Исследование цилиндрических циклонных аппаратов сухой очистки от пыли в табачном производстве
При одноступенчатой очистке воздуха от пневмотранспорта листового и резаного табака в качестве единственной ступени применяется рукавный фильтр. При начальной запыленности воздуха около 5000−20 000 мг/м3 и эффективности рукавного фильтра 99% остаточная запыленность будет 50−200 мг/м3, что недопустимо исходя из экологических требований. Таким образом, в установках очистки воздуха… Читать ещё >
Исследование цилиндрических циклонных аппаратов сухой очистки от пыли в табачном производстве (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Донской Государственный Технический Университет Кафедра «БЖ и ЗОС»
Курсовой проект По дисциплине: «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»
На тему: «Исследование цилиндрических циклонных аппаратов сухой очистки от пыли в табачном производстве»
Выполнила: ст. гр. БИЭ-51
Проверила: к.т.н., доцент
Петинова М.П.
Ростов-на-Дону
2008 год Содержание:
1. Введение
2. Основные физико-химические свойства табачной пыли
2.1. Основные положения
2.2. Плотность частиц
2.3. Дисперсный состав табачной пыли
2.4. Смачиваемость частиц
2.5. Пожарои взрывоопасность частиц табачной пыли
3. Требования к воздушной среде табачных фабрик. Метеорологические условия воздушной среды в производственных помещениях табачных фабрик
4. Определение количества вредных выделений
5. Организация воздухообмена в производственных помещениях табачных фабрик
5.1. Мероприятия по уменьшению вредных выделений на табачных фабриках
5.2. Организация воздухообмена в производственных помещениях табачно-ферментационных заводов
6. Технологическая часть: обоснование, выбор схемы установки аппаратов, их устройство, конструктивное исполнение, принцип работы
7. Технологический расчет: обоснование кинематических, конструкционных, геометрических параметров аппаратов защиты воздуха
8. Графическая часть: схема установки очистки, два аппарата очистки воздуха (Приложение 1,2,3).
Заключение
Список используемой литературы
В данной курсовой работе было проведено изучение табачной фабрики, в частности пыли, которая образуется в этом производстве. Так же целью работы было определить эффективность пылеочистки выбранного оборудования.
Различают два вида табачных предприятий: табачные фабрики, где происходит изготовление табачных изделий — папирос, сигарет и др., и табачно-ферментационные предприятия, где осуществляется специальная обработка табачного сырья, полученного от сельскохозяйственных предприятий, — ферментация
На табачных фабриках применяется единая технологическая схема, основанная на поточности производства, его комплексной механизации и автоматизации. В то же время почти на каждой табачной фабрике имеются особенности организации технологического процесса, которые объясняются различием в расположении производственных помещений, оснащенностью различным оборудованием и др. Это должно быть учтено при разработке и реконструкции систем вентиляции и кондиционирования.
Технологический процесс на табачных фабриках состоит из трех потоков — подготовки табачного сырья, изготовления сигарет, изготовления папирос. Перемещение табачного сырья с первого потока на второй и на третий, а также внутри потоков производится, как правило, системами пневмотранспорта. На табачных фабриках основными производственными цехами являются табачный, сигаретный и папиросный.
Технологический процесс на табачных фабриках сопровождается выделением вредных веществ, а также избыточной теплоты. Основная вредность табачного производства — табачная пыль, выделение которой происходит на всех его участках. В процессе тепловой обработки и увлажнения табака выделяются теплота, влага, а также пары никотина и метилового спирта. Бумажная пыль образуется в бобинорезательном и бумагорезательном отделениях, а также в сигаретном и печатном цехах.
В табачном цехе происходит увлажнение, расщипка и резание табака. Конечной продукцией цеха является резаный табак.
На современных табачных фабриках кипы листового табака, разделенные на несколько частей, поступают в барабаны прямого кондиционирования листового табака. В этом оборудовании совмещается его увлажнение и расщипка.
На некоторых фабриках еще применяют увлажнение листового табака в камерах и его расщипку в барабанах. Для резания табака сейчас в основном применяют ротационные станки, в которых резание производится с помощью вращающейся головки, имеющей несколько ножей. Резаный табак подается в силоса системой пневмотранспорта. В табачном цехе происходит выделение табачной пыли при распаковке кип, а также из-за неплотностей в узлах оборудования и коммуникаций на отдельных участках.
Сигаретный цех. Сигареты в основном изготавливают на высокопроизводительных сигаретных машинах-автоматах различных конструкций. Подача резаного табака в дистрибуторы сигаретных машин производится как правило пневматически. В сигаретных цехах запыленность обычно ниже, чем в папиросных, и при соблюдении технологических требований не превышает ПДК.
Источниками тепловыделения в цехе являются электродвигатели производственного оборудования, а в летнее время также солнечная Радиация. Тепловыделения происходят и от людей. Влаговыделения незначительны. Их источниками являются люди.
Папиросный цех. Папиросное производство оснащено папиросонабивными машинами МКБФ, имеющими большое число источников пылевыделения.
Запыленность воздуха в папиросных цехах весьма различна. При пневматической подаче табака к машинам и достаточной герметизации узла питания машин и других точек пневмоподачи она незначительно превышает ПДК. Запыленность воздуха значительно выше при ручном перемешивании табака в бункере, что имеет место на некоторых фабриках, а также при ручной загрузке машин.
В печатном цехе основной вредностью является бумажная пыль, выделяющаяся при изготовлении заготовок для упаковки папирос и сигарет, а также пары растворителей, испаряющиеся при высыхании красок.
