Содержание
Введение
1. Общая характеристика методов очистки воздуха
2. Кормовые дрожжи
3. Характеристика производства кормовых дрожжей
3.1 Подготовка и приготовление питательных растворов
3.2 Приготовление растворов питательных солей
3.3 Подготовка кукурузного экстракта
3.4 Режимы подачи питательныхрастворов в дрожжерастительный аппарат
3.5 Аэрация среды
3.6 Технологическая схема выращивания дрожжей
3.7 Производство маточных дрожжей
3.8 Производство товарных дрожжей
3.9 Хранение и транспортировка дрожжей
4. Циклоны
4.1 Общая характеристика
4.2 Циклоны ЦН – 15У
4.3 Расчет циклона
Заключение
Использованная литература
Введение
Научно-техническая революция и бурный рост промышленного производства в ХХ — веке способствовали не только росту благосостояния человека, но и отрицательно сказались на состоянии окружающей среды в ряде регионов нашей планеты. Ухудшение состояния окружающей природной среды обусловлено, в основном, образом жизни современного человека. Действие человека как экологического фактора в природе огромно и чрезвычайно многообразно. В настоящее время ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всеобщего, то есть планетарного, влияния, как человек, хотя это наиболее молодой фактор из всех действующих на природе. Поэтому охрана природы, рациональное использование природных ресурсов — важнейшие проблемы современности, от решения которых зависит здоровье и благосостояние нынешних и будущих поколений.
Постоянно усиливающееся загрязнение атмосферы связано с интенсивным развитием промышленности и энергетических производств, сопровождающимся все возрастающими объемами расходования невосполнимых природных ресурсов. Одной из важнейших проблем при охране окружающей среды является защита воздушного бассейна от чрезмерных загрязнений. Следовательно, развитие новых технологических процессов должно быть сбалансировано с разработкой технологии и аппаратуры, предотвращающих выбросы в атмосферу либо ограничивающих их до допустимых уровней.
Поэтому целью настоящей курсовой работы является изучить методы очистки отходящих газов и выбросов, а также рассчитать циклон для очистки воздуха от дрожжевой пыли.
1.Общая характеристикаметодов очистки воздуха
Методы улавливанияпыли
Методы очистки по ихосновному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическуюочистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции.
Механическая очисткагазов включает сухиеи мокрые методы.
К сухим методамотносятся: гравитационное осаждение; инерционное и центробежноепылеулавливание; фильтрация.
Гравитационное осаждение основано наосаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленногогаза с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят вотстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Для уменьшения высоты осаждениячастиц в осадительных камерах установлено на расстоянии 40–100 мм множествогоризонтальных полок, разбивающих газовый поток на плоские струи. Степеньочистки воздуха в пылеосадочных камерах не превышает 50–60 %. Это устройствоможет применяться лишь для предварительной очистки. Для осаждения взрыво- ипожароопасной пыли устройство пылеосадочных камер не допускается.
Инерционное осаждениеосновано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направлениедвижения при изменении направления газового потока. Частицы пыли с d
Центробежные методы основаны надействии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потокав очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качествецентробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны различных типов:батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители (ротоклоны) и др. Циклоныхарактеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства,надежностью в работе. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц. Дляциклонов высокой производительности, в частности батарейных циклонов, степеньочистки составляет около 90% при диаметре частиц d > 30 мкм. Для частиц с d = 5¸30 мкм степень очистки снижается до 80%, а при d = 2¸5 мкм она составляет менее 40%.Циклоны широко применяют при грубой и средней очистке газа от аэрозолей.
Фильтрация основана напрохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть,химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы(керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). По меренакопления в фильтрующем слое задержанных частиц режим фильтрации меняется. Дляподдержания его в требуемых пределах производят регенерацию фильтра, котораязаключается в периодическом или систематическом удалении задержанных частиц.Большинство фильтров обладает высокой эффективностью очистки. В зависимости отфильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные),волокнистые, из зернистых материалов (керамика, металлокерамика, пористыепластмассы).
Мокрая очистка газов отаэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможноболее развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможноболее интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Этот универсальныйметод очистки газов от частиц пыли, дыма и тумана любых размеров являетсянаиболее распространенным приемом заключительной стадии механической очистки, вособенности для газов, подлежащих охлаждению. К аппаратам мокрой очисткиотносятся насадочные и центробежные скрубберы, пенные аппараты, скрубберыВентури.
