Инженерные методы защиты атмосферы

Трубчатые электрофильтры состоят из большого числа элементов, имеющих круглое или сотообразное сечение. По оси трубчатого элемента расположен коронирующий электрод. В пластинчатом электрофильтре имеется большое количество параллельных пластин. Между ними находятся натянутые коронирующие электроды. По мере осаждения пыли на электродах понижается эффективность пылеулавливания. Во избежание этого явления и поддержания оптимальной эффективности электрофильтров электроды периодически очищают от пыли встряхиванием или промывкой Эффективность очистки газа в электрофильтре практически зависит от многих факторов, в том числе от химических свойств и физических параметров очищаемого газа, свойств пыли, взвешенной в очищаемом газе (электрические свойства, химические, пыли в газе, а также от пара метров самого электрофильтра (напряжения, напряженности поля, силы тока и др.).

Теоретически наименьший размер улавливаемых частиц и электрофильтрах не ограничен, Однако практически не все частицы в них улавливаются.

Энергия, потребляемая в электрофильтре, слагается из энергии, расходуемой генератором тока высокого напряжения, и энергии, необходимой для преодоления гидравлического сопротивления при прохождении газа через электрофильтр. Удельный расход электроэнергии в электрофильтрах обычно равен 0,12-- 0,20 кВт- ч на 1000 м³ очищаемого газа.

Электрофильтры как более сложное и дорогостоящее оборудование, обеспечивающее тонкую очистку воздуха, обычно компонуют с другими пылеулавливающими устройствами, устанавливаемыми на начальных ступенях очистки. В результате этого повышается экономичность использования электрофильтров и обеспечивается более полная очистка.

В перспективе электрофильтры могут быть применены для очистки воздуха от невзрывоопасной пыли в качестве последней ступени очистки.

3. Разработка технологические схемы очистки аэропромвыбросов

На предприятиях пищевой промышленности борьбу с пылью ведут комплексно.

Решение отдельных вопросов не может дать ощутимого эффекта. Частные решения, не согласованные между собой, лишь ведут к затрате средств и материалов без получения ощутимых результатов. В комплекс мероприятий, поправленных на борьбу с пылью, необходимо включать следующие составные части: технологические мероприятия по уменьшению пылеобразования и пылевыделения (применение более совершенного герметзированного оборудования, использование мокрых процессов, вакуума и др.);

- совершенствование аспирации источников пыления (применение эффективных конструкций воздухоприемников у технологического оборудования и других источников пыления, удаление запыленного воздуха с оптимальной скоростью, меры против забивания воздуховодов и т.д.);

- применение эффективной очистки запыленного воздуха (использование оборудования, соответствующего улавливаемой пыли, обладающего высокой степенью очистки, применение много ступенчатой очистки, обеспечение нормальной эксплуатации пылеулавливающего оборудования и др.);

- устройство систем централизованной пылеуборки для удаления пыли, оседающей в производственных помещениях (применение оборудования и устройств, обеспечивающих удаление пыли из всех точек обслуживаемых помещений и технологического оборудования, использование удобного для работы эффективного пылеуборочного инструмента, очистка воздуха).

Проанализировав литературный обзор выбираем для очистки воздуха при производстве комбикорма пылеуловительное устройство - циклон -15 НИИОгаз.

Особенностью технологии производства комбикормов является разнообразие рецептов комбикормов. Непрерывность и поточность производства достигается благодаря наличию необходимых емкостей, позволяющих максимально использовать технологическое и транспортное оборудование.

Сырье, поступающее со склада, очищают на воздушно-ситовом сепараторе -1 от органических и минеральных примесей, далее зерно поступает на электромагнитный сепаратор 2 для удаления из него металломагнитных примесей. Очищенное от примесей зерновое сырье поступает в над дробильные бункеры 3 , из которых направляется на мельницы-дробилки 4 далее на фасовку. Технологическая схема производства комбикорма приведена на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема технологического процесса производства комбикорма

1 - воздушно- ситовой сепаратор А1 - БСМ -6; 2- электромагнитный сепаратор ЭМ -101; 3 -над дробильные камеры; 4- мельницы-дробилки; 5 - циклон для улавливания пыли; 6 - вентилятор

Зерноочистительный сепаратор А1-БМС - 6 (рисунок 7) предназначен для отделения от зерна основной культуры примесей. Сепаратор А1-БМС-6 выполнен в цельнометаллическом исполнении. Станина разборной конструкции изготовлена из гнутого профиля. Ситовой корпус имеет раму 4, на которой монтируют балансирный механизм 1 с приводом 3. Раму четырьмя тросовыми подвесками 18 подвешивают к станине. Сверху на раму устанавливают ситовой корпус с тремя рядами сит: первый -- приемное сито 8, второй -сортировочное 6, третий -- подсевное 5. Ситовые рамы вынимают спереди машины. Сита сменные, их подбирают в зависимости от обрабатываемого зерна. Сита, установленные под углом 3° к горизонтали, очищаются резиновыми шариками 20. Ситовой корпус совершает круговое поступательное движение в горизонтальной плоскости. Радиус траектории его колебания регулируют сменными грузами 2, а частоту круговых колебаний -- шкивами на электродвигателе.

Осадочные камеры 13 и15 с питающими устройствами, двумя вентиляторами 14 и 16 и двумя шнеками 22 устанавливают на станине. Пневмосепарирующий канал крепят к станине и камере второй продувки. В нижней части пневмосепарирующего канала второй продувки вмонтирована магнитная защита 19 для улавливания металомагнитных примесей из зерна.

Приемная камера 12 снабжена специальным устройством, которое автоматически поддерживает постоянный уровень зерна в камере независимо от количества поступающего в сепаратор зерна. Это устройство состоит из верхнего 11 и нижнего 10 грузовых клапанов, сблокированных между собой тягой 17.

Зерно, заполняя приемную камеру, поднимается до верхнего клапана, оказывает давление на него и, преодолевая сопротивление грузов, отклоняет верхний клапан вправо. Одновременно, за счет блокировки клапанов, открывается нижний клапан и через образующуюся щель зерно поступает в пневмосепарирующий канал 9 первой продувки равномерным потоком по всей его длине. Благодаря постоянному подпору зерна в приемной камере исключается попадание воздуха в осадочную камеру, минуя зону сепарирования, что увеличивает эффективность очистки в пневмосепари-руюшем канале 9.

Затем зерно поступает на приемное сито 8, сходом с которого идет крупный сор, удаляемый из сепаратора через лоток. Проход направляют на сортировочное сито 6, сходом с которого идут примеси крупнее зерна, а проход (зерно) поступает на подсевное сито 5, где от полноценного зерна отделяются мелкие, битые зерна, сорняки и.

Рисунок 7. Сепаратор А1 БМС-6

1- малансирный механизм; 2-сменные грузы; 3-привод балансирного механизма; 4-рама ситового корпуса; 5-подсевное; 6- второе сортировочное сито; 7-8-первое приемное сито; 9- превмосепарирующий канал; 10-нижний грузовой клапан; 11- верхний грузовой клапан;12- приемная камера; 13, 15 -осадочные камеры; 14,16 -вентиляторы; 17- тяга; 18- тросовые подвески; 19- магнитная защита; 20- резиновые шарики; 21-пневмосепарирующий канал; 22-шнеки; 23-клапаны первой и второй продувки минеральные примеси. Их собирают на поддоне ситового корпуса и выводят за пределы сепаратора через патрубок.

Очищенное от мелких и крупных примесей зерно, преодолевая сопротивление выпускного клапана, поступает во второй пневмосепарирующий канал 21. Легкие примеси, уносимые из зерна воздушным потоком, оседают в камере 15 второй продувки, затем шнеком и по системе лотков, объединяясь с легкими примесями осадочной камеры 13 первой продувки, выводятся из сепаратора. Воздушные режимы в каналах первой и второй продувок регулируют клапанами 23, установленными в осадочных камерах.

Электромагнитный сепаратор ЭМ-101 (рисунок 8) состоит из устройств для подачи продукта, выделения металломагнитных примесей, очистки магнитных полюсов от примесей, охлаждения магнитов и привода.

Устройство для подачи продукта включает рифленый питающий валик 6, ворошитель 4, расположенные в приемной коробке 5, и заслонку 3. Толщину слоя продукта, поступающего на наклонный магнитный экран, регулируют заслонкой. Электромагнит состоит из 14 катушек 7, расположенных в четыре ряда и надетых на стальные сердечники. Два ряда верхних и два ряда нижних катушек соединены между собой последовательно. Рабочая часть ползуна механизма 2 очистки магнитных полюсов от примесей выполнена из войлока и соединена с валиком, имеющим правую и левую нарезки. При его вращении ползун непрерывно движется вдоль экрана и перемещает металломагнитные примеси к концам экрана, где установлены ящики для сбора этих примесей.

Сепаратор приводится в действие от электродвигателя. Движение отдельным рабочим органам сообщается через зубчатую и клиноременную передачи. Механизм передачи 8 и натяжные ролики закрыты ограждениями 9.

Зерно или продукты его переработки подают в приемную коробку. Здесь они несколько разрыхляются ворошителем и питающим валиком направляются на магнитный экран. Металломагнитные примеси задерживаются на нем и подаются механизмом 2 в сборные ящики, откуда их периодически удаляют. Очищенный продукт с экрана поступает в вертикальный канал и далее через сборный конус в самотечную трубу. В вертикальном канале помещен перекидной клапан 1, позволяющий изменять направление движения потока продукта. В процессе работы магниты охлаждают потоком воздуха от вентилятора, колесо которого смонтировано на валу 10. Для управления электродвигателем и его защиты предусмотрены магнитный пускатель и панель управления.

Сеть постоянного тока

Рисунок 9. Электромагнитный сепаратор ЭМ-101

1 перекидной клапан; 2-механизм очистки магнитных полюсов; 3-заслонка; 4-ворошитель; 5-приемная коробка; 6-рифленый питающий валик; 7- катушка электромагнита; 8- механизм передачи; 9-натяжные ролики; 10-вал.

Мельница-дробилка (рисунок 10) -- это две самостоятельно работающие секции, смонтированные на одной станине. В каждой секции расположены быстровращающийся 5 и медленновращающийся 2 мелющие вальцы; механизм питания, состоящий из дозирующего валка 11, распределительного валка 8 и механизма регулирования питания 9; щетка 3 для очистки вальцов; механизм выравнивания и настройки 14 подвижного вальца. На крышке 10 установлена питающая труба 13 в которой размещен поплавок 12, связанный с механизмом автоматеческого привода и отвала подвижного вальца и выключения питающего механизма.

В станине предусмотрены отверстия для подключения станка 1 аспирационной сети и окна с дверками, обеспечивающими доступ * внутренним рабочим органам.

Секции разделены перегородкой 6, станина станка состоит из двух чугунных боковин, соединенных связками 1 и 15. Мелющий валец - это рабочий барабан, насаженный на две стальные полуоси. Барабан изготавливают из никелехромового чугуна, а его поверхность для увеличения износостойкости подвергают специальной обработке.

В зависимости от назначения вальцы могут быть гладкими или рифлеными, форма и размеры рифлей зависят от требований технологического процесса. Зазор между вальцами можно регулировать. Подвижный валец имеет амортизатор, обеспечивающий прохождение твердых посторонних предметов между вальцами, которые связаны между собой шестеренчатой передачей.

Рисунок 10. Мельница- дробилка

1- нижняя связка; 2,5-мелющие вальцы; 3-щетка; 4,7 -дверки; 6-перегородки; 8-распределительный валок; 9-механизм регулирования питания; 10-крышка; 11-дозирующий валик; 12-поплавок; 13-питающая труба; 14-механизм выравнивания и настройки подвижного вальца; 15- боковая связка; 16-аспирационный патрубок

Дозирующий и распределительный валки питающего механизма имеют на рабочей поверхности соответственно продольные и кольцевые канавки. Привод питающего механизма осуществляется через гидроавтомат от плоскоременной передачи со ступицы быстровращающегося вальца.

Циклон НИИОгаз ЦН.

Рисунок 11. Циклон НИИОгаз ЦН

1- бункер; 2- корпус циклона; 3- входной патрубок; 4- пылеотводящий патрубок;

Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок, очищенный удаляется через выхлопную (внутреннюю) трубу. Поток запыленного воздуха входит в корпус циклона обычно со скоростью до 20 м/с. Запыленный воздух совершает в корпусе вращательное движение вначале в кольцевом пространстве между корпусом и внутренней трубой и, двигаясь по спирали, продолжает это движение в конической части корпуса.

Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока, пылевые частицы перемещаются радиально, прижимаясь к стенкам циклона. Затем поток, продолжая свое движение, поступает во внутреннюю трубу и по ней выходит из циклона.

Пыль отделяется от воздуха в основном в момент перехода нисходящего потока в восходящий, что происходит в конической части корпуса циклона. В циклоне, таким образом, создаются как бы два вихревых потока: внешнего -- запыленного воздуха от входного патрубка в нижнюю часть конуса и внутреннего-- относительно очищенного воздуха из нижней части корпуса во внутреннюю трубу.

Процессы, происходящие в циклоне, весьма сложны и зависят от многих факторов, поэтому при теоретических расчетах приходится делать много допущений и упрощений. Так, принимают, что пылевые частицы, поступающие с воздушным потоком в циклон, имеют сферическую форму, при входе запыленного потока в циклон равномерно распределены по сечению; частицы, которые при перемещении достигли стенок, подвергаются осаждению, хотя в действительности часть этих частиц будет выброшена циклонную трубу вследствие турбулизации потока и т.д. Кроме но, не учитывается такой фактор, как коагуляция пылевых частиц, происходящая в циклоне.

В процессе сепарации более крупные частицы увлекают более мелкие, которые согласно теоретическим предпосылкам не должны осаждаться в данном циклоне.

Вследствие ряда упрощений и допущений расчет циклона весьма приближенный. Поэтому результаты теоретических расчетов значительно отличаются от данных экспериментальных исследований. Вследствие этого при разработке конструкций циклонов приходится в значительной мере учитывать экспериментальные данные и опыт эксплуатации циклонов в производственных условиях.

Ценность теоретических исследований состоит в том, что они позволяют выявить основные закономерности работы циклонов.

Вентилятор типа ВЦ-14- 46-8

Вентиляторами называют машину перемещающую газовые среды степени повышения давления до 1,15. В промышленности наиболее распространены центробежные и осевые вентиляторы. В зависимости от давления, создаваемое вентиляторами, их подразделяют на три группы: низкого давления - до 981 Па, среднего - от 981 до 2943 и высокого - от 2943 до 11772 Па. Центробежные вентиляторы охватывают все три группы, осевые вентиляторы - преимущественно низкого давления, в очень редких случаях -- среднего. Поскольку повышение давления в вентиляторах невелико, изменением термодинамического состояния газа в них можно пренебречь. Поэтому к ним применимы теории машин для несжимаемой среды.

4. Подбор и расчет технологического оборудования

В настоящее время в аспирационных пневмотранспортных установках комбикормовых заводов используются эффективные циклоны НИИОгаз. Проанализировав литературный обзор подбираем для очистки воздуха на комбикормовом производстве циклон НИИОгаз ЦН-15.

Для расчета циклона необходимы следующие данные:

Объемный расход газов, подлежащих обеспыливанию - Q = 11 м³ /с;

Динамическая вязкость воздуха м = 22,2? 10^-6 Па.с;

Динамическая вязкость пыли м = 19,85? 10^-6 Па.с;

Плотность пыли с_чт = 762 кг/м^3;

Плотность пыли с_ч = 762 кг/м^3;

Размер частиц пыли d =8 мкм

Последовательность расчета циклона:

1. Определяем оптимальную скорость газа в аппарате- V = 3,5 м/с;

