В статье приводятся основные требования к разработке устройств
для очистки технологического воздуха, используемых в системах
пневмотранспорта и аспирации на предприятиях хлебопекарной
промышленности.
Разделение газовых (воздушных) неоднородных
систем является необходимым условием очистки отработанного технологического воздуха от
взвешенных в нем частиц для уменьшения загрязнения воздуха и улавливания ценного продукта.
В технологические процессы производства муки и
других сыпучих материалов включаются системы аспирации и пылеулавливания. В этих системах предусматривается создание разрежения (в целях исключения пыления) посредством отсоса воздуха, а также частично
мучной пыли из аппаратов, механического транспорта,
бункеров, силосов и т. п. Мучная пыль улавливается из
воздушного потока и возвращается в процесс, а очищенный воздух после фильтра выбрасывается в атмосферу,
поэтому степень очистки должна соответствовать предельно допустимым нормам возможного присутствия
взвешенных частиц – 60–100 мг/м3 (при ПДК равной 4
и 6 мг/м3) [1, 3].
Для улавливания мучной пыли на хлебопекарных
предприятиях применяются пылеосадительные камеры,
циклоны и рукавные фильтры. До настоящего времени
пылеосадительные камеры эксплуатируются на ряде
старых пищевых производств. Основными же аппаратами улавливания на современных пищевых производствах являются циклоны и рукавные фильтры как наиболее эффективные типы уловителя (см. таблицу) [3].
В настоящее время в хлебопекарной промышленности
отсутствуют простые и надежные в эксплуатации, экологичные и пожаровзрывобезопасные устройства отечественного производства для разделения и очистки технологического воздуха, позволяющие обеспечить максимальную степень очистки.
Наиболее широко на современных пищевых предприятиях применяются рукавные фильтры, в которых рукава
регенерируют методом обратной продувки. PuIse-Jet –
способ, в последние 10–15 лет активно используемый
рядом западных фирм.
Ведущими производителями воздушных рукавных
тканевых фильтров за рубежом являются фирмы «Бюлер» (Швейцария), «Бюлер Минг», GmbH (Германия),
«Симон Генри» Ltd, «Симон – Баррон» Ltd (Великобритания); «Микро Пул Корп» (США); «Говони» и «Сирчем»
(Италия) и др. Эти компании занимаются разработкой и
изготовлением фильтров с регенерацией фильтровального материала либо с помощью продувочного воздуха
или механизма встряхивания, либо с комбинированной
системой регенерации (сочетание обратной продувки со
встряхиванием).
В нашей стране созданы фильтры с обратной продувкой в импульсном режиме. Определенными преимуществами этого способа являются отсутствие движущихся
механизмов, предохранение ткани от чрезмерного износа. Однако при его использовании требуются дополнительные агрегаты для выработки сжатого воздуха высокого давления и сложные системы для его распределения, что удорожает и усложняет эксплуатацию таких систем [1].
В связи с этим на заводах страны в качестве фильтров
используют примитивные фильтровальные «мешки»,
которые практически не поддаются очистке и работают
до износа. При этом системы не подвергаются каким-
либо расчетам, не учитываются необходимые площади
фильтрации и т. д. Кроме того, затрудняется применение
центральных аспирационных систем, более экономичных
и эффективных.
С учетом различной степени улавливания мучной
пыли разными типами уловителей авторами была предложена комплексная система, предусматривающая двухступенчатую очистку отработанного технологического
воздуха, которая на 1-й ступени обеспечивает грубое
разделение фракций (мука, мучная пыль и воздух), на
2-й – тонкую очистку отработанного технологического
воздуха (до 99,9 %) и выброс его в окружающую среду.
На 1-й ступени применен инерционный пылеотделитель
(типа циклона), на 2-й – тканевый фильтр оригинальной
конструкции.
Известно, что циклоны отличаются простотой конструкции, обеспечивают достаточно высокую степень
очистки, более компактны и требуют меньших капитальных затрат. К недостаткам циклонов относятся сравнительно высокое гидравлическое сопротивление (400–
700 Н/м2, или 40–70 мм вод. ст.) и невысокая степень
улавливания частиц размером менее 10 мкм.
