Исследование цилиндрических циклонных аппаратов сухой очистки от пыли в табачном производстве

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:

Введение
Основные физико-химические свойства табачной пыли
Основные положения
Плотность частиц
Дисперсный состав табачной пыли
Смачиваемость частиц
Пожаро- и взрывоопасность частиц табачной пыли
Требования к воздушной среде табачных фабрик. Метеорологические условия воздушной среды в производственных помещениях табачных фабрик
Определение количества вредных выделений
Организация воздухообмена в производственных помещениях табачных фабрик
Мероприятия по уменьшению вредных выделений на табачных фабриках
Организация воздухообмена в производственных помещениях табачно-ферментационных заводов
Технологическая часть: обоснование, выбор схемы установки аппаратов, их устройство, конструктивное исполнение, принцип работы
Технологический расчет: обоснование кинематических, конструкционных, геометрических параметров аппаратов защиты воздуха
Графическая часть: схема установки очистки, два аппарата очистки воздуха (Приложение 1,2,3).
Заключение
Список используемой литературы
 
Введение.

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.

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».

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 °С, 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.

Пожаро- и взрывоопасность частиц пыли

Температура воспламенения табачной пыли в состоянии аэровзвеси — 988 °С. 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 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. Кро¬ме 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 теп¬ловыделений от оборудования, остывающего табака, людей, солнеч¬ной 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 °С. Это обеспечивается эффективной изоляцией. Количе¬ство теплоты, выделяющейся от нагретой поверхности, определяют по зависимостям теплопередачи и построенным по ним графикам. Там же приведены зависимости для определе¬ния тепловыделений от производственного оборудования, электродви¬гателей, искусственного освещения, людей.
Тепловыделения от табака. Табак после увлажнения имеет тем-пературу около 50 °С. Подвергаясь дальнейшей обработке в табач¬ном цехе, он отдает теплоту и охлаждается до температуры окружа¬ющего воздуха. Процесс охлаждения до этой температуры продолжа¬ется примерно один час.
Количество теплоты Q , кДж, выделяющейся от остывающего табака, можно определить по формуле:
Q = G Т *c(t T -t 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 °С;
tB — температура воздуха в цехе, принимаемая 18-20 °С.

Тепловыделения от вагонетки с увлажненным табаком емкостью 600 кг составляют примерно 63000 кДж, в том числе тепловыделения от табака 37000 кДж.
Тепловой баланс производственных помещений табачных фабрик
Теплопоступления в цех могут быть выражены следующим обра¬зом:
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 це¬хах. Так, тепловыделения от остывающего табака поступают лишь в воздух табачного цеха.
Влаговыделения. В производственных помещениях табачных фаб¬рик влага выделяется от людей во всех производственных помещени¬ях, 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 зависимостя¬ми.
 
