Нові нормативні документи проєктування аспіраційних установок

Нові нормативні документи проєктування аспіраційних установок - «Правила проєктування та налаштування аспіраційних установок підприємств зі зберігання та переробки зерна»

Підвищення технічного рівня підприємств зернопереробної галузі України, створення енергоощадних та екологічно чистих виробництв безпосередньо пов'язані з розв'язання проблем охорони навколишнього середовища, забезпеченням належних умов праці та пожежовибухонебезпеки. Одним із найпоширеніших засобів для вирішення цих проблем є технологічні та аеродинамічні засоби обеспилювання. Однак їх ефективність на підприємствах переробки зернових матеріалів залишається недостатньою.

На підприємствах зі зберігання та переробки зерна до цього часу спостерігалася незадовільна робота аспіраційних установок. Це призводить до високої концентрації пилу в виробничих приміщеннях, що негативно впливає на здоров'я персоналу, погіршує санітарний стан підприємств, призводить до порушень технологічного процесу та збільшення витрат електроенергії.

Значна запиленість повітря в робочих приміщеннях є причиною вибухонебезпечності — катастрофічних вибухів на підприємствах. Щорічно у світі на підприємствах зі зберігання та переробки зерна трапляється близько 100 вибухів пилоповітряних сумішей. Через відсутність належних режимів і конструкцій аспіраційних систем відбувається накопичення пилу на робочих поверхнях, що сприяє поширенню і підтримці вогню та вибухів через розгалужені системи обеспилювання. Крім того, використання чинних аспіраційних установок демонструє недостатню надійність, значне забруднення навколишнього середовища та високу енергомісткість — споживання енергії перевищує необхідні значення у два і більше разів.

Низька ефективність систем обеспилювання, що діють зумовлена двома основними проблемами:

• Недосконалість чинної нормативно-технічної бази проєктування аспіраційних систем, відсутність норм проєктування установок для технологічних ліній продуктивністю понад 175 т/год.
• Відсутність ефективної методології організації обслуговування сучасних аспіраційних установок.

На сьогодні методика аеродинамічних розрахунків систем обеспилювання здебільшого базується на нормованих величинах витрат тиску та втрат аспіраційного повітря. Методика визначення параметрів джерел пиловидалення через «еквівалентні самопливи» ускладнює отримання надійних значень параметрів продуктивності пилоповітряних потоків. Крім того, як показує виробнича практика, ці параметри залежать від низки факторів, включаючи аеродинамічний опір укриття обладнання, схеми зон розташування їх неплотностей та вид зернових матеріалів.

Складність проєктування систем аспірації полягає в тому, що чинні правила проєктування більш-менш нормують побудову систем обеспилювання технологічних ліній продуктивністю до 175 т/год, тоді як стратегія реконструкції існуючих підприємств та будівництва нових в Україні передбачає застосування ліній із продуктивністю від 175 до 1500 т/год (морські зернові термінали тощо). Відсутність обґрунтованої нормативно-технічної бази та методології створення систем аспірації потужних транспортно-технологічних ліній стала причиною їхньої низької ефективності (енергомісткість перевищує практично необхідні значення в 2-4 рази); процес обеспилювання здійснюється в діапазоні 30-40% від необхідного значення. Спроби проєктних організацій створити системи обеспилювання без відповідної нормативної бази та методології призводять до різноманітних, необґрунтованих, а іноді й абсурдних технічних рішень. В результаті запиленість робочих приміщень перевищує гранично допустимі концентрації (ГДК) зернового пилу у кілька разів, а забруднення навколишнього середовища перевищує нормативні значення у 5 разів.

Практика використання систем обеспилювання ставить ряд питань щодо енергоефективності та якості очищення пилоповітряних сумішей — відповіді на ці питання відсутні у чинних нормативних документах. Дослідження, проведені науково-виробничим комплексом Одеського національного технологічного університету (ОНТУ) та ГК «Grain Capital», довели, що вимоги до режимних характеристик (Qa - витрата повітря, Ha - втрати тиску) суттєво завищені. В результаті ефективність обеспилювання на 60% менша від необхідного значення.

Значне посилення вимог до екологічного стану навколишнього середовища, пожежовибухонебезпеки, участь українських організацій у глобальних світових проєктах «Green construction» та «Green Buildings» обумовлює необхідність створення принципово нових систем обеспилювання.

Різнопланові дослідження процесу пиловидалення та пиловидалення на зернопереробних підприємствах нового покоління, проведені науково-виробничим комплексом ОНТУ та ГК «Grain Capital», дозволили створити нові «Правила проєктування та налаштування аспіраційних установок підприємств зі зберігання та переробки зерна».

Ці правила базуються на побудові систем обеспилювання у три етапи:

• Розробка засобів придушення пилоутворювальної здатності джерел пиловидалення.
• Створення укриттів обладнання з обґрунтованою герметичністю.
• Проєктування аспіраційних установок із повністю синхронізованими аеродинамічними характеристиками та джерелами пиловидалення.

Основою створення нових систем аспірації є управління показниками якості їхньої роботи залежно від стану пилоповітряного середовища джерел пиловидалення та пиловидалення, конструктивних особливостей транспортно-технологічних ліній та їхніх аеродинамічних показників.

Визначення раціональних параметрів систем обеспилювання здійснюється шляхом синтезу основних складових їхніх елементів, серед яких виділяються елементи ліній та їхні аеродинамічні зв'язки. Структурна схема транспортно-технологічних ліній представлена на схемі №1.

Ділянки за ознакою стабільності пиловидалення поділяються на три види: постійної продуктивності (транзитні), змінної продуктивності (змінного обсягу), накопичення матеріалу (непрохідні).

Залежно від продуктивності та витрат тиску пилоповітряних потоків виділяється три види зв'язків: повний, частковий, розірваний. Перший означає зв'язки між ділянками за відсутності втрат тиску та продуктивності пилоповітряного потоку. Другий визначає часткові зміни опору та продуктивності, а третій — повну відсутність взаємозв'язку параметрів пилоповітряних потоків з'єднувальних ділянок.

Аеродинамічні характеристики та розподіл тиску повітряного середовища отримуються шляхом синтезу характеристик елементів і обладнання. Процес визначення оптимальної системи обеспилювання, її складу, структури та параметрів функціонування передбачає два етапи. На першому етапі встановлюються оптимальні компонувальні рішення аспіраційних відборів із мінімізацією матеріальних витрат. На другому етапі для системи обеспилювання оптимальної структури визначаються параметри аспіраційних відборів, які забезпечують мінімізацію енергії, що витрачається на функціонування системи.

Підсумковий вибір типу системи обеспилювання (локальна, розгалужена) встановлюється шляхом порівняння сукупних витрат. Принципова схема створення ефективних систем обеспилювання представлена на мал. 1.

У нових правилах реалізовано ідею доцільного застосування локальної аспірації, яка встановлюється безпосередньо на джерелі пиловиділення і включає функції збору пилу, аспіраційного прийому та пиловидалення, зменшення пилоповітряних сумішей. Усунення традиційних засобів аспірації на етапі транспортування пилу в бункери відходів та безпосереднє обеспилювання джерел пиловиділення дозволяє зменшити енерговитрати, підвищити ступінь обеспилювання аспіраційного повітря з 60% до 90-96%, а також підвищити надійність установок (усунути необхідність використання шлюзових затворів і уникнути закупорки пилу у повітроводах).

Розроблені положення проєктування та методики визначення режимів роботи аспіраційних установок пройшли апробацію з 2011 по 2014 роки на низці підприємств галузі та дозволили не лише забезпечити нормативні вимоги екологічної безпеки, пожежо- та вибухобезпеки, а й суттєво знизити енергоємність систем при забезпеченні відповідної надійності.

Застосування нових правил з проєктування та налаштування аспіраційних установок на підприємствах зі зберігання та переробки зерна під час створення систем обеспилювання базових підприємств дозволило встановити високу ефективність, відповідність сучасним нормативним вимогам при одночасному зменшенні матеріалоємності та енергоємності у 1,5-2 рази порівняно з традиційними аспіраційними установками.

Автори:

Гапонюк О.І., завідувач кафедри технологічного обладнання зернових виробництв (ТОЗВ) Одеського національного технологічного університету (ОНТУ), професор, доктор технічних наук.

Гапонюк І.І., професор кафедри технології зернопереробної продукції (ТЗПЗ) Національного університету харчових технологій (НУХТ), доктор технічних наук.

Список використаної літератури:

Правила проєктування систем аспірації зернопереробної галузі. - К.: Мінсільгосппроду України, 1995. - 190 с.

Правила проєктування та налаштування аспіраційних установок підприємств зі зберігання та переробки зерна. - Одеса-Київ, 2014. - 120 с.