Улавливание пыли вэлектрофильтрахосновано на известной способности разноименно заряженных тел притягиваться другк другу. Пылевидным частицам сначала сообщается электрический заряд, после чегоони осаждаются на противоположно заряженном электроде. Когда в межэлектродномпространстве проходит газ со взвешенными пылевидными частицами, ионы газаадсорбируются на поверхности пылинок, вследствие чего пылинки заряжаются иприобретают способность перемещаться под воздействием электрического поля косадительным электродам. Осевшую на электродах пыль периодически удаляют.
Звуковая иультразвуковая коагуляция, а также предварительная электризация пока мало применяются впромышленности и находятся в основном в стадии разработки. Они основаны наукрупнении аэрозольных частиц, облегчающем их улавливание традиционными методами.Аппаратура звуковой коагуляции состоит из генератора звука, коагуляционнойкамеры и осадителя.
2. Кормовые дрожжи
Сырьевая основаживотноводства – кормопроизводство, использующее дефицитные высокобелковыекормовые культуры, зернофуражи. Существенным вкладом в решение белковой и«витаминной» проблем сбалансированности кормов для животноводства являетсяиспользование в кормопроизводстве в качестве белково-витаминной добавкикормового микробиологического белка.
Кормовые дрожжи – ценныйбелково-витаминный корм для всех видов сельскохозяйственных животных. Для ихпроизводства используют дрожжи видов Torula utilis, Monilia murmanica и др.Выращивают их на отходах древесины, кукурузных кочерыжках, лузге подсолнечника,соломе, камыше, на отходах сульфитно-целлюлозного и спиртового производства ит.д. Химический состав сухих кормовых дрожжей (%): воды – 9,7, протеина – 45,6,жира – 1,5, клетчатки – 0,2, безазотистых экстрактивных веществ – 35,2, золы –7,8. В 100 кг корма – 113,7 кормовых единиц и 42,4кг перевариваемого протеина.Белок отличается высокой переваримостью и биологической полноценностью(содержит все незаменимые аминокислоты). В кормовых дрожжах содержатся витаминыгруппы В, провитамин D2 (эргостерин), минеральные вещества, разнообразныеферменты, гормоны, способствующие усвоению белков и углеводов. Кормовые дрожжииспользуют в качестве белково-витаминной добавки к рациону. При скармливании ихускоряется развитие животных, повышается их продуктивность. Нормы скармливаниядрожжей на голову в сутки (г): взрослому крупному рогатому скоту – до 500,телятам – 200—300, свиноматкам – 200—400, овцам – до 50, лошадям – 400—500,взрослой птице – 5, цыплятам – 2. Избыток кормовых дрожжей против нормы не даётположительных результатов. Скармливают дрожжи с концентрированными кормами илив составе комбикормов.
Основным сырьем дляпроизводства кормовых дрожжей служит меласса – отход свеклосахарногопроизводства – кормовая или черная патока. Состав мелассы непостоянен, и невсякая меласса пригодна для производства дрожжей.
Следовательно, основнымусловием рентабельности производства является тщательный отбор поставщиков,своевременная заготовка мелассы осенней переработки и соблюдение условий еехранения на дрожжевом заводе.
Действующие заводыбелково-витаминных концентратов (БВК) имеют два основных выбрасываемыхматериальных потока: газовоздушные выбросы и стоки с очистных сооружений. Еслидля жидкостных сбросов действуют общепринятые нормы ПДК для сбросов воды воткрытые водоемы, то для газовоздушных выбросов, учитывая специфичностьдействия белковой пыли БВК как белкового аллергена, установлены жесткие нормына содержание микробиологического белка в атмосфере: в селитебной (жилой) зоне— 0,001 мг/м3, в рабочей зоне предприятия 0,1 мг/м3.
3. Характеристикапроизводства кормовых дрожжей
3.1 Подготовкаи приготовление питательных растворов
Состав мелассынепостоянен. Он меняется не только в разные периоды сахарного производства, нодаже в течение суток.
В хранилищах мелассарасполагается пластами и очень медленно диффундирует в слои соседних пластов.Для эффективной переработки ее необходимо тщательно перемешивать до получениягомогенной массы.
Гомогенизацию производятнепосредственно в хранилищах путем многократного перекачивания с подачей вразные места резервуара в течение 2-3 недель либо перемешивания сжатымвоздухом, постоянно продуваемым со скоростью 20-30 м3/ч.
В результате осветлениядолжны быть получены растворы мелассы с устойчивой прозрачностью: в течение 4хчасов не должен выпадать осадок, допустима лишь легкая опалесценция. Осветлениемелассы строго обязательно. На неосветленном сусле независимо от степени егоподкисления дрожжи получают с пониженными выходом, стойкостью и подъемной силойпо сравнению с таковыми показателями дрожжей, полученных на осветленном сусле.
Кроме того, возникаетпостоянная опасность инфекции, которая влечет за собой нарушениепроизводственного режима и всех показателей работы предприятия.
Все способы осветленияскладываются из химической обработки мелассы (растворение, антисептирование,подкисление) и выделения осадка декантацией, центрифугированием илифильтрованием.
3.2 Приготовлениерастворов питательных солей
Водная вытяжкасуперфосфата.
В чан с мешалкой ибарботером, изготовленных из антикоррозионных материалов, набирают воду и приперемешивании небольшими порциями всыпают суперфосфат. Смесь подогреваютоткрытым паром до 45-50 0С, перемешивают в течение 5-6 ч,останавливают мешалку и оставляют в покое на 10-12 ч. Осветленный раствордекантируют и направляют в приточные чаны одновременно с мелассой либо вспециальные сборники для дозирования непосредственно в дрожжерастильныйаппарат.
Растворы сульфатааммония, диаммонийфосфата и сернокислого магния.
Эти растворы готовятраздельно на суточную или сменную потребность. Резервуары для растворениядолжны быть изготовлены из кислотоупорных материалов и снабжены мешалками. Сольдозируют из расчета 100 или 200 кг на 1м3 раствора, перемешивают втечение 30 мин, оставляют в покое на 3-4 ч для осаждения взвеси и декантируют вмерники для подачи в дрожжерастильный аппарат. Раствор диаммонийфосфата готовятпри рН 6,0-6,5. Подкисляют воду серной кислотой до засыпки диаммонийфосфата.
Растворы аммиачной воды.
Данные растворы разбавляютдо получения концентрации азота, эквивалентной раствору сульфата аммония.
Раствор хлористого калия(хлорида калия).
Его можно растворять идозировать вместе с мелассой или давать непосредственно в дрожжерастильныйаппарат в виде 10-20%-ного раствора при складке и в период отборов.
3.3 Подготовкакукурузного экстракта
Экстракт обильнообсеменен бактериальной микрофлорой и перед подачей в дрожжерастильный аппараттребует тщательного антисептирования. С этой целью экстракт разводят водой всоотношении 1:1, нагревают до 100 0С, затем охлаждают либо безнагревания обрабатывают биомицином.
Рекомендован также способпастеризации экстракта с фуразолидоном, разработанный ЛО ВНИИХПа. Воднуюсуспензию препарата вносят в кукурузный экстракт из расчета 0,01 % к объемупоследнего (0,1 кг/м3), тщательно перемешивают, нагревают до 85 0С,выдерживают от 3 до 10 мин (в зависимости от микрообсемененности) и охлаждают.Воздействие антимикробного препарата наряду с пастеризацией обеспечиваетнадежное антисептирование экстракта.
3.4 Режимы подачипитательных растворов в дрожжерастительный аппарат
Режим подачи растворамелассы. Подача питания впериод складки должна производится с учетом максимальной эффективностиответственных технологических процессов, происходящих в клетке в период лаг –фазы.
Порцию мелассы на складкуможно давать в один прием и в последующий час больше не добавлять либоразделить ее пополам и вторую половину давать притоком в течение первого часа.С начала второго часа процесса мелассу дозируют притоком в количествах,соответствующих темпу накопления биомассы.
Режим подачи ростовыхвеществ. Источникиростовых веществ добавляют в дрожжерастирательный аппарат при складке ипериодически при отборах.
Дозировка кукурузногоэкстракта составляет 6 – 8% к массе мелассы в зависимости от содержания биотинав мелассе и кукурузном экстракте.
Если завод располагаетвозможностью использовать кристаллический биотин или дестиобиотин, препаратыдобавляются из расчета восполнения недостатка биотина в мелассе с доведением егосодержания до 200 –250 мг/т мелассы.
Добавление ростовыхвеществ к мелассам, содержащим достаточное количество биотина, нерентабельно,оно не дает повышения выхода дрожжей.