5. Организация воздухообмена в производственных помещениях табачных фабрик

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.
Поддержание требуемой температуры и относительной влажности воздуха, которое в основных производственных цехах обеспечивается системами кондиционирования, способствует уменьшению запы¬ленности. При указанных параметрах значительно уменьшается об¬разование пыли и ее выделение в помещение.
Основную роль в уменьшении запыленности воздуха в производ¬ственных 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 обыч¬но 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 технологичес¬кие мероприятия.
Источники выделения вредностей в цехах табачных фабрик нахо¬дятся, 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. Та¬кая 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 печат¬ном. В остальных производственных помещениях действует обычная приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением.
Естественная вентиляция на табачных фабриках имеет ограничен¬ное применение. В административных и вспомогательных помещениях используют канальные гравитационные системы, удаляющие воздух из помещений. Приток воздуха осуществляется через открывающие¬ся 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 состав¬лять не менее 10% общего воздухообмена.
Ограничение предела скорости воздуха в производственных поме¬щениях табачных фабрик до 0,5 м/с требует применения таких воз¬духораспределительных устройств, которые не создают интенсивных воздушных струй в помещении и обеспечивают равномерное распре¬деление воздуха и быстрое затухание его скорости вблизи приточно¬го отверстия. Из этих соображений в цехах табачных фабрик не до¬пускается применение сосредоточенной подачи воздуха. Для его раздачи применяют насадки, обеспечивающие равномерное распределе¬ние воздуха, а также перфорированные воздуховоды и перфорирован¬ные 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 °С 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 механичес¬ким побуждением в сочетании с местной. В ряде производственных помещений, например в отделении послеферментационной обработ¬ки, роль общеобменной вентиляции выполняют системы кондицио¬нирования. Естественная вентиляция на табачно-ферментационных предприятиях находит ограничен¬ное применение.
Наиболее значительные концен¬трации пыли наблюдаются в ниж¬ней 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 осаж¬дению пыли и не вызывать вторич¬ного пылеобразования.
Удаление воздуха из помещений системами общеобменной вентиляции может происходить сосредото¬ченно и рассредоточенно. Сосредоточенная вытяжка, распространенная на табачно-ферментационных предприятиях, осуществляется обычно в нескольких точках помеще¬ния с помощью крышных вентиляторов. Рассредоточенное удаление воздуха происходит равномерно через отверстия в вытяжных возду¬ховодах. На участке ЛПТФ значительное количество воздуха удаляется системами пневмотранспорта листового табака.
Приточные системы вентиляции обычно выполняют также функ¬ции воздушного отопления.
На ферментационных предприятиях получают широкое примене¬ние укрытия, ограждающие отдельные узлы машин, при работе кото¬рых происходит интенсивное выделение вредностей. Широко распро-страненные зонты целесообразно применять для удаления нагретых газов и паров, а также при их совместном выделении с легкой пы¬лью. 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 целе¬сообразна располагать входное сечение открытого отсоса ниже уровня пылеобразования. Направление воздушного потока вниз препятству¬ет подъему пылевых частиц в зону дыхания работающих.
Отделение ферментации табака. В отделении происходят значительные тепло-и влаговыделения. Вентиляционная система должна поддержи¬вать tB = 18 °С, 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 17000 мг/м 3.
Содержание пыли в воздухе от местных вытяжных систем составляло 35 мг/м 3 .
Содержание пыли в наружном приточном воздухе составляет обыч¬но 1-2 мг/м3. В рециркуляционном воздухе после очистки содержа¬ние 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 табач¬ных фабрик применяют воздушные фильтры — масляные ячейковые и самоочищающиеся. Для повышения эффек¬тивности очистки рециркуляционного воздуха перспективно исполь¬зование 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 применя¬ют два вида пылеулавливающего оборудования — циклоны и рукав¬ные 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 фильтроваль¬ной ткани применяют главным образом сукно № 2. Эта ткань не в полной мере соответствует особенностям табачной пыли, в частно¬сти наличию в ней минерального компонента. Улучшение очистки воздуха в рукавных фильтрах может быть достигнуто при примене¬нии фильтровальной ткани из синтетических материалов.
Лучшими показателями обладает ткань из нитрона (наибольшая пылеемкость при относительно низком гидравли¬ческом сопротивлении). Данная ткань может быть рекомендована для применения в рукавных фильтрах при очистке воздуха от табачной пыли. Испыта¬ния 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 5000-20000 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 экономичес¬ки.
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 регенера¬ции дроссель секции на коллекторе очищенного газа зак¬рыт, а на продувочном коллекторе — открыт. Переклю¬чение потоков неочищенного и чистого газа при обрат¬ной продувке производится с помощью дроссельных заслонок с пневмоцилиндрами, работающими при дав¬лении 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 утеплен¬ном 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 –  = 22,210-6 Нс/м2;
-плотность частиц пыли – ч = 1750 кг/м3;
-плотность пыли – dП = 25 мкм;
-дисперсность пыли – lgч = 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 ) 150 200 300 500
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 0 10 20 40 80 120 150
ЦН11 1 0.96 0.94 0.92 0.90 0.87 0.5
ЦН15 1 0.93 0.92 0.91 0.90 0.87 0.86
ЦН24 1 0.95 0,93 0.92 0.90 0.87 0.86
СДК-ЦН-34 1 0.98 0.947 0.93 0.915 0.91 0.90