дисперсию распределения значений фракционной эффективности пылеуловителя

lg у_з = 0,352. Диаметр частиц, улавливаемых в аппарате - d₅₀^Т = 4,50 мкм; Диаметр циклона Д = 0,6 м

2. Рассчитаем необходимую плотность сечения циклона:

3. Определяем диаметр циклона м :

Диаметр циклона округляем до величины из стандартного ряда диаметров по таблице 5.13. [2]

4. Вычисляем действительную скорость газа в циклоне:

5. Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

о = к_{1 *} к₂ о^С_ц + к₃

к₁ =1,0

к₂ = 1,0

к₃ = 0

о^С_ц = 155

о = 155 ? 1 ? 1 +0 = 155

коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона выбираем по таблице 5.14. [2]

6. Определим потери давления в циклоне:

Р = о_ч ? ------------- = 155 ? ------------------ = 1120,3Па

7. Взяв параметр d^е₅₀ характеризующий парциональную эффективность выбранного типа циклона при указанных в таблице условиях (диаметре циклона, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа), определяют диаметр частиц, улавливаемых в аппарате на 50% при рабочих условиях:

Для подбора вентилятора для перекачивания чистого воздуха в атмосферу после очистки циклоном определим мощность электродвигателя

Подбираем вентилятор В-Ц14-46-5К-02, с типом электродвигателя АО -62-4, мощностью 17 вВт.

Заключение

Очистка воздуха от пыли выполняет не только санитарно-гигиеническую или технологическую задачу, но и задачу экономическую, помогая вернуть в производство или использовать для других полезных целей значительное количество сырья и материалов, находившихся в воздухе в распыленном состоянии

В соответствии со СНиП 2.04.05--86 воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем местных отсосов и обще обменной вентиляции производственных помещений, содержащий загрязняющие вещества (пылегазовоздушная смесь), следует, как правило, очищать и предусматривать рассеивание в атмосферу остаточных вредных веществ. Эффективность очистки должна быть такой, чтобы концентрация вредных веществ в атмосфере от вентиляционных выбросов данного объекта с учетом фоновых концентраций от других выбросов не превышала предельно допустимых максимальных разовых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест (ПДК).

При проектировании пылеулавливающих устройств следует учитывать возрастающие требования к сохранению важнейшего элемента окружающей среды -- воздушного бассейна, от которого в первую очередь зависит само существование человека.

Известно большое экономическое преимущество рециркуляции воздуха, которое обеспечивается экономией тепла при ее осуществлении. Для помещений с выделением взрывоопасных пылей можно отметить еще одно преимущество применения рециркуляции воздуха: при ее осуществлении повышается влажность воздуха в производственных помещениях, а это, в свою очередь, повышает влажность гигроскопической пыли, уменьшая тем самым опасность пожаров и взрывов ее.

Применение циклонов и их правильная эксплуатация дают возможность выбрасывать в атмосферу аспирационный воздух с содержанием пыли значительно ниже допустимого уровня.

На зерноперерабатывающих предприятиях большое значение имеет своевременная уборка отложившейся пыли. Для этой цели должно предусматриваться устройство систем централизованной вакуумной пылеуборки.

Список используемой литературы

1. Е.А. Штокман. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности. М. «Агропромиздат», 1989г., 312с.

2. В.В. Юшин. Техника и технология защиты воздушной среды. М. «Высшая школа». 2005г., 391с.

3. Г.А. Егоров. Технология и оборудование мукомольно-крупяного и комбикормового производства. М. «Колос», 1979г., 367с.

4. О.Н. Чеботарев. Технология муки, крупы и комбикорма. Р-на Дону. «РГУ»

2004г. ,172с.

5. А.М. Дзядзико, А.В. Панченко, А.С. Кремер. Вентиляционные установки зерноперерабатывающего предприятия. М. «Колос». 1974г. 399с.

6. В.А. Панфилов. Машины и аппараты пищевых производств. Том1.

М. «Высшая школа», 2001г.,513с.

7. В.Г. Калыгин. Промышленная экология. М. «Академия», 2004г.

Размещено на Allbest.ru