Режим подачи питательныхсолей. Фосфорсодержащиесоли задают в начале складки в воду, пред подачей маточных дрожжей. Соли кльцияи магния дают вместе с фосфором. Эти компоненты усваиваются дрожжами по меренадобности, а их избыток не сказывается на процессе. Дозировка их при складкеспособствует также выравниванию осмотического давления в среде в начале цикла.
Азот следует дозировать всреду в количествах, соответствующих приросту биомасс дрожжей, следовательно,по графику притока мелассы. Такая подача азотсодержащих солей способствуеттакже ритмичному усвоению аминного азота и нормализации рН среды. На стадииотборов все соли дозируют ежечасно.
3.5 Аэрация среды
Аэрация преследуетследующие цели: непрерывное снабжение клеток кислородом, удаление образующегосядиоксида углерода, быструю доставку к клеткам добавляемых питательных веществ иподдержание дрожжевых клеток во взвешенном состоянии. Подача воздуха в аппаратдолжна находиться в соответствии с подачей сахара и ожидаемой скоростьюразмножения дрожжей. Нарушение режима аэрации резко меняет ходдрожжерастительного процесса: при недостатке воздуха наступает перестройкадрожжевых клеток в сторону анаэробного обмена, при этом увеличиваетсяобразование спирта и других побочных продуктов. Выход биомассы резко падает.При избытке кислорода темп размножения клеток начинает уменьшаться, а выходснижается в связи с увеличением расхода сахара на образование диоксидауглерода. Коэффициент использования воздуха тем выше, чем выше столб жидкости ваппарате, меньше диаметр пузырьков воздуха, выше турбулентность среды, меньшеобъем неаэрируемой зоны в аппарате, ниже температура среды. Мощностьвоздуходувных машин относят к основным факторам, определяющим мощностьдрожжевых заводов. Неправильное расходование и потери сжатого воздуха резкоснижают коэффициент использования мощности предприятия. За состояниемвоздухораспределительных систем должен осуществляться повседневный надзор,должны быть выделены специальные лица, обязанные проверять состояние этихсистем и выполнять необходимый ремонт после каждого освобождения аппарата.Перед началом нового цикла состояние воздухораспределительных систем проверяютруководители смен или другие ответственные лица. Без такой проверки аппарат недолжен включаться в работу. На мощность воздуходувных машин и конечное давлениеоказывает влияние изменение температуры всасываемого воздуха в связи сизменением его плотности. Поэтому в летнее время аэрация среды может оказатьсянедостаточной. Изменение относительной влажности входящего воздуха сказываетсяна температуре культуральных сред в дрожжерастительных аппаратах: с повышениемотносительной влажности наружного воздуха температура в аппаратах возрастает, спонижением – падает. Это объясняется колебаниями затрат тепла на испарениеводы, насыщающей воздух при прохождении его через жидкость. Чтобы избежатьнарушения температурного режима в аппарате при повышении влажности наружноговоздуха, особенно при высоких его температурах, необходим запас мощностиохлаждающих систем дрожжерастительного аппарата.
3.6 Технологическаясхема выращивания дрожжей
Все существующие схемы предусматриваютпостоянное наращивание биомассы. Процесс обычно ведется в три генерации:
1) генерация А – маточныедрожжи чистой (ЧК) и естественно чистой культуры (ЕЧК);
2) генерация Б – засевныедрожжи;
3) генерация В – товарныедрожжи.
В дрожжевой промышленностидействует несколько схем выращивания дрожжей. Различия между ними заключаются впериодичности или непрерывности процессов, кратности разбавления сырья,количестве стадий, скорости роста, уровне технологических параметров(температура, рН, величина засевов) и др.
Одна из схем разработана Е.А.Плевако. Она предусматривает получение маточных и засевных дрожжейпериодическим способом, а товарных — в две фазы. Первая фаза, называемаянакопительной преследует цель вырастить в аппарате (генераторе) «рабочую массу»дрожжей с высокой генеративной активностью, способную ежечасно давать прирост,соответствующий производственному графику. Подача питательной средысоответствует ожидаемому приросту биомассы.
Вторая фазапредусматривает непрерывный рост культуры и отток прироста в отборочныйаппарат. В нем дрожжи дозревают в течение 1 ч и направляются в сепараторы. Длянормального дозревания необходимо установить два отборочных аппарата,работающих попеременно.
Непрерывный цикл длится10 – 14 ч, затем приток питания прекращается, дрожжи в генераторе дозревают инаправляются на сепараторы.
Основные показателисхемы: кратность разбавления, удельная скорость роста 0,16, температура среды300С, рН 4,5 – 5,5.
Модернизированный режимВНИИХПа предусматривает охлаждение технологической воды до 3- 50С иподачу ее в аппарат синхронно с притоком мелассового сусла. При этом резкоснижается расход воды и стабилизируется температурный режим.
На многих заводахстабильность процесса отборов достигается оттоком среды из генератора снизу иподачей ее в отборный аппарат на высоту уровня жидкости в генераторе,количество отбираемой жидкости регулируется притоком воды в генератор поустановленной программе.
Существенным недостаткомтакого способа является непрерывное удаление из аппарата наиболее крупныхклеток, обитающих в нижних слоях среды. Возгоняемые в пену дрожжевые грибки имелкие клетки остается в нижних слоях среды. Более рациональным является отборжидкости сверху в чересную трубу. При этом в поток отбираемой жидкостивовлекается пена и значительная часть дрожжевой и бактериальной инфекции. Такимобразом, непрерывно оздоровляется рабочая масса.3.7 Производство маточных дрожжей
Маточные дрожжи должны обладать высокой генеративнойактивностью и представлять собой чистою культуру (ЧК) сахаромицетов без примесипосторонних дрожжевых грибов и бактерий.
Подъемная сила маточных дрожжей 35 –40 мин, зимазная активность 30 – 40 мин, мальтазная 70 мин, осмочувствительнаяне более 29 мин, количество почкующихся клеток не более 10%.
Выращивание ЕЧК ведение в двепроизводственные стадии по режиму. В качестве засевных служат дрожжи ЧК,предварительно обработанные серной кислотой или другими препаратами для очисткиот инфекции. Питательные среды стерилизуют и соблюдают условия стерильности по всемутехнологическому циклу так же, как и для ЧК.
Дрожжи ЕЧК получаютежедневно, сепарируют и хранят в виде суспензий в специальных сборниках притемпературе 4 – 60С. Перед подачей на засев дрожжевое молокотщательно перемешивают и дозируют по объему в зависимости от содержания в немдрожжей. Чистую культуру получают с выходом дрожжей 35%, а естественно чистую –с выходом 50%.
Сепараторыпредназначенные для маточных дрожжей устанавливаются вблизидрожжерастирательного аппарата. Должна быть предусмотрена возможноститщательной дезинфекции всех коммуникаций и емкостей. По окончании брожениякультурная среда должна без промедления подаваться на сепаратор, в аварийныхслучаях ее необходимо охладить до минимально возможной температуры.
Маточные дрожжисепарируют по двухступенчатой схеме, желательно применять для промывки воду,охлажденную до 20С, с тем чтобы концентрат после второй сепарациибыл охлажден до 80С. Охлажденное молоко хранят в специальнооборудованных сборниках.
Если дрожжи ЧК прессуют,то для их хранения должно быть отведено обособленное помещение в холодильнойкамере с ограниченным доступом людей.
3.8 Производствотоварных дрожжей
Товарные дрожживыращивают в одну или две стадии. В двухстадийных схемах первую стадию называютгенерацией Б или стадией дрожжей, вторую – генерацией В или товарной стадией.
Генерация Б. Засевныедрожжи готовят по периодическим схемам с длительностью цикла 9 – 12 ч,засеивают дрожжами ЕЧК или ЧК. При передаче засевных дрожжей в товарную стадиюбез сепарирования дозревание нецелесообразно. Передача засева в активномсостоянии снижает длительность лаг – фазы в товарном аппарате. Маточные дрожжиперед засевом антисептируют. Величину засева находят по таблице в зависимостиот ожидаемой скорости роста.
Складку проводят придерживаясьоптимизированного режима или принятой на данном заводе технологической схемы.Питание подают из расчета полного обеспечения ожидаемого прироста биомассы всемнеобходимыми компонентами.
Длительность брожениядолжна обеспечивать достаточный разрыв во времени для мойки аппарата Б и всехкоммуникаций. По окончании брожения дрожжи генерации Б немедленно передают длязасева в товарный аппарат либо направляют на сепараторы и хранят в виде молокапри температуре 2 – 80С. Засевные дрожжи должны отвечать следующимтребованиям: мальтазная активность 60 – 100 мин, зимазная – 40 –50 мин,содержание азота 2,0%, Р2О5 – 1%, клетки должны быть крупными, равномерными.Дрожжевая и бактериальная инфекция недопустимы.
Генерация В. при расчетахсхем величины засева необходимо корректировать в соответствии с достоверной дляданных условий скоростью роста. Складку аппарата проводят в соответствии соптимизационным режимом либо пользуются типовым графиком, предусмотренным дляданной схемы.
При работе по непрерывнымсхемам ВНИИХПа в период оттоков мелассы и соли подаются равномерно,соответственно ожидаемому почасовому накоплению дрожжей. Уровень жидкости исодержание дрожжей должны оставаться постоянными. Падение накопления, как иувеличение объема отбираемой среды, приводит к вымыванию основной массыдрожжей, дающей почасовой прирост.
Для эффективного веденияпроцесса по удлиненным режимам накопления дрожжей в основном этапе должно бытьне ниже 49 – 50 г/л.
Дозревание дрожжей вотборочном аппарате длится около 1 ч, аэрация 15 – 25 м3/ч на 1 м3 среды, температура 26 – 280С.
3.9 Хранение итранспортировка дрожжей
Упакованная продукцияпередается в холодильную камеру, в которой температура воздуха должнанаходиться в пределах 0-4 0С. Ящики укладывают на стеллажи в стопкис зазорами, обеспечивающими свободный доступ воздуха к упакованным дрожжам.Емкость камеры должна обеспечивать хранение дрожжей трехсуточной выработкизавода. Норма нагрузки дрожжей на 1 м2 площади пола не выше 400 кг.
Предварительноохлажденные до 2-4 0С дрожжи перевозят на дальние расстояния визотермических вагонах или автомашинах-рефрижераторах при температуре 0-4 0С.Допускается отправка мелких партий дрожжей багажом при сроке транспортировки неболее суток.
4. Циклоны
4.1 Общаяхарактеристика
Циклоны наиболее часто применяют впромышленности для осаждения твердых аэрозолей. Циклоны можно использовать дляочистки газа при высоких температурах и давлениях. Они не имеют движущихсячастей, что повышает надежность в эксплуатации. Принцип работы циклона основанна создании вращательного движения запыленного газа, в котором возникаютцентробежные силы, действующие на частицы пыли по направлению к стенкамциклона. Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок 1, очищенный –удаляется через выхлопную трубу 7 и улитку 8. Газовый поток подается вцилиндрическую часть циклона 2 тангенциально, описывает спираль по направлениюк дну конической части 3 и затем устремляется вверх через турбулизованное ядропотока у оси циклона на выход. Крупные пылевые частицы (более 100 мкм) поддействием центробежных сил движутся у стенок корпуса, а мелкие частицы (менее10 мкм) – на некотором расстоянии от стенок. Достигнув уровня прорезей в стенкахкорпуса, крупные пылевые частицы с частью воздуха удаляются из корпуса черезотверстия 4 в пылесборник 5. Здесь происходит сепарация частиц, и они черезпатрубок 6 удаляются. Мелкие пылевые частицы продолжают движение в составевоздушного потока в корпусе циклона, а затем в пылесборнике. Мелкие частицысовместно с крупными покидают аппарат через пылевыпускной патрубок. Воздушныйпоток через выхлопную трубу выходит из аппарата.
Широкое использование циклоновобъясняется простотой их конструкции, надежностью в эксплуатации, сравнительнонебольшими материальными затратами на изготовление и эксплуатацию.
Очищенный
воздух Запыленный воздух />
Наибольшее распространение в технике получили циклоныс изменением основного направления потока газа, называемые противоточными.
Вследствие интенсивного вращения газа в корпусециклона статическое давление понижается от его периферии к центру. Такая жекартина наблюдается и в пылесборном бункере. Отсюда следует, что герметичностьбункера должна быть полностью обеспечена не только при установке циклона на всасывающей,но и на нагнетающей стороне вентилятора. Несоблюдение этого условия приводит крезкому снижению пылеотделения в циклоне и даже полному его нарушению.
Своеобразный смерч, образующийся в циклоне, пятойопирается в дно пылесборного бункера. При этом в центре смерча винтообразноедвижение газа направлено вверх. Нарушение вращательного движения газа в бункеренеизбежно приводит к заметному снижению степени очистки. В частности, именнопоэтому степень очистки в группе циклонов с общим бункером несколько ниже, чемв одиночном циклоне.