2. Основные физико-химические свойства пыли
К основным физико-химическим свойствам пыли относят ее дисперсность, т. е. степень измельчения, строение частиц, плот-ность, удельную поверхность, нижний и верхний пределы взрыва, электрические свойства и др.
Знание этих свойств позволяет судить о степени опасности в санитарно-гигиеническом отношении данной пыли, способности пыли образовывать взрывоопасные концентрации с воздухом, более или менее длительное время находиться в воздухе во взве-шенном состоянии и т. д. Наконец, знание этих характеристик пыли совершенно необходимо для выбора методов и устройств для пылеулавливания, а также для применения технологических решений по уменьшению пылеобразования и пылевыделения.
2.1. Основные положения
В технике и в повседневной жизни постоянно приходится сталкиваться с веществами, находящимися в измельченном со-стоянии. Целью многих технологических процессов является раз-дробление твердых веществ для приведения их в пылевидное состояние.
В других случаях материал подвергается частичному распы-лению вследствие особенностей технологического процесса, обыч-но из-за несовершенства его, а также из-за особенностей обра-батываемого сырья. Значительное измельчение наблюдается при транспортировке материалов в результате трения о стенки пнев-мопроводов в системах пневмотранспорта, при перегрузке и т. д. Эти потери весьма ощутимы.
Например, при производстве табач-ных изделий до 1%, а по некоторым данным до 2% табака, по-ступающего в производство, подвергается измельчению и в зна-чительной мере превращается в пыль. В данном случае образо-вавшаяся пыль является побочным продуктом производства. Эта пыль — чистые потери для производства, поскольку она не-посредственно, без переработки для производства табачных из-делий, не может быть использована.
Для правильного выбора пылеулавливающего оборудования, разработки новых и совершенствования существующих пыле-улавливающих устройств, а также для проведения технологи-ческих мероприятий по уменьшению пылеобразования и пылевыделения необходимо знать основные свойства пыли.
Здесь рассматриваются общие понятия о пыли, основные закономерности движения и осаждения пыли, общие ее характеристики и физико-химические свойства, а также методы их определения.
2.2. Плотность частиц
Табачная пыль обладает малой плотностью и значительной парусностью, что способствует ее распространению даже незначительным током воздуха. Вредность пыли зависит от ее токсичности, размера частиц и концентрации в воздухе рабочей зоны. Табачная пыль содержит комплекс токсичных химических ингредиентов, основной из которых — никотин. Он обнаружен во всех пробах пыли и составляет от 0,81% до 2,70% от массы пыли. Табачная пыль содержит также аммиак, фенолы, эфирные масла и др.
Входящие в состав пыли вредные вещества поражают сердечнососудистую систему человека, его дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, нервную систему, органы зрения и др. Вдыхаемая табачная пыль насыщает организм никотином в пятнадцать раз сильнее, чем такое же количество выкуренного табака с тем же содержанием никотина.
Табачная пыль многокомпонентна. Она состоит из органической части (измельченные части растения) и минеральной (элементы почвы, попавшие на табак при его выращивании и первичной обработке).
Содержание минеральных примесей в табачной пыли изменяется по ходу технологического процесса. В пыли после пневмотранспортных установок листового табака минеральных примесей содержится около половины от общей массы. В пыли после пневмотранспортных установок резаного табака содержание этих частиц составляет примерно 2−4%. На одной и той же фабрике состав табачной пыли не остается постоянным, а изменяется в зависимости от качества сырья, его запыленности, технологии производства, параметров воздуха и т. д.
На (рис. 1, а) показана микрофотография табачной пыли, отобранной в системе пневмотранспорта листового табака. Очертания пылевых частиц на ней более резкие, чем очертания частиц, отобранных в системе пневмотранспорта резаного табака (рис. 1, б). Объясняется это тем, что в процессе обработки и перемещения сырья сглаживаются неровности краев частиц.
Рис. 1. Микрофотографии табачной пыли: а — после рукавных фильтров системы пневмотранспорта листового табака; б — после рукавных фильтров системы пневмотранспорта резаного табака.
Плотность табачной пыли по данным, приведенным в различных источниках, составляет от 1,3 до 1,85 г/см3. Среднее значение плотности пыли, отобранной на табачных фабриках в Москве, Ростове-на-Дону, Краснодаре, Армавире, составляет 1,78 г/см3.
Скорости витания частиц табачной пыли, имеющей плотность 1,78 г/см3, приведены ниже.
Таблица 1.
Диаметр частиц, мкм Скорость витания, см/с
До 5 До 0,9
5−10 0,9−3,7
10−20 3,7−18
20−30 18−28
30−40 28−48
40−50 48−78
50−60 78−92
Свыше 60 Свыше 92
Спектральный анализ табачной пыли показал наличие в ней кремния, кальция, магния, меди, титана, марганца, алюминия, железа, хрома, натрия и др.