Эффективность улавливания мучной пыли в циклонах
возрастает с увеличением центробежной силы, объемной
массы частиц и их содержания в воздушной смеси. Это
значит, что грубодисперсный продукт улавливается лучше, чем мелкодисперсный. Чем больше муки или мучной
пыли в аэросмеси, тем выше коэффициент полезного
действия циклона. Эффективность улавливания повышается также с увеличением скорости движения аэросмеси во входном патрубке. Однако повышение скорости
не может быть беспредельным.
Установлено, что скорость аэросмеси во входном патрубке должна быть 12–20 м/с [3]. При меньшей скорости
мала центробежная сила и частицы муки плохо отделяются от воздуха. При скорости более 20 м/с возрастают сопротивление циклона и унос частиц из циклона вместе с
воздухом. По скорости и объему аэросмеси (для типового
решения) были определены размеры циклона. По упрощенной методике эти размеры были подобраны, исходя
также из заданной производительности аспирируемого
аппарата и рекомендуемой скорости во входном патрубке.
Сопротивление циклона [1, 3] определяется по формуле:
Δh=ε⋅(W2⋅γ )/2g ,
где W – скорость смеси во входном патрубке циклона, м/с;
γ – удельный вес газов или воздуха, кгс/м2;
g = 9,81 м/с2;
ε – коэффициент (для конического циклона ε = 3,5).
Однако циклоны, как центробежные пылеуловители,
служат для предварительного пылеулавливания, чтобы
разгрузить тканевые фильтры. Благодаря предварительному улавливанию грубой пыли увеличивается
долговечность тканевого фильтра (2-й ступени тонкой
очистки). Срок службы фильтра определяется также
гидравлическим
его сопротивлением. Системы аспирации или пневмотранспорта, тип вентилятора или источника сжатого воздуха обусловливают максимально
допустимое сопротивление фильтра, при котором поддерживается необходимая производительность. В нашем случае сопротивление фильтра не должно превышать 200 мм вод. ст.
Фильтр в любой системе аспирации или нагнетательного пневмотранспорта играет весьма важную роль,
являясь средством для очистки воздуха от пыли и одним
из основных элементов оборудования этих систем. Каждая линия такой системы включает в себя загрузочное
устройство (загрузитель), транспортный материалопровод, разгрузочное устройство (разгрузитель), где перемещаемый продукт заканчивает свое движение и выделяется из аэросмеси, поступая в приемную емкость
(бункер), а воздух, освобожденный от продукта и очищенный в фильтре, удаляется в атмосферу.
Транспортирование в какой-либо фазе может оказаться невозможным, если будет прекращено удаление воз-
духа в атмосферу в конце аспирационной либо пневмотранспортной линии вследствие загрязнения фильтра [3].
Даже частичное затруднение выпуска отработанного
воздуха из мучной аэросмеси в месте разгрузки продукта
ведет к усиленному пылению через все мельчайшие неплотности аспирационной либо пневмотранспортной
системы и технологического оборудования. Так, частичное, а тем более прогрессирующее дросселирование выпуска отработанного воздуха (что свойственно системам
с нарастающим запылением разгрузочных фильтров) ведет
к усиленному расходу воздуха в питателях-разгрузителях
и к изменению режима работы транспортного трубопровода вплоть до образования завалов продукта в системе.
Таким образом, неисправность фильтра или недостаточность его производительности, неэффективность
фильтровального материала и устройства его регенерации вызывают повышенные энергозатраты, рост потерь
сырья (распыл), недопустимую запыленность в помещениях цехов предприятия, усиление пожарной опасности,
а также ухудшение или полное прекращение транспортировки аэросмеси в трубопроводах.
Большое разнообразие технологических процессов,
требующих высокоэффективной очистки технологического воздуха, привело к необходимости разработки и
производства специальных аспирационных устройств,
предназначенных для конкретных условий применения.
Недавними исследованиями, проводимыми авторами
на ПЭЦ НИИ хлебопекарной промышленности, установлена правильность принятых оригинальных решений (патент на изобретение № 46200), заложенных в конструкцию фильтра модельного ряда Ш2-ХФС, которые подтверждены на практике [2].
Эксплуатация фильтра Ш2-ХФС в производственных
условиях ряда хлебозаводов на протяжении более чем
пяти лет дала положительные результаты. Это позволило продолжить работу по созданию более совершенной
системы двухступенчатой очистки технологического
воздуха для аспирационных и пневмотранспортных линий. Был получен патент на полезную модель № 144130
модернизированного фильтра Ш2-ХФС-ХМ.
Таким образом, по результатам исследований и анализа существующих конструкций аспирационных систем
определена наиболее рациональная конструктивная схема,
позволяющая максимально снизить материалоемкость,
упростить технологию изготовления и унифицировать
типоразмерный ряд таких систем. Для достижения максимальной степени очистки технологического воздуха от
мучной пыли и компактности предлагаемого оборудования была выбрана вертикальная схема компоновки аспирационной установки, предполагающая двухступенчатую
систему очистки: предварительную в циклоне-разгрузителе
и окончательную в фильтре карманного типа.
В общем виде конструкция аспирационной системы
состоит из следующих основных сборочных единиц
(см. рисунок) – несущего вертикального каркаса 1, в верх-
ней части которого крепится опорная плита 2.
К верхней части опорной плиты 2 крепится доработанное устройство для очистки технологического воздуха 3 марки Ш2-ХФС-ХМ с установленным на нем вытяжным вентилятором 4.
К нижней части опорной плиты 2 через фланцевое
соединение крепится переходная воронка 5, которая в
свою очередь в нижней своей части также через фланцевое соединение соединена с циклоном-разгрузителем 6.
Сам циклон-разгрузитель 6 располагается во внутренней части несущего каркаса 1 и для более устойчивого
состояния в средней своей части крепится к нему.
В нижней части циклона-разгрузителя 6 устанавливается дисковый поворотный запорно-регулирующий затвор 7 с патрубком 8.
Разрабатываемая аспирационная система получила
индекс Ш2-ХАБ-6.
Габаритные размеры установки следующие: длина –
829 мм; ширина – 760 мм; высота – 3027 мм.
Рассмотрим принцип работы системы. В начале
работы аспирационной системы включается с некоторым опережением вентилятор и технологический воздух, содержащий частицы муки, из воздуховода поступает в приемное отверстие циклона-разгрузителя 6, расположенное в его верхней части, и направляется в нижнюю его часть, совершая полуоборот. При этом крупные частицы мучной пыли остаются и накапливаются в нижней части циклона 6, а воздушный поток, содержащий
более мелкие частицы мучной пыли, разворачивается
вверх и направляется через выходной патрубок циклона
к устройству для очистки технологического воздуха 3
марки Ш2-ХФС-ХМ.
Устройство Ш2-ХФС-ХМ представляет собой высокоэффективный тканевый карманный фильтр, внутри которого собираются мелкие частицы пыли. Очищенный
технологический воздух через верхнее отверстие устройства Ш2-ХФС-ХМ и вентилятор 4 выходит наружу.
Очистка тканевого фильтра после окончания работы
аспирационной системы осуществляется путем периодического встряхивания, после чего частицы муки попадают в нижнюю часть циклона-разгрузителя 6 на затвор 7.
При периодическом открывании затвора 7 через патрубок
8 собранные частицы муки поступают в пылесборник
или транспортируются на другой участок производства.
По результатам испытаний для отечественной хлебо-
пекарной промышленности будет предложен типоразмерный ряд аспирационных систем для очистки технологического воздуха с различной площадью фильтровального элемента (4, 6 и 8 м2). Такой типоряд обеспечит
также оснащение конечного участка пневмотранспортных линий, работающих от генераторов сжатого воздуха
разной производительности, что является актуальной
задачей настоящего времени.
Источник: Журнал «Кондитерское и хлебопекарное производство» №-3-4 2016 | 
