается у витающей мучной пыли.
Плотность частиц пыли комбикормов различных рецептов, определялась по методике, описанной во второй главе и находится в интервале 1,51-1,56 кг/м3.
Нами была определена объемная масса М0, а также объемная масса с уплотнением до постоянного объема М01 комбикормов разных рецептов, имеющих различный гранулометрический состав, а также некоторых продуктов, используемых при производстве комбикормов. Опыты проводились с зерновыми продуктами, производимыми на Воронежском комбикормовом заводе.
В результате лабораторных опытов получены следующие результаты. Для измельченного овса объемная масса М0 составляет 300-360 кг/см3, для измельченного гороха 660730 кг/см3, для измельченного ячменя 400-650 кг/см3, для измельченной зерновой смеси, входящей в состав рецепта комбикормов для кур-несушек 450-640 кг/см3, для комбикормов рецепта ПК-2 558 кг/см3, ПК-6 531 кг/см3, КНЦ-1 490 кг/см3, КК-58 407 кг/см3. Объемная масса с уплотнением М01, как и ожидалось, повышается с уменьшением размера частиц порошка. Причем максимальным значениям М0 и М01 соответствует наличие в продукте мелких циклонных фракций.
Способность порошка комбикормов высыпаться из отверстий, склонность его к сводообразованию очень важны с практических позиций, особенно при конструировании бункеров, транспортирующих механизмов, фасовочных автоматов. Нами были проведены исследования по определению угла естественного откоса различных продуктов. В результате получены значения, приведенные в таблице.
Таблица
Мучная и зерновая пыль взрывоопасны. Вероятность возникновения взрывов на зерновых предприятиях для различного оборудования очень велика. Она может иметь место в силосах и бункерах, как в результате самовозгорания так и благодаря посторонним
причинам (от сварки, светильников, из дробилки и т.д.); в нориях - в результате пробуксовки, сварки, обрыва ленты; в дробилках - из-за попадания посторонних предметов; в смесителях - из-за возгорания в дробилке.
Причиной взрывов могут стать циклоны, фильтры, весы, скребковые конвейеры,
самотеки гравитационного транспорта и ас-пирационные воздуховоды.
Поэтому необходимо значение показателей пожаровзрывоопасности продуктов комбикормового производства и принятие мер взрывозащиты.
В общем случае для технологических линий производства комбикормов, белкововитаминных добавок (БВД), премиксов и кар-бомидного концентрата рекомендуется использовать следующие показатели: линия
зернового, гранулированного и другого сырья (требующая дробления, отделения пленок и т.д.) НКПВ - 35,0 г/м3 ; линия мучнистого сырья - 38,9 г/м3; линия рассыпной травяной муки - 32,8 г/м3; линия кормовых продуктов пищевых производств - 25,5 г/м3; шротов - 30,7 г/м3; линия обработки сырья - 24,3 г/м3.
Во избежание чрезвычайных ситуаций на фильтрах и циклонах, установленных на комбикормовых предприятиях рекомендуется устанавливать взрыворазрядители.
Допускается не защищать взрыворазря-дителями циклоны, непосредственно связанные с внешней средой или установленные вне помещения в безопасной зоне, циклоны 4БЦШ, ЦОЛ-1,5, ЦОЛ-3 со свободным объемом менее 1 м3, а также циклоны на подводящих воздуховодах, которые со стороны аспирационного оборудования установлены пламеотсекающие устройства.
Мука и мучная пыль также взрывоопасны. При влажности 11 %, зольности 1,49 % температура самовоспламенения пшеничной муки равна 825° С, нижний предел взрыва - 35,3 г/м3. При той же влажности и зольности 2,54 % температура самовоспламенения
ячменной муки равна 750° С, нижний предел взрыва - 32,8 г/м3 .. Из этих данных следует, что мучная пыль по взрывоопасности относится ко 2 классу, куда входят пыли с нижним пределом взрыва от 16 до 65 г/м3.
Особый интерес представляют концентрации пылевидного продукта на выходе в атмосферу, характеризующие фактическую эффективность очистки пылеуловителей, используемых в настоящее время на элеваторах и зерноперерабатывающих предприятиях. В качестве средств очистки в данном случае
Определение угла естественного откоса
Продукт Влажность, % Угол естественного откоса, град.
Ячмень 42-43
Овес 48-53
Горох 40-53
Зерновая смесь 40-45
ПК-2 10,8 44-46
ПК-6 14,0 41-42
КК-58 14,0 43-44
КНЦ-1 14,3 45-46
наиболее широко распространены одиночные циклоны типа ЦОЛ и батарейные установки типа БЦШ и УЦ (однорядные и двухрядные).
На Воронежском комбикормовом заводе в цехе россыпного комбикорма (на дробилках) и в цехе гранулированного комбикорма очистка осуществляется циклонами БЦШ. При этом эффективность очистки воздушных выбросов находится в пределах 82-85 %.
На ряде предприятий Воронежской области с целью определения в производственных условиях показателей концентрации пылевидного продукта при эксплуатации циклона ЦОЛ и батарейных циклонов 4БЦШ и УД для расчета фактической очистки выбросов мучной и зерновой пыли были проведены экспериментальные исследования. В процессе экспериментальных исследований получены опытные данные при эксплуатации циклонов ЦОЛ с различной входной скоростью воздуха и и его запыленностью с. На основе полученных данных можно оценить численное значение эффективности очистки.
Установлено, что для зерновой и мучной пыли различного дисперсного состава имеются общие закономерности процесса изменения эффективности улавливания, а именно: степень очистки увеличивается с увеличением скорости воздуха и запыленности.
Сравнение данных об эффективности улавливания зерновой пыли в одиночном циклоне ЦОЛ и батарейными циклонами 4БЦШ показывает, что применение батарейных циклонов с точки зрения повышения эффективности очистки более выгодно, в среднем эффективности очистки (для реальных на практике режимных параметров запыленного воздуха) увеличивается с 30 до 95 %. При этом эффективности очистки в батарейных циклонах УЦ несколько выше, чем в циклонах 4БЦШ для одних и также режимных параметров несущей среды.
На базе проведенных исследований, с учетом специфики соответствующих производств ведется работа по совершенствованию конструкции инерционноцентробежных аппаратов.
Литиература
1. Очистка воздуха и обезвреживание отходящих газов [Текст] / Под ред. Ю. И. Шумяцкого. - Пенза, 2001.
- 128 с.
2. Варваров В. В. Очистка теплоносителя при сушке пищевых продуктов [Текст] / В.В Варваров., Г.Б. Дворецкий, К.К. Полянский. - Воронеж: Изд. ВГУ, 1995.
- 192 с.
3. Справочник по пыле- и золоулавливанию [Текст] / Под. ред. А.А. Русанова. - М.: Энергиздат,
1988. - 312 с.
Воронежская государственная технологическая академия Воронежский государственный технический университет
RESEARCH OF PROCESS OF CATCHING OF DUST ON GRAIN INDUSTRY ENTERPRISES
E.A. Rudyka., E.V.Baturina, O.A. Semenihin, A.A. Kalachev
The system of cleaning of air is analysed on grain industry enterprises and elevators. Basic physico- chemical properties of flour dust and dust of the mixed fodders, actings on cleaning are explored.
The given summarized dust descriptions may become the material which could help to evaluate the danger degree in sanitary- hygienic treatment of a technological process. They are at the same time the initial data for efficiency calculation of the present purification equipment and for designing a new one
Keywords: clean, dust, mixed fodder