Определяем гидравлическое сопротивление циклона:
Па
где р и ω соответственно плотность и скорость воздуха в расчетном сечении аппарата; 500 -коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500мм, Значение 500 выбирают из таблицы 4.
Таблица 4.
Тип циклона 500 при выхлопе в атмосферу
500 при выхлопе в гидравлическую сеть

ЦН-11 250 245
ЦН -15 163 155
ЦН-24 80 75

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 = 22,210-6; 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 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· 〖〖10〗^3 м〗^3/ч ; температура очищаемых газов- 250 ⁰С; плотность пыли – 2,6·〖10〗^3 кг⁄м^3 ; концентрация пыли в очищаемых газах- 30 г⁄м^3 ; медианный диаметр частиц пыли – d50 =12 мкм. ; время отключения секций на регенерацию 40 с.
Требования к очищаемому газу: содержание пыли не должно превышать 30 мг⁄м^3 .
Определим удельную нагрузку q, пользуясь выражением:
q=q_н С_1 С_2 С_3 С_4 С_5
Принимаем q_н=2〖 м〗^3⁄(〖(м〗^2 мин)) . Для фильтра с обратной продувкой С_1=0,6;
С_2=0,93; С_3=1; С_4=0,7; с учетом требований к очищаемому газу С_5=1.
Подставляя эти значения, получаем:
q=2·0,6·0,93·1·0,7·1=0,78 〖 м〗^3⁄(〖(м〗^2 мин))
Определяем гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки, предварительно оценивая длительность цикла фильтрования 900с.
〖∆р〗_п=К_п μω+К_1 μτ Z_вх ω^2

Принимаем: К_п=1700 · 〖10〗^6 м^(-1); К_1=16 ∙〖10〗^(9 ) м⁄кг ;
μ=28∙〖10〗^(-6) Па∙ с; ω=1,3∙〖10〗^(-2)
Подставляя полученные значения, получаем:
〖∆р〗_п=1700∙〖10〗^6∙28∙〖10〗^(-6)∙1,3∙〖10〗^(-2)+16 ∙〖10〗^(9 )∙28∙〖10〗^(-6)∙900∙30∙〖10〗^(-3)∙(〖1,310〗^(-2)) =
=620+2040=2660 Па
Поскольку гидравлическое сопротивление велико, уменьшаем продолжительность цикла фильтрования τ до 600 с, тогда
〖∆р〗_п=620+1370=1990 Па
Определяем количество регенераций в течение 1 ч. :
m_р=3600/(τ+τ_(р ) )=3600/(600+40)=5,63
Вычисляем объем газа, расходуемого на обратную продувку, условно принимая, что скорость газа при обратной продувке такая же, как и при фильтровании:
V_p=(V_H∙m_h∙τ_p)/3600=(350000∙5,63∙40)/3600=21900 м^3⁄ч
Предварительно определяем фильтровальную площадь:
F_ф=(V_n+V_p)/(60 q)=(350000+21900)/(60∙0,78)=7950 м^2
Для заданных условий принимаем в качестве аппаратов два десятисекционных фильтра типа ФРО-5000.
Определяем площадь F_p фильтрования, выключаемую на время регенерации:
F_p=(N∙F∙c∙τ_p∙m_p)/3600=(20∙500∙40∙5,63)/3600=625 м^2

Уточним объем газа, расходуемого на обратную продувку в течении 1 ч:
V_p=ω∙τ_p 〖∙m〗_p∙N_c∙F=0,013∙40∙5,63∙20∙500=29200 м^3⁄ч
Окончательно определяем необходимую площадь фильтрования при условии использования 20 секций (два аппарата ФРО-5000)
F_ф=(V_n+V_p)/(60 q)+F_p=(350000+29200)/(60∙7,08)=8730 м^3
Проводим сопоставление времени цикла фильтрования с временем, затрачиваемым на регенерацию секций. При условии постоянной регенерации одной из секций.
τ≥(N_c-1)∙τ_p
В действительности 600

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter