CC BY
23
636.085.55:664.741.002.54
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МНОГОФРАКЦИОННОГО ГРАВИТАЦИОННОГО КЛАССИФИКАТОРА
Н.Е. АВДЕЕВ, Ю.В. ЧЕРНУХИН
Воронежская государственная технологическая академия
Проблемы энергосбережения, остро стоящие перед различными отраслями промышленности [1], имеют самое непосредственное отношение и к технологическим процессам комбикормового производства, где удельное потребление энергии на единицу продукции составляет по данным АООТ ’’Комбикорм” 16-18 кВт/(т/ч). На измельчение зернового сырья приходится до 40% от всех затрат энергии при производстве комбикормов, поэтому поиск путей снижения энергопотребления на измельчение представляется наиболее перспективным. Однако, как показал ряд исследований, наибольший эффект может быть достигнут лишь на основании комплексного решения проблем измельчения и сепарирования [2]. На различных отечественных и зарубежных комбикормовых предприятиях успешно применяется технологический прием промежуточного просеивания при двухступенчатом измельчении исходного сырья, главной целью которого является снижение удельных затрат электроэнергии при измельчении [3]. Отличительными особенностями этого приема являются использование на первой ступени измельчения молотковых дробилок, сита в которых имеют заведомо большие отверстия, и получение рецептов комбикорма различного гранулометрического состава на одних и тех же рабочих органах, т.е. без замены сит в оборудовании, без остановки технологической линии производства. Таким образом, перед технологическим процессом сепарирования ставится задача выделения проходовых компонентов регулируемого гранулометрического состава с эффективностью не менее 85-90%, так как только в этом случае энергозатраты при измельчении удается снизить на 20% и выше [2, 3]. Используемые на этой операции просеивающие машины не удовлетворяют поставленной задаче, так как разрабатывались применительно к другим технологическим процессам [4].
Выполненный с позиций концепции идеального моделирования [5] анализ существующих конструкций просеивающих машин и различных путей их дальнейшего совершенствования позволил предложить перспективное направление разработки гравитационных классификаторов сыпучих материалов, в основу работы которых заложен принцип разделения полидисперсной смеси на фракщш неподвижными разделяющими элементами с клиновидными просеивающими отверстиями [6].
Методика получения готового продукта регулируемой крупности на неподвижных разделяющих элементах с клиновидными отверстиями, расширяющимися в направлении движения частиц, заключается в отборе проходовой фракции с их
промежуточной длины. В связи с естественным ограничением напряженности гравитационного силового поля получить желаемую полноту выделения проходовой фракции на одном разделяющем элементе, даже при малых удельных нагрузках, не представляется возможным. Следовательно, для обеспечения требуемых значений эффективности необходима последовательная установка в классификаторе нескольких разделяющих поверхностей. В этом случае его технологическая схема должна предусматривать объединение части проходовой фракции, выделившейся за местом отбора каждого разделяющего элемента, со сходовой фракцией и направление их на начало последующей просеивающей поверхности для повторного просеивания.
Исходный Исходный
продукт продуют
Проход Сход Проход Проход Сход Проход а С
Рис. 1
На основании вышеизложенного предложена оригинальная технологическая схема классификатора сыпучих материалов с зигзагообразным взаимным расположением просеивающих поверхностей, обусловливающая изменение направления движения обрабатываемой смеси при переходе ее с конца предыдущего разделяющего элемента на начало последующего (рис. 1, а). Одним из несомненных достоинств этой схемы является компакт-
ность и простота конструктивных решений вывода проходовой фракции с любой длины клиновидных калибрующих отверстий и объединения частиц проходовой фракции со сходовым продуктом (рис. 1,6). Главной отличительной особенностью такого решения является самосортирование частиц смеси по крупности при изменении направления ее движения во время перехода с одной разделяющей поверхности на другую, в результате чего частицы нижнего элементарного слоя оказываются в верхнем. Таким образом, в данном случае имеет место идеальное решение проблемы периодического перемешивания слоя, которое в сепараторах традиционных схем осуществляется, как правило, виброобработкой продукта.
Предложенная технологическая схема была реализована в экспериментальной установке классификатора сыпучих материалов с шестью последовательно установленными разделяющими элементами.
Исследования по определению технологических возможностей многофракционной гравитационной классификации проводились на продукте, представляющем собой измельченную на дробилке А1-ДЦР с диаметром отверстий сита 8 мм пред-смесь кукурузы, пшеницы, подсолнечного шрота, ячменя и травяной муки — 30, 30, 20, 15 и 5% соответственно следующего гранулометрического состава:
Диаметр отверстий Массовая
контрольных сит, мм доля остатка, %
3.5 7
3.0 8
2.5 9
2.0 12
1.5 10
1,0 19
Дно 35
Цель исследований — установление динамики выделения проходовых компонентов каждой просеивающей поверхностью при различных нагрузках, а также определение показателей извлечения из исходной смеси проходовых фракций, соответствующих рецептам различного гранулометрического состава. Разделение смеси осуществлялось на однотипных разделяющих элементах с клиновидными просеивающими отверстиями длиной 100 мм, начальной и конечной шириной соответственно 0,9 и 2,6 мм.
На рис. 2 графически представлены зависимости эффективности е выделения фракции третьей группы крупности комбикормового производства (допустимый остаток на сите диаметром 3 мм не более 5%) от удельной нагрузки ц на 1 м ширины верхнего разделяющего элемента. Отбор проходовых компонентов в данном случае проводился с конечной длины просеивающих отверстий. Кривые 1-6 отражают результаты работы соответственно 1-6 последовательно установленных разделяющих элементов, а кривая 7 —- общую эффективность работы классификатора.