2.3 Дисперсный состав пыли
Табачная пыль, как и другие промышленные пыли, полидисперсна, т. е. состоит из частиц различного размера. Дисперсный состав табачной пыли определен с помощью центробежной воздушной сепарации на приборе «Бако». Дисперсный состав пыли подчиняется логарифмически нормальному закону распределения частиц по размерам. На (рис. 2, а) показан дисперсный состав табачной пыли (геля), осевшей в папиросных цехах ряда табачных фабрик. Более значительное содержание мелких фракций в пыли говорит о большем измельчении вследствие меньшей влажности сырья на данной фабрике. Дисперсный состав пыли также зависит от места отбора: более крупные фракции осаждаются ближе к источнику пылеобразования. На (рис. 2,б) представлен дисперсный состав пыли, отобранной в системах пневмотранспорта листового табака. Доля мелких фракций здесь несколько выше, чем на предыдущем графике. Удельная поверхность табачной пыли составляет от 1810 см2/г (осажденная в циклоне I ступени очистки) до 7260 см2/г (витающая в воздухе папиросного цеха). Условный средний диаметр частиц пыли составляет соответственно от 18,5 до 4,64 мкм. При увеличении удельной поверхности частиц повышается их химическая и физическая активность. | |
Рис 2. Дисперсный состав табачной пыли: а — осевшей в папиросных цехах табачных фабрик: 1 — Ростовской; 2 — Армавирской; 3 — Краснодарского комбината; 4 — «Дуката»; 5 — «Явы»; б — отобранной из системы пневмотранспорта листового табака фабрик: 1 —Ростовской; 2 — Армавирской; 3 — Краснодарского комбината; 4 — «Дуката». | |
2.4 Смачиваемость частиц
Влажность пыли отличается от влажности листового и резаного табака. На основании исследований построены изотермы сорбции для образцов пыли (рис. 3). При изменении относительной влажности воздуха от 50% до 75% влажность табачной пыли изменяется от 7,5% до 8,5%. ПДК табачной пыли в воздухе рабочей зоны — 3 мг/м3 . Другими вредными выделениями табачного производства являются избыточная конвективная и лучистая теплота, влага, а также метиловый спирт и бумажная пыль. | |
Рис 3. Изотермы сорбции табачной пыли на фабриках: 1 — Ростовской; 2 — Армавирской; 3 — «Дукате»; 4 — Краснодарском комбинате. | |
Метиловый спирт (метанол, древесный спирт): температура кипения — 65 °C, в производственных условиях поступление в организм возможно через легкие в виде паров. Хроническое отравление наступает медленно, при вдыхании паров и сопровождается раздражением слизистых оболочек, головными болями, звоном в ушах расстройством зрения. | |
2.5 Пожарои взрывоопасность частиц пыли
Температура воспламенения табачной пыли в состоянии аэровзвеси — 988 °C. Нижний концентрационной предел распространения пламени (НКПРП) табачной пыли равен 68,0 и 101 г/м3. Разные значения объясняются тем, что исследованная пыль имела различный фракционный состав, влажность и зольность. Такая концентрация табачной пыли в воздухе в производственных условиях не встречается. Поэтому табачную пыль к числу взрывоопасных не относят. Реальна пожарная опасность табачной пыли. Обладая низкой температурой воспламенения, пыль (гель), осевшая на поверхности с высокой температурой, может воспламениться и вызвать пожар. Пожароопасность табачной пыли должна постоянно учитываться. Необходимо также принять меры против статического электричества.
3. Требования к воздушной среде табачных фабрик. Метеорологические условия воздушной среды в производственных помещениях табачных фабрик.
В производственных помещениях табачных фабрик необходимо поддерживать определенную влажность, а также температуру и подвижность воздуха, наиболее благоприятные для переработки табачного сырья и изготовления табачных изделий, соответствующих стандартам.
Параметры воздушной среды, оптимальные для технологического процесса, не должны выходить за пределы, допускаемые санитарными нормами.
С учетом технологических и санитарно-гигиенических требований могут быть приняты условия воздушной среды в кондиционируемых помещениях табачных фабрик .
Параметры воздуха, приведенные в табл. 2, относятся к холодному и переходному периоду (1Н < 8 °С).
В теплый период года относительная влажность и скорость воздуха должны поддерживаться на таком же уровне. Температура воздуха для районов с расчетной наружной температурой t н < 25 °C может быть принята такой же, как в табл. 2. Для районов с более высоким значением 1Н температура воздуха в кондиционируемых помещениях определяется из соотношения 1 В > 1н-7 °С. Более значительный перепад температуры наружного воздуха и воздуха в помещении может привести к простудным заболеваниям.
В литературе приводятся значения относительной влажности и скорости воздуха для табачных фабрик, на 5−10% и 0,1−0,2 м/с отличающиеся от приведенных в табл. 2.
Параметры воздуха в рабочей зоне некондиционируемых помещений принимают в соответствии с требованиями. На складах табака относительная влажность воздуха должна поддерживаться на уровне 70%.
Таблица 2. Параметры воздуха в рабочей зоне кондиционируемых производственных помещений табачных фабрик
Производственные помещения Температура, *с Относительная влажность, % Скорость, м/с
Табачный цех 18 70 0,5
Сигаретный цех 18 65 0,5
Папиросный цех 18 65 0,5
Печатный цех 18 65 ;
4. Определение количества вредных выделений
Количество выделяющейся табачной пыли можно определить ве-совым методом. Известно, что до 2% (по массе) листового табака, поступающего в производство в ходе технологического процесса, превращается в табачную пыль. Однако данные о количестве образо-вавшейся пыли не могут быть использованы для расчета общеобмен-ной вентиляции, так как неизвестно соотношение между количеством осевшей пыли и пыли, находящейся во взвешенном состоянии. Кроме того, общеобменная вентиляция неэффективна при борьбе с пылевыделениями, и они должны быть локализованы главным образом местными отсосами.
Расчет общеобменной вентиляции, функции которой в производ-ственных цехах осуществляет система кондиционирования, выполняют по избыточной теплоте и влаге, т. е. вредностям, которые ассимили-руются и удаляются в основном при помощи общеобменной вентиля-ции.
