Новые нормативные документы проектирования аспирационных установок

Новые нормативные документы проектирования аспирационных установок - "Правила проектирования и настройки аспирационных установок предприятий по хранению и переработке зерна"

Повышение технического уровня предприятий зерноперерабатывающей отрасли Украины, создание энергосберегающих и экологически чистых производств непосредственно связаны с решением проблем охраны окружающей среды, обеспечением надлежащих условий труда и пожаровзрывоопасности. Одним из самых распространенных средств для решения этих проблем являются технологические и аэродинамические средства обеспыливания. Однако их эффективность на предприятиях переработки зерновых материалов остается недостаточной.

На предприятиях по хранению и переработке зерна до сих пор наблюдалась неудовлетворительная работа аспирационных установок. Это приводит к высокой концентрации пыли в производственных помещениях, что негативно влияет на здоровье персонала, ухудшает санитарное состояние предприятий, приводит к нарушениям технологического процесса и увеличению затрат электроэнергии.

Значительная запыленность воздуха в рабочих помещениях является причиной взрывоопасности - катастрофических взрывов на предприятиях. Ежегодно в мире на предприятиях по хранению и переработке зерна случается около 100 взрывов пылевоздушных смесей. Из-за отсутствия надлежащих режимов и конструкций аспирационных систем происходит накопление пыли на рабочих поверхностях, что способствует распространению и поддержанию огня и взрывов через разветвленные системы обеспыливания. Кроме того, использование действующих аспирационных установок демонстрирует недостаточную надежность, значительное загрязнение окружающей среды и высокую энергоемкость - потребление энергии превышает необходимые значения в два и более раз.

Низкая эффективность действующих систем обеспыливания обусловлена двумя основными проблемами:

• Несовершенство действующей нормативно-технической базы проектирования аспирационных систем, отсутствие норм проектирования установок для технологических линий производительностью свыше 175 т/ч.
• Отсутствие эффективной методологии организации обслуживания современных аспирационных установок.

На сегодня методика аэродинамических расчетов систем обеспыливания в основном базируется на нормированных величинах расходов давления и потерь аспирационного воздуха. Методика определения параметров источников пылеудаления через "эквивалентные самотеки" затрудняет получение надежных значений параметров производительности пылевоздушных потоков. Кроме того, как показывает производственная практика, эти параметры зависят от ряда факторов, включая аэродинамическое сопротивление укрытия оборудования, схемы зон расположения их неплотностей и вид зерновых материалов.

Сложность проектирования систем аспирации заключается в том, что действующие правила проектирования более или менее нормируют построение систем обеспиливания технологических линий производительностью до 175 т/ч, тогда как стратегия реконструкции существующих предприятий и строительства новых в Украине предусматривает применение линий с производительностью от 175 до 1500 т/ч (морские зерновые терминалы и т.д.). Отсутствие обоснованной нормативно-технической базы и методологии создания систем аспирации мощных транспортно-технологических линий стало причиной их низкой эффективности (энергоемкость превышает практически необходимые значения в 2-4 раза); процесс обеспыливания осуществляется в диапазоне 30-40% от необходимого значения. Попытки проектных организаций создать системы обеспыливания без соответствующей нормативной базы и методологии приводят к различным, необоснованным, а иногда и абсурдным техническим решениям. В результате запыленность рабочих помещений превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) зерновой пыли в несколько раз, а загрязнение окружающей среды превышает нормативные значения в 5 раз.

Практика использования систем обеспыливания ставит ряд вопросов по энергоэффективности и качеству очистки пылевоздушных смесей - ответы на эти вопросы отсутствуют в действующих нормативных документах. Исследования, проведенные научно-производственным комплексом Одесского национального технологического университета (ОНТУ) и ГК "Grain Capital", доказали, что требования к режимным характеристикам (Qa - расход воздуха, Ha - потери давления) существенно завышены. В результате эффективность обеспыливания на 60% меньше необходимого значения.

Значительное ужесточение требований к экологическому состоянию окружающей среды, пожаровзрывоопасности, участие украинских организаций в глобальных мировых проектах "Green construction" и "Green Buildings" обусловливает необходимость создания принципиально новых систем обеспыливания.

