Методология создания систем обеспыливания морских зерновых терминалов.

2013-05-20 10:13:00

Методология создания систем обеспыливания морских зерновых терминалов.

Активная экспортная политика Украины на внешнем рынке привела к значительному увеличению зерновых потоков в зерновых портах.

К сожалению, большинство элеваторов и зерновых морских терминалов, как современной постройки, так и образца 80-х годов, встретило эту волну с морально устаревшим обеспыливающим оборудованием инерционно-центробежного действия. Традиционные пылеуловители не в состоянии обеспечить особые требования к экологической безопасности акватории портов. В целом существенное сужение сферы их применения в зерноперерабатывающей промышленности связано с ужесточением требований к выбросам в окружающую среду. В результате чего загрязнение воздушного пространства зерновых элеваторов существенно превышает нормы вредных выбросов, регламентируемых государственными стандартами.

Ужесточение требований экологических служб, проблемы взрывоопасности пылевоздушных смесей, участие украинских организаций в глобальных мировых проектах “Green construction” и “Green Buildings” предопределяют необходимость создания принципиально новых систем обеспыливания.

Многоплановые исследования причин высокой запыленности комплексов перевалки сыпучих грузов, построенных за последние десятилетия в мире, проведенные сотрудниками кафедры «Технологического оборудования и аспирации зерновых производств» Одесской национальной академии пищевых технологий (ОНАПТ) – позволили установить основные проблемы недостаточной эффективности систем обеспыливания морских зерновых терминалов. Среди которых особо следует отметить:

  • разнородность, значительные колебание интенсивности источников пылевыделения (изменение объема пылевоздушной смеси и избыточного давления до 500%);
  • отсутствие средств управления, как отдельной установки, так и целостной системы пылеподавления предприятия (жесткие аэродинамические взаимосвязи источников пылеобразования).

Перечисленные выше проблемы устранены в рамках создания принципиально новой системы аспирации перевалочного комплекса компании Бруклин-Киев. Решение задач гарантированной экологической безопасности, в отличии от существующих ныне подходов, осуществлено применением трех уровней экологической защиты:

  • первый уровень – подавление эжекционных источников пылеобразования;
  • второй уровень – герметизация, направленное перемещение пылевоздушных потоков в демпферные укрытия, стабилизация параметров источников пылевыделения;
  • третий уровень – создание эффективных систем управления обеспыливающих установок. Нового образца – локально-распределенного типа.

Первый уровень экологической защиты. Средства подавление источников пылеобразования.

Подавление пылевоздушных потоков предполагает создание «тормозных» устройств, обоснование наиболее перспективных методов дросселирования эжекционных пылевоздушных потоков, транспортно-технологических линий (ТТЛ) терминала Бруклин-Киев.

По результатам моделирования пылеобразования были определены конструктивные характеристики средств пылеподавления – «тормозных – дроссельных устройств» ограниченного динамического воздействия на частицы зернового потока Pgr<0.3Pg (g=9.81). Место расположения средств гашения скорости эжекционных источников пылевыделения определяется ограничивающими условиями: предотвращение боя частиц (минимизация силового воздействия на зерновки), обустройство аэродинамических зерновых «затворов» заданного сопротивления (Н3>Нэ).

По результатам исследований ОНАПТ дробления частиц, бой зерновок определяется скоростью взаимодействия зернового потока и преграды торможения, вследствие чего, наиболее рациональным местом размещения «дроссельных» средств, является начальный участок гравитационного перемещения. При этом, наиболее эффективным местом подавления эжекционных потоков, является выходной участок самотека, где скорость зерновой среды, а следовательно, интенсивность пылеобразования приобретает максимальное значение. В связи с этим, место расположения «тормозных» устройств определено областью пересечения диапазона предельно допустимых скоростей транспортирования и эффективного гашения эжекционного давления

Опыт использования аналогичного рода устройств пылеподавления на зерновых терминалах Ильичевского и Одесского портов, указывает на возможность существенного уменьшения интенсивности пылевыделений в несколько раз.

Второй уровень экологической защиты. Подавление источников пылевыделения.