Тепловыделения в цехах табачных фабрик складываются из тепловыделений от оборудования, остывающего табака, людей, солнечной радиации в теплое время года, искусственного освещения. Повышенную температуру имеют поверхности увлажнительных барабанов и камер, установленных в табачном цехе. Согласно сани-тарным нормам температура нагретых поверхностей должна быть не выше 45 °C. Это обеспечивается эффективной изоляцией. Количество теплоты, выделяющейся от нагретой поверхности, определяют по зависимостям теплопередачи и построенным по ним графикам. Там же приведены зависимости для определения тепловыделений от производственного оборудования, электродвигателей, искусственного освещения, людей.
Тепловыделения от табака. Табак после увлажнения имеет тем-пературу около 50 °C. Подвергаясь дальнейшей обработке в табачном цехе, он отдает теплоту и охлаждается до температуры окружающего воздуха. Процесс охлаждения до этой температуры продолжается примерно один час.
Количество теплоты Q, кДж, выделяющейся от остывающего табака, можно определить по формуле:
Q = G Т *c (t Tt B), (1)
где G T — массовый расход табака, кг/ч;
с — удельная массовая теплоемкость табака, принимаемая 2,2
кДж/(кг-К);
tT , — температура табака, принимаемая 50 °C;
tB — температура воздуха в цехе, принимаемая 18−20 °С.
Тепловыделения от вагонетки с увлажненным табаком емкостью 600 кг составляют примерно 63 000 кДж, в том числе тепловыделения от табака 37 000 кДж.
Тепловой баланс производственных помещений табачных фабрик
Теплопоступления в цех могут быть выражены следующим образом:
Q = Q1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q5 + Q6 + Q 7 + Q8)
где Q1 — тепловыделения от электродвигателей производственного оборудования, Вт;
Q 2 — тепловыделения от нагретых поверхностей оборудования, Вт;
Q 3 — тепловыделения от остывающего табака, Вт;
Q 4 — тепловыделения от людей, Вт;
Q 5 — тепловыделения от солнечной радиации, Вт (в летний период);
Q6 — тепловыделения от искусственного освещения, Вт;
Q 7 — теплопоступления через наружные ограждения, Вт;
Q 8 — теплопоступления с инфильтрирующимся воздухом, Вт. Указанные выше виды теплопоступлений имеются не во всех цехах. Так, тепловыделения от остывающего табака поступают лишь в воздух табачного цеха.
Влаговыделения. В производственных помещениях табачных фабрик влага выделяется от людей во всех производственных помещениях, а от табака — практически только в помещениях табачного цеха.
Влаговыделения от табака. Табак, увлажненный в барабане или камере, после выгрузки теряет около 1% влаги.
Среднечасовые влаговыделения табака, кг/ч, определяются по формуле:
W=[G T *(w 1 -w 2)]/[n (100-w 2)]
где G T — масса влажного табака (за рабочий день), кг;
W1 — относительная влажность табака, выходящего из камеры, %;
W 2 — относительная влажность остывшего табака, %;
п — число часов работы в течение рабочего дня.
Воздухообмен в производственных и вспомогательных помещениях табачных фабрик определяют, пользуясь методикой и зависимостями.
5. Организация воздухообмена в производственных помещениях табачных фабрик
Схема организации воздухообмена разрабатывается с учетом одновременного проведения технологических мероприятий, позволяющих ликвидировать или по крайней мере уменьшить выделение вредностей в воздух производственных помещений.
Поддержание требуемой температуры и относительной влажности воздуха, которое в основных производственных цехах обеспечивается системами кондиционирования, способствует уменьшению запыленности. При указанных параметрах значительно уменьшается образование пыли и ее выделение в помещение.
Основную роль в уменьшении запыленности воздуха в производственных помещениях играет местная вентиляция. В помещениях, оборудованных общеобменной вентиляцией, но лишенных местных отсосов от источников интенсивного пылевыделения, запыленность воздуха значительна, несмотря на многократный воздухообмен в помещении.
В большинстве производственных помещений табачных фабрик сочетается местная и общеобменная вентиляция.
Общеобменная вентиляция осуществляет ассимиляцию и удаление из помещений избыточной теплоты, влаги, паров и частично пыли.
Основная часть пыли, выделяющейся при технологических процессах, должна удаляться местными отсосами. Это требование обычно достаточно полно осуществляется в табачном и сигаретном цехах.
В производственных помещениях для повышения общей культуры производства и предотвращения вторичного пылеобразования необходимо оборудовать систему централизованной вакуумной пылеуборки. Уменьшению пылеобразования способствуют также технологические мероприятия.
Источники выделения вредностей в цехах табачных фабрик находятся, как правило, в нижней зоне. В этой зоне отмечается и более значительная концентрация вредностей, хотя, запыленность воздуха по высоте изменяется не резко. Так, на высоте 1,6; 2,0; 3,0; 3,7 м запыленность составляла соответственно в одном опыте — 5,0; 4,8; 4,0; 4,1, в другом — 5,5; 5,3; 5,5; 5,2, в третьем — 5,0; 5,3; 4,0; 4,4 мг/м 3 .
В производственных помещениях, имеющих пылевыделения, в том числе в основных цехах табачных фабрик, воздух должен подаваться в верхнюю зону.
Удаление воздуха, насыщенного табачной пылью, производится с помощью местных отсосов непосредственно от оборудования, где выделяется пыль. В помещениях, где по технологическим причинам нет местных отсосов, например в папиросном цехе, удаление воздуха общеобменной вытяжной вентиляцией должно производиться из рабочей зоны, где концентрация пыли выше, чем в верхней зоне.