Разноплановые исследования процесса пылеудаления и пылеудаления на зерноперерабатывающих предприятиях нового поколения, проведенные научно-производственным комплексом ОНТУ и ГК "Grain Capital", позволили создать новые "Правила проектирования и настройки аспирационных установок предприятий по хранению и переработке зерна".

Эти правила базируются на построении систем обеспыливания в три этапа:

• Разработка средств подавления пылеобразующей способности источников пылеудаления.
• Создание укрытий оборудования с обоснованной герметичностью.
• Проектирование аспирационных установок с полностью синхронизированными аэродинамическими характеристиками и источниками пылеудаления.

Основой создания новых систем аспирации является управление показателями качества их работы в зависимости от состояния пылевоздушной среды источников пылеудаления и пылеудаления, конструктивных особенностей транспортно-технологических линий и их аэродинамических показателей.

Определение рациональных параметров систем обеспыливания осуществляется путем синтеза основных составляющих их элементов, среди которых выделяются элементы линий и их аэродинамические связи. Структурная схема транспортно-технологических линий представлена на схеме №1.

Участки по признаку стабильности пылеудаления делятся на три вида: постоянной производительности (транзитные), переменной производительности (переменного объема), накопления материала (непроходные).

В зависимости от производительности и расхода давления пылевоздушных потоков выделяется три вида связей: полная, частичная, разорванная. Первый означает связи между участками при отсутствии потерь давления и производительности пылевоздушного потока. Второй определяет частичные изменения сопротивления и производительности, а третий - полное отсутствие взаимосвязи параметров пылевоздушных потоков соединительных участков.

Аэродинамические характеристики и распределение давления воздушной среды получаются путем синтеза характеристик элементов и оборудования. Процесс определения оптимальной системы обеспыливания, ее состава, структуры и параметров функционирования предусматривает два этапа. На первом этапе устанавливаются оптимальные компоновочные решения аспирационных отборов с минимизацией материальных затрат. На втором этапе для системы обеспыливания оптимальной структуры определяются параметры аспирационных отборов, обеспечивающие минимизацию энергии, затрачиваемой на функционирование системы.

Итоговый выбор типа системы обеспыливания (локальная, разветвленная) устанавливается путем сравнения совокупных затрат. Принципиальная схема создания эффективных систем обеспыливания представлена на рис. 1.

В новых правилах реализована идея целесообразного применения локальной аспирации, которая устанавливается непосредственно на источнике пылевыделения и включает функции сбора пыли, аспирационного приема и пылеудаления, уменьшения пылевоздушных смесей. Устранение традиционных средств аспирации на этапе транспортировки пыли в бункеры отходов и непосредственное обеспыливание источников пылевыделения позволяет уменьшить энергозатраты, повысить степень обеспыливания аспирационного воздуха с 60% до 90-96%, а также повысить надежность установок (устранить необходимость использования шлюзовых затворов и избежать закупорки пыли в воздуховодах).

Разработанные положения проектирования и методики определения режимов работы аспирационных установок прошли апробацию с 2011 по 2014 годы на ряде предприятий отрасли и позволили не только обеспечить нормативные требования экологической безопасности, пожаро- и взрывобезопасности, но и существенно снизить энергоемкость систем при обеспечении соответствующей надежности.

Применение новых правил по проектированию и настройке аспирационных установок на предприятиях по хранению и переработке зерна при создании систем обеспыливания базовых предприятий позволило установить высокую эффективность, соответствие современным нормативным требованиям при одновременном уменьшении материалоемкости и энергоемкости в 1,5-2 раза по сравнению с традиционными аспирационными установками.

Авторы:

Гапонюк А.И., заведующий кафедрой технологического оборудования зерновых производств (ТОЗВ) Одесского национального технологического университета (ОНТУ), профессор, доктор технических наук.

Гапонюк И.И., профессор кафедры технологии зерноперерабатывающей продукции (ТЗПЗ) Национального университета пищевых технологий (НУПТ), доктор технических наук.

Список использованной литературы:

Правила проектирования систем аспирации зерноперерабатывающей отрасли. - К.: Минсельхозпрода Украины, 1995. - 190 с.

Правила проектирования и настройки аспирационных установок предприятий по хранению и переработке зерна. - Одесса-Киев, 2014. - 120 с.