Этот этап предполагает создание укрытий источников пылевыделений требуемого аэродинамического сопротивления. В «Правилах проектування аспіраційних установок підприємств по збереженню та переробці зерна» [1], приведены параметры рациональной герметизации оборудования зерноперерабатывающих предприятий. Вместе с тем, последние исследования ОНАПТ указывают на 30-40% дефицит герметичности транспортно-технологи-ческих линий.
Одним из способов повышения герметичности является использование многокамерных герметизирующих устройств. Сравнение объемов пылевыделения обычных – 1′, однокамерных – 1» и новых устройств герметизации оборудования – 1»’ приведено в виде графика изменения эжекционных свойств

Соотношение Q1>>Q2 и Q2>>Q3 (Q1; Q2; Q3 – соответственно объемы пылевыделений при обычной герметизации, при использовании усовершенствованных укрытий, при применении двухкамерных укрытий) указывает на необходимость использования укрытий максимальной герметизации.

Идея повышения герметичности укрытий путем применения промежуточных сопротивлений герметизирующих плоскостей позволяет уменьшить объем пылевыделений минимум в два раза. Использование нового типа двухкамерного укрытия ленточного конвейера, разработанного специалистами управления экологической безопасности ГП «Зерновая столица» на ООО «Ильичевский зерновой терминал», ООО «Отчизна», ООО «Компания «Укрмилл» и др. позволило полностью локализировать пылевыделения в транспортных системах.

Третий уровень экологической защиты. Локализация источников пылеобразования воздушными завесами в ТТЛ с применением аспирационных узлов модульного типа.

Применение нового типа встроенного в укрытие оборудования локальной аспирации, в отличии от существующих локальных обеспыливающих установок импортируемых в Украину, позволяет обеспечить заданную мощность воздушных завес источников пылеобразования полного маршрута перемещения зерна, где каждый аспирационный узел воздействует не на отдельный очаг пылевыделения, а на всю их совокупность. Именно слаженная работа аспирационных узлов, как единого механизма, разработанных для зернового терминала Бруклин-Киев, решает задачу гарантированного пылеподавления. В свою очередь существующие локальные установки современных зерновых терминалов при эффективном обеспыливании отдельных очагов пылевыделения, не способны обеспечить полную экологическую защиту из-за отсутствия возможности воздействия на аэродинамически-связанные группы источников пылевыделения.

Комплекс обеспыливания зернового терминала Бруклин-Киев представляет собой смарт систему «умных» аспирационных узлов основанную на моделировании аэромеханики пылевоздушной среды с использованием моделей источников пылевыделения обеспыливающих узлов. Синхронизация работы аспирационных узлов как единого механизма позволила:

  • повысить КПД пылеподавления с 60 до 99%;
  • уменьшить энергозатраты в 1,5-3 раза;
  • устранить закупоривание, залегание пыли в воздуховодах;
  • исключить использование шлюзовых затворов, утилизацию пыли и т. д.

К преимуществам аспирационных узлов модульного типа следует отнести равномерные, выровненные, линейные эпюры давлений в плоскости очага пылеобразования с коэффициентом ϕ=0,7-0,85, что не могут обеспечить обычные аспирационные приемники, коэффициенты выравненности эпюр которых, не превышают ϕ<0,4. Такая ситуация напрямую определяет качество обеспыливания, надежность пылеподавления.

Результатом работы системы обеспыливания зернового терминала Бруклин-Киев являются новые функции системы управления: грузочувствительный режим, системное ограничение распространения выбросов в окружающую среду – «экологически чистый элеватор», стабилизация параметров среды рабочих помещений предприятия по ПДН, система диагностики с функцией накопления и передачи данных. Данная система управления значительно упростила контроль и предупреждение сбоев, увеличивает срок службы как локальных аспирационных узлов так и обеспыливающего оборудования в целом.

Вывод:

Применение новой трехуровневой системы пылеподавления позволяет при снижении затрат на аспирацию обеспечить предельно допустимую концентрацию пыли в рабочих помещениях ниже нормативно установленной, а также предельно уменьшить концентрацию пыли в выбросах аспирационных систем, что существенно уменьшает негативное воздействие на экологию.

Гапонюк О.И., д-р техн. наук, профессор
зав. каф. «Технологического оборудования и аспирации зерновых производств»
Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса

Гоф О.Н., начальник экологического управления
ГП «Зерновая Столица», г. Одесса

ЛИТЕРАТУРА:

1. Правила проектування аспірацій них установок підприємств по збереженню та переробці зерна. – К.: Міністерство сільського господарства та продовольства України, 1995. – 190 с.

2. Гапонюк О.И., Гоф О.Н. Новые поколения фильтров, систем обеспыливания от Завода элеваторного оборудования. – Хранение и переработка зерна, 2011, №8, с.62-64.