Отмечено, что на зарубежных табачных фабриках забор воздуха общеобменной системой производится на высоте 0,5 м от пола. Такая схема создает определенное направление движения воздуха в помещении и способствует выравниванию его температуры.
Системы кондиционирования выполняют роль общеобменной вентиляции в основных производственных цехах табачных фабрик — табачном, папиросном, сигаретном, во многих случаях — в печатном. В остальных производственных помещениях действует обычная приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением.
Естественная вентиляция на табачных фабриках имеет ограниченное применение. В административных и вспомогательных помещениях используют канальные гравитационные системы, удаляющие воздух из помещений. Приток воздуха осуществляется через открывающиеся проемы и неплотности ограждений.
При проектировании вентиляции табачных фабрик нужно решить ряд вопросов, часть которых обусловлена характером выделяющихся вредностей:
? как подавать воздух в вентилируемые помещения — со-средоточенно или с помощью равномерно распределенных приточ-ных насадков;
? на каком уровне расположить приточные и вытяжные отверстия; какие типы местных отсосов применять и где их распола-гать;
? как избежать распространения вредных выделений в другие помещения и т. п.
Для экономии энергетических ресурсов на табачных фабриках применяют рециркуляцию воздуха в системах кондиционирования. При рециркуляции количество наружного свежего воздуха должно составлять не менее 10% общего воздухообмена.
Ограничение предела скорости воздуха в производственных помещениях табачных фабрик до 0,5 м/с требует применения таких воздухораспределительных устройств, которые не создают интенсивных воздушных струй в помещении и обеспечивают равномерное распределение воздуха и быстрое затухание его скорости вблизи приточного отверстия. Из этих соображений в цехах табачных фабрик не допускается применение сосредоточенной подачи воздуха. Для его раздачи применяют насадки, обеспечивающие равномерное распределение воздуха, а также перфорированные воздуховоды и перфорированные потолки и панели.
5.1. Мероприятия по уменьшению вредных выделений на табачных фабриках
Практически на каждой табачной фабрике имеются реальные воз-можности уменьшения вредных выделений в окружающую среду. Одновременно может быть достигнуто уменьшение потерь ценного сырья.
К основным мероприятиям относятся:
— оборудование с температурой поверхности свыше 45 °C долж-но быть изолировано;
— оборудование, при эксплуатации которого происходит выделе-ние влаги, необходимо укрыть;
— оборудование или части его, являющиеся источником выделе-ния пыли, необходимо укрыть и максимально герметизировать. Про-цессы, 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 совмеща-ются обе эти операции;
— табак должен, как правило, храниться на складах, оборудован-ных 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 матери-альных затрат и применения сложного и дорогостоящего оборудова-ния.
Поддержание оптимального режима воздушной среды способствует выработке табачных изделий высокого качества. Таким образом, рас-ходы, связанные с совершенствованием систем вентиляции, оправда-ны также экономически. При проектировании и эксплуатации венти-ляционных систем табачных фабрик должен бьпъ учтен передовой зарубежный опыт.
5.2. Организация воздухообмена в производственных помещениях табачно-ферментационных заводов
В производственных помещениях табачно-ферментационных пред-приятий 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.
Наиболее значительные концентрации пыли наблюдаются в нижней зоне. 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 распро-страненные 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. При обеспыливании рабочей зоны целесообразна располагать входное сечение открытого отсоса ниже уровня пылеобразования. Направление воздушного потока вниз препятствует подъему пылевых частиц в зону дыхания работающих.
Отделение ферментации табака. В отделении происходят значительные тепло-и влаговыделения. Вентиляционная система должна поддержи-вать tB = 18 °C, а отно-сительную влажность — до 60%.
На современных табачно-ферментационных заводах, осна-щенных линиями не-прерывной фермен-тации УНД или по-точными линиями ферментации ПФЛ, приток воздуха осу-ществляется общеоб-менными системами, а его удаление — крышными вентиля-торами.
Для улавливания нагретых паров и га-зов, выделяющихся из установки ПФЛ при заталкивании вагонеток, над входным проемом ферментационных линий (габаритные размеры проема — 3650×3600 мм) устанавливаются воздухоприемники местной вытяжной вентиляции. Местные отсосы выполнены в виде спаренных зонтов расположенных над проемом. Вытяжка воздуха осуществляется крышным вентилятором. Вентилятор включается одновременно с ме-ханизмом подъема шторы, закрывающей проем, и отключается при его остановке. Для повышения эффективности отсосов к зонтам с боков подвешиваются брезентовые шторки, натяжение которых обес-печивается прикрепленными к ним грузами.
6. Технологическая часть: обоснование, выбор схемы установки аппаратов, их устройство, конструктивное исполнение, принцип работы.
На табачных фабриках очистке от табачной пыли подвергается воздух следующих систем: пневмотранспорта листового и резаного табака; поступающий от местных отсосов, установленных у технологического оборудования; наружный приточный и рециркуляционный воздух систем кондиционирования.
Системы пневмотранспорта выполняют на табачных фабриках технологические функции (перемещение табачного сырья). Воздух, поступающий от этих систем, имеет высокое начальное содержание пыли. Содержание пыли в воздухе от систем пневмотранспорта листового табака — около 4300 мг/м 3, а от систем резаного табака — до 17 000 мг/м 3.
Содержание пыли в воздухе от местных вытяжных систем составляло 35 мг/м 3 .
Содержание пыли в наружном приточном воздухе составляет обычно 1−2 мг/м3. В рециркуляционном воздухе после очистки содержание пыли не должно превышать 30% от ПДК, т. е. 0,9 мг/м3 .
Указанные концентрации должны быть учтены при выборе пыле-улавливающего оборудования и схем очистки.
Для очистки наружного и рециркуляционного воздуха в системах кондиционирования и общеобменной приточной вентиляции табачных фабрик применяют воздушные фильтры — масляные ячейковые и самоочищающиеся. Для повышения эффективности очистки рециркуляционного воздуха перспективно использование искусственной ионизации.
При выборе оборудования для очистки выбросов от табачной пыли нужно учитывать особенности данной пыли: гидрофильность, малую плотность, значительную парусность, многокомпонентность и др. В настоящее время для очистки выбросов от табачной пыли применяют два вида пылеулавливающего оборудования — циклоны и рукавные фильтры.
Циклоны даже самых совершенных конструкций нецелесообразно применять в качестве единственной ступени очистки в связи с тем, что они не обеспечивают эффективное улавливание тонких фракций пыли. В то же время вполне рационально применять циклоны на первой ступени очистки, до рукавных фильтров.
В качестве единственной ступени, а при двухступенчатой очистке на II ступени на табачных фабриках обычно используют рукавные фильтры всасывающего типа. Широко распространены всасывающие фильтры ФВ.
В настоящее время в рукавных фильтрах в качестве фильтровальной ткани применяют главным образом сукно № 2. Эта ткань не в полной мере соответствует особенностям табачной пыли, в частности наличию в ней минерального компонента. Улучшение очистки воздуха в рукавных фильтрах может быть достигнуто при применении фильтровальной ткани из синтетических материалов.
Лучшими показателями обладает ткань из нитрона (наибольшая пылеемкость при относительно низком гидравлическом сопротивлении). Данная ткань может быть рекомендована для применения в рукавных фильтрах при очистке воздуха от табачной пыли. Испытания рукавных фильтров ФВ, оснащенных фильтровальной тканью из нитрона, проведенные в производственных условиях, показали, что степень очистки составила в среднем 99,9% по сравнению с 99,2% при использовании сукна № 2.
При одноступенчатой очистке воздуха от пневмотранспорта листового и резаного табака в качестве единственной ступени применяется рукавный фильтр. При начальной запыленности воздуха около 5000−20 000 мг/м3 и эффективности рукавного фильтра 99% остаточная запыленность будет 50−200 мг/м3, что недопустимо исходя из экологических требований. Таким образом, в установках очистки воздуха от пневмотранспорта листового и резаного табака необходимо применять двухступенчатую схему: I ступень — циклон, II ступень — рукавный фильтр. Благодаря этому уменьшается из-нос фильтровальной ткани. Дополнительные затраты, связанные с устройством второй ступени, оправдывают себя также экономически.
Рукавные фильтры типа ФРО-5000
Корпус фильтра разделен на секции, внутри размещены открытые снизу рукава. Нижняя часть рукавов прикреплена к решетке. Сверху заглушены крышками, прикрепленными к раме подвеса. Газ поступает в рукава снизу. Пыль осаждается на внутренней мосты рукавов.
Удаление осадка пыли с внутренней поверхности рукавов осуществляется обратной продувкой очищенным газом с помощью вентилятора. Для переключения секций на продувку в них предусмотрены два дроссельных клапана: один на коллекторе очищенного газа, другой — на продувочном коллекторе. Во время регенерации дроссель секции на коллекторе очищенного газа закрыт, а на продувочном коллекторе — открыт. Переключение потоков неочищенного и чистого газа при обратной продувке производится с помощью дроссельных заслонок с пневмоцилиндрами, работающими при давлении 0,5 МПа (5 кгс/см2).
Корпус фильтров изготовлен из углеродистой стали, бункер — из коррозионностойкой стали.
Фильтры устанавливают в здании. Фильтр ФР-5000 может быть размещен и на открытом воздухе, но при этом верх фильтра закрывают утепленным шатром, а бункерную часть располагают в утепленном помещении.
Циклоны являются одними из простейших пылеулавливающих устройств.
Осаждение пыли в циклонах происходит под действием центробежной силы.
Запыленный газ по воздуховоду подается в цилиндрическую часть циклона где за счет тангенциального ввода приобретает вихревое движение. Частицы пыли под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам циклона и ссыпаются по конической его части к разгрузочному отверстию. Обеспыленный воздух отводится из циклона через верхний патрубок.
7. Технологический расчет: обоснование кинематических, конструкционных, геометрических параметров аппаратов защиты воздуха
Расчёт циклона ЦН-15
ДЛЯ РАСЧЕТОВ ЦИКЛОНОВ НЕОБХОДИМЫ СЛЕДУЮЩИЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
— количество очищаемого газа — Q = 1.4 м3/с;
— плотность газа при рабочих условиях — = 0,89 кг/м3;
— вязкость газа — = 22,210-6 Нс/м2;
— плотность частиц пыли — ч = 1750 кг/м3;
— плотность пыли — dП = 25 мкм;
— дисперсность пыли — lgч = 0,6;
— входная концентрация пыли — Свх = 80 г/м3.
— требуемая эффективность очистки газа от пыли не менее = 0.87
Расчеты могут показать, что при заданных условиях невозможно обеспечить требуемое значение коэффициента очистки газов, или при этом имеют место чрезмерные потери давления. В этом случае только экономический расчет различных аппаратов пылеулавливания может установить их оптимальные параметры.