Приведенные данные наглядно демонстрируют картину высева готового продукта и позволяют сделать вывод о нецелесообразности использования классификатора при малых удельных нагрузках. Так, при значениях ц до 1,0 кг/(с-м) простым
Е, %
Рис. 2
увеличением числа разделяющих элементов невозможно получить значения полноты выделения более 90%, так как в процессе сепарирования практически участвуют только 2-3 верхних разделяющих элемента. Это объясняется тем, что, с одной стороны, на нижерасположенные просеивающие поверхности поступает смесь с малым содержанием в ней проходовых компонентов, а с другой — общее ее количество столь мало, что полностью отсутствует слоевое движение частиц и они перемещаются по поверхности разделения разрозненно, хаотично, по случайным траекториям. В результате не обеспечиваются необходимые условия для выделения через клиновидные отверстия частиц, размер которых близок к границе разделения. Увеличение нагрузки устраняет этот недостаток. Причем величины удельных нагрузок, при которых наблюдаются на разделяющих элементах наиболее благоприятные режимы выделения проходовой фракции, зависят от их расположения — каждой нижерасположенной ступени соответствует более высокая удельная нагрузка. Например, для первого разделяющего элемента она близка к 0.5, для второго — к 2,0, для третьего — к 2,5 кг/(с-м) и т.д. Следует отметить, что с увеличением удельной нагрузки с 0,5 до 3,5 кг/(с-м), за счет упорядоченного слоевого движения частиц, а следовательно, и более эффективной работы нижних ступеней классификатора, возрастает суммарная эффективность выделения проходовых компонентов с 85 до 96% (кривая 7).
Аналогичные тенденции имеют место и при извлечении фракции второй группы крупности комбикормового производства (допустимый остаток на сите диаметром 2 мм не более 5%; остаток на сите диаметром 3 мм не допускается), получение которой проводилось посредством отбора проходовых компонентов с длины клиновидного просеивающего отверстия, равной 50-55 мм. Однако значения номинальных нагрузок, при которых обеспечивается требуемая полнота выделения готового продукта, существенно понизились. Это связано как с изменением в соотношении проходовых и сходовых компонентов (уменьшилось содержание целевого продукта в смеси с 85 до 64%),
так и с
’’живої
тивно
реальн
процес
предпс
гранул
оборул
ляется
постоя
ИСПОЛІ
получ< та про
СТБЛЯ1
пов, н ко втс ством третье зволж грузої ности 90%.
Me
фика'
котор
персв
ЛЯЮ11
ЮЩЙ1
/(см)
в невоз-!НИЯ бо-[я прак-зделяю-одной ающие ржани-гой — ростью [и пере-рознен-[. В ре-^словия ;ия населения, рстаток. которых аиболее годовой ¡каждой
!Т более
первого для (см) и ¡ельной ^дочен-¡тельно, гупеней §ектив-¡с 85 до
так и с уменьшением более чем в 2,5 раза площади ’’живого сечения” просеивающей поверхности, активно используемой в процессе разделения. В реальных же условиях ведения технологического процесса промежуточного контроля крупности предполагается получение фракций различного гранулометрического состава без замены сит в оборудовании, т.е. нагрузка на сепаратор определяется режимом работы дробилки и практически постоянна. Поэтому с точки зрения рационального использования площади разделяющих элементов и получения наибольшего технологического эффекта процесс классификации целесообразнее осуществлять на просеивающих поверхностях двух типов, на одном из которых выделять фракцию только второй группы крупности, а на втором, посредством изменения места отбора,как второй, так и третьей. Такая комплектация классификатора позволяет выравнивать значения номинальных нагрузок для обеих групп крупности при эффективности извлечения готового продукта не менее 90%.
ВЫВОД
Многофракционный гравитационный классификатор сыпучих материалов, в основу работы которого положен принцип разделения полидис-персной смеси на фракции неподвижными разделяющими элементами с клиновидными просеивающими отверстиями, позволяет обеспечить по-
лучение целевого продукта регулируемой крупности с эффективностью 90% и выше.
Повышение производительности гравитационных классификаторов следует вести в направлении увеличения удельной нагрузки на единицу ширины верхнего разделяющего элемента с последующим увеличением числа ступеней их последовательной установки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Леончик Б.И. Проблема энергосбережения и особенности ее решения при переработке пищевого сырья // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1995. — № 1-2. — С. 106-108.
2. Chaplin J. Advantages of two-step feed grinding // Milling.— 1983. — № 11. _ S. 13-15.
3. Глебов Л.А., Зверев C.B., Глебов В.А. Совершенствование процесса измельчения компонентов комоикорма: 06-зорн. информ. Сер. Комбикормовая пром-сть, — М.: ЦНИ-ИТЭИ МХП СССР, 1988. — 52 с.
4. Афанасьев В.А.. Плаксина Л.А. Исследование двухстадийного процесса измельчения предсмесей зернового и гранулированного сырья на Кузнецовском комбикормовом заводе / / Тр. ВНИИКП. — 1986. — Вып. 11. — С. 28-33.
5. Авдеев Н.Е. Принципы построения модели идеального сепаратора // Докл. ВАСХНИЛ. — 1978. — №11. — С. 38-40.
6. Авдеев Н.Е., Чернухин Ю.В. Перспективное направление разработки многофракционных сепараторов / / Тр. ВНИИКП. — 1987. — Вып. 30,— С. 39-45.
Кафедра теоретической механики
Поступила 22.09.97
и при шности й оста-остаток получе-ра про-то про-Однако вторых ния го-:ь. Это прохо-юсь со-%),