Расчет: Задаёмся типом циклона и определяем оптимальную скорость газа опт, в сечении циклона диаметром Д.
Таблица 1
Тип циклона | ЦН-24 | ЦН-15 | ЦН-11 | СДКЦН-33 | СКЦН-34 | Сдкцн-34 | |
Оптимальная Скорость, опт м/с | 4,5 | 3,5 | 3,5 | 2,0 | 1,7 | 2,0 | |
Выберем циклон ЦН-15, оптимальная скорость газа, в котором опт = 3,5 м/с.
Определяем диаметр циклона, м. :
Ближайшим стандартным сечением является сечение в 700 мм.
По выбранному диаметру находим действительную скорость движения газа в циклоне, м/с
м/с, где n — число циклонов.
Действительная скорость движения газа в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.
Вычисляем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:
где К1 — поправочный коэффициент на диаметр циклона (таблица 2);
К2 — поправочный коэффициент на запыленность газа (таблица 3);
500 — коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм.
Таблица 2 Значение коэффициента К 1, для диаметров D (мм) циклона
Тип циклона (К1) | |||||
ЦН-11 | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 1,0 | |
ЦН-15 .ЦН-15У, ЦН-24 | 0,85 | А§ 0_ | 0,93 | 1,0 | |
Таблица 3. Значение коэффициента К2 на запыленность газа при С вх, г/м3
Тип циклона | ||||||||
ЦН11 | 0.96 | 0.94 | 0.92 | 0.90 | 0.87 | 0.5 | ||
ЦН15 | 0.93 | 0.92 | 0.91 | 0.90 | 0.87 | 0.86 | ||
ЦН24 | 0.95 | 0,93 | 0.92 | 0.90 | 0.87 | 0.86 | ||
СДК-ЦН-34 | 0.98 | 0.947 | 0.93 | 0.915 | 0.91 | 0.90 | ||
Определяем гидравлическое сопротивление циклона:
Па
где р и ? соответственно плотность и скорость воздуха в расчетном сечении аппарата; 500 -коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, Значение 500 выбирают из таблицы 4.
Таблица 4.
Тип циклона | 500 при выхлопе в атмосферу | 500 при выхлопе в гидравлическую сеть | |
ЦН-11 | |||
ЦН -15 | |||
ЦН-24 | |||
По таблице 5 определяем значение параметров пыли и lg:
Таблица 5.
Тип циклона | ЦН-15 | ЦН-15У | ЦН-24 | |
4,5 | 6,0 | 8,5 | ||
lg | 0,352 | 0,283 | 0,308 | |
Для выбранного типа циклона — =4.5 мкм lg=0.352
Ввиду того, что значения, приведенные в таблице 5, определены по условиям работы типового циклона (Дт = 0,6 м; т = 1930 кг/м3; т = 22,210-6; т = 3,5 м/с), необходимо учесть влияние отклонений условий работы от типовых на величину d50:
мкм Рассчитываем параметр Х:
Таблица 6
Х. | — 2,70 | — 2,0 | — 1,8 | — 1,6 | — 1,4 | — 1,2 | |
Ф (х) | — 0,0035 | — 0,0228 | — 0,0359 | — 0,0548 | — 0,0808 | — 0,1151 | |
Х. | — 1,0 | — 0,8 | — 0,6 | — 0,4 | — 0,2 | ||
Ф (х) | 0,1587 | 0,2119 | 0,2743 | 0,3446 | 0,4207 | ||
Х. | 0,2 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | 1,0 | ||
Ф (х) | 0,5000 | 0,5793 | 0,6554 | 0,7257 | 0,7881 | 0,8413 | |
Х. | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,7 | |
Ф (х) | 0,8849 | 0,9192 | 0,9452 | 0,9641 | 0,9772 | 0,9965 | |
по табл. 6 находим значение параметра Ф (x):
Ф (x)=0.8413
Определяем степень эффективности очистки газа в циклоне:
Расчетное значение = 0,92 больше необходимого условия
= 0,87, таким образом циклон выбран верно.
Расчёт рукавного фильтра.
Исходные данные: Расход очищаемых газов- 350·; температура очищаемых газов- 250? С; плотность пыли — 2,6·; концентрация пыли в очищаемых газах- 30; медианный диаметр частиц пыли — d50 =12 мкм.; время отключения секций на регенерацию 40 с.
Требования к очищаемому газу: содержание пыли не должно превышать 30.
1. Определим удельную нагрузку q, пользуясь выражением:
Принимаем =2. Для фильтра с обратной продувкой =0,6;
=0,93;=1;=0,7; с учетом требований к очищаемому газу =1.
Подставляя эти значения, получаем:
2· 0,6·0,93·1·0,7·1=0,78
2. Определяем гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки, предварительно оценивая длительность цикла фильтрования 900с.
Принимаем: ·; ;
;
Подставляя полученные значения, получаем:
=
620+2040=2660 Па Поскольку гидравлическое сопротивление велико, уменьшаем продолжительность цикла фильтрования? до 600 с, тогда
3. Определяем количество регенераций в течение 1 ч. :
4. Вычисляем объем газа, расходуемого на обратную продувку, условно принимая, что скорость газа при обратной продувке такая же, как и при фильтровании:
Предварительно определяем фильтровальную площадь:
Для заданных условий принимаем в качестве аппаратов два десятисекционных фильтра типа ФРО-5000.
5. Определяем площадь фильтрования, выключаемую на время регенерации:
Уточним объем газа, расходуемого на обратную продувку в течении 1 ч:
Окончательно определяем необходимую площадь фильтрования при условии использования 20 секций (два аппарата ФРО-5000)
Проводим сопоставление времени цикла фильтрования с временем, затрачиваемым на регенерацию секций. При условии постоянной регенерации одной из секций.
В действительности 600<(20−1)· 40
Следовательно, возможна одновременная регенерация 2-х секций.
Определим удельную нагрузку в фильтре в этом случае по выражению:
Удельная газовая нагрузка в пределах расчетной (0,78) обеспечивает надежную эксплуатацию аппарата.
Расчет систем вентиляции
При выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:
· Производительность по воздуху;
· Мощность калорифера;
· Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
· Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
· Допустимый уровень шума.
Производительность по воздуху
Проектирование системы вентиляции начинается с расчета требуемой производительности по воздуху, измеряемого в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь. Расчет начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении.
Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час. Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами).
Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей, после чего выбрать большее из этих двух значений.
1. Расчет воздухообмена по кратности:
L = n * S * H, где
L — требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;
n — нормируемая кратность воздухообмена: n = 2,5;
S — площадь помещения, м2;
H — высота помещения, м;
2. Расчет воздухообмена по количеству людей:
L = N * Lнорм, где
L — требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;
N — количество людей;
Lнорм — норма расхода воздуха на одного человека: — 60 м3/ч.
Рассчитав необходимый воздухообмен, выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей производительности. При этом необходимо учитывать, что из-за сопротивления воздухопроводной сети происходит падение производительности вентилятора. Зависимость производительности от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам, которые приводятся в технических характеристиках оборудования. Для справки: участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.
Типичные значения производительности систем вентиляции: — от 1000 до 10 000 м3/ч.
Мощность калорифера
Калорифер используется в приточной системе вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха. Два последних параметра определяются СНиП.
Температура воздуха, поступающего в помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоной (рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца в 13 часов). Таким образом, при включении калорифера на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 44 °C.
При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:
· Возможность использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения питания. При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так как рабочий ток в этом случае меньше.
· Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:
I = P / U, где
I — максимальный потребляемый ток, А;
Р — мощность калорифера, Вт;
U — напряжение питание:
o 220 В — для однофазного питания;
o 660 В (3? 220В) — для трехфазного питания.
В случае если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле:
?T = 2,98 * P / L, где
?T — разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции,°С;
Р — мощность калорифера, Вт;
L — производительность вентиляции, м3/ч.
Если использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления (водяной калорифер).
Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума
После расчета производительности по воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток или диффузоров).
Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Далее по этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра — рабочее давление, создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.
Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором. От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением от 2,5 до 4 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума. В тоже время, использовать «тихие» воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно разместить в межпотолочном пространстве. Поэтому при проектировании вентиляции часто приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой производительностью вентилятора и диаметром воздуховодов. Для бытовых систем приточной вентиляции обычно используются гибкие воздуховоды сечением 160—250 мм и распределительные решетки размером 200?200 мм — 200?300 мм.
Заключение.
В заключении подводим итог данной работы. Следует отметить важные пункты проведенного анализа табачного производства.
Табачная пыль обладает малой плотностью и значительной парусностью, что способствует ее распространению даже незначительным током воздуха. Вредность пыли зависит от ее токсичности, размера частиц и концентрации в воздухе рабочей зоны.
Табачная пыль многокомпонентна. Она состоит из органической части (измельченные части растения) и минеральной (элементы почвы, попавшие на табак при его выращивании и первичной обработке).
В производственных помещениях табачных фабрик необходимо поддерживать определенную влажность, а также температуру и подвижность воздуха, наиболее благоприятные для переработки табачного сырья и изготовления табачных изделий, соответствующих стандартам.
Параметры воздушной среды, оптимальные для технологического процесса, не должны выходить за пределы, допускаемые санитарными нормами.
Схема организации воздухообмена разрабатывается с учетом од-новременного проведения технологических мероприятий, позволяю-щих ликвидировать или по крайней мере уменьшить выделение вред-ностей в воздух производственных помещений.
Основную роль в уменьшении запыленности воздуха в производ-ственных помещениях играет местная вентиляция. В по-мещениях, оборудованных общеобменной вентиляцией, но лишенных местных отсосов от источников интенсивного пылевыделения, запы-ленность воздуха значительна, несмотря на многократный воздухооб-мен в помещении. Приточные системы вентиляции обычно выполняют также функ-ции воздушного отопления.
Общеобменная вентиляция осуществляет ассимиляцию и удаление из помещений избыточной теплоты, влаги, паров и частично пыли.
Основная часть пыли, выделяющейся при технологических про-цессах, должна удаляться местными отсосами. Это требование обыч-но достаточно полно осуществляется в табачном и сигаретном цехах.
Удаление воздуха, насыщенного табачной пылью, производится с помощью местных отсосов непосредственно от оборудования, где выделяется пыль. В помещениях, где по технологическим причинам нет местных отсосов, например в папиросном цехе, удаление воздуха общеобменной вытяжной вентиляцией должно производиться из ра-бочей зоны, где концентрация пыли выше, чем в верхней зоне.
Мероприятия по снижению выделений пыли и других вредностей должны проводиться комплексно: необходимо совершенствование технологии, вентиляции и кондиционирования, очистки воздуха.
На табачных фабриках очистке от табачной пыли подвергается воздух следующих систем: пневмотранспорта листового и резаного табака; поступающий от местных отсосов, установленных у технологического оборудования; наружный приточный и рециркуляционный воздух систем кондиционирования.