В отечественной пылеочистной технике применяютсяразличные типы циклонов одного назначения. Причиной такого чрезмерногоразнообразия является то обстоятельство, что разработкой этих устройств напротяжении десятилетий занималось множество организаций, не координировавшихсвою деятельность. Несмотря на большое число статей, посвященных результатамиспытания циклонов, не представляется возможным сравнить их эффективность, впервую очередь из-за отсутствия сведений о дисперсном составе пыли и о методедисперсного анализа. В то же время доказано, что результаты определениядисперсного состава пыли различными методами не совпадают, а способов ихпересчета не существует.
4.2 Циклоны ЦН-15У
Циклоны ЦН–15У предназначены для сухой очистки газов от невзрывоопасной и неслипающейся пыли. Эти циклоны применяют для очистки воздуха в различных отраслях промышленности. При использовании циклонов для очистки газа или воздуха, содержащую абразивную пыль, рекомендуется предусматривать в местах, подвергающихся износу, приварку стальных дополнительных листов с наружной стороны. Циклоны устанавливают как на всасывающей, так и на нагнетательной стороне вентилятора. При абразивной пыли циклоны рекомендуется ставить перед вентилятором. Циклоны ЦН-15У отличаются от других циклонов ЦН меньшей высотой.
4.3 Расчет циклона
Исходные данные:
Вид пыли – дрожжевая (кормовые дрожжи).
1) количество очищаемого газа при рабочих условиях
Qр = 13800 м3/ч = 3,834 м3/с;
2) плотность газа при рабочих условиях ρг = 1,3 кг/м3;
3) динамическая вязкость газа при рабочей температуре μt = 22,2*10-6 Па·с;
4) дисперсный состав пыли, задаваемый двумя параметрами dm= 5мкм и lg σч = 0,352;
5) запыленность газа Свх = 23 г/м3;
6) плотность частиц ρч = 1340 кг/м3;
7) требуемая эффективность очистки газа η = 70 %.
Расчет циклонов производится методом последовательных приближений в следующем порядке (по «Справочнику по пыле- и золоулавливанию» под общ. ред. Русанова А.А.).
1. Задавшись типом циклона (ЦН-15У), по таблице 2.8 определяем оптимальную скорость газа в аппарате ωопт = 3,5 м/с.
2. Определяем необходимую площадь сечения циклона, м2:
/>
3. Определяем диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов N=2, м:
/>
Диаметр циклона округляем до значения, указанного в таблице 2.2.
В данном случае D = 0,8м.
4. Вычисляем действительную скорость газа в циклоне, м/с:
/>
Скорость газа в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.
5. Принимаем по таблице 2.10 коэффициент гидравлического сопротивления, соответствующий данному циклону: />.
К1 — поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяемый по таблице 2.11:
К1 = 1;
К2 — поправочный коэффициент на запыленность газа, определяемый по таблице 2.12:
К2 = 0,92;
К3 — коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, определяемый по таблице 2.13:
К3 = 35
/>
6. Определяем потеридавления в циклоне, Па:
/>
7. Приняв по таблице 2.8два параметра, характеризующих эффективность выбранного типа циклона, определяемзначение параметра d50 при рабочих условиях (диаметрциклона, скорость потока, плотность пыли, динамическая вязкость газа) поуравнению:
/>
8. Определяем параметр Хпо формуле:
/>
9. Определяем по таблице1.11 значение Ф(Х), представляющее собой полный коэффициент очистки газа,выраженный в долях:
Ф (-0,21) = 0,4207
10. Фактическая степеньочистки, %:
/>
Для ориентировочныхрасчетов необходимо значение/>используется следующаязависимость:
/>
где индекс 1 – относитсяк расчетным, а индекс 2 – к требуемым значениям параметров циклона.
Для проектирования и построенияциклоны необходимы размеры. Для получения размеров используем табл. 2.1 “Соотношениеразмеров (в долях внутреннего диаметра)”, мм:
Внутренний диаметр выхлопной трубы d — 472;
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстияd1 – 240;
Ширины входного патрубкав циклоне на входе (внутренний размер) b1 – 160;
Длина входного патрубка l – 480;
Диаметр средней линиициклона Dср – 640;
Высота установки фланца hфл – 80;
Угол наклона крышки ивходного патрубка циклона α — 150;
Высота входного патрубкаа – 528;
Высота выхлопной трубы hт – 1200;
Высота цилиндрическойчасти циклона Hц – 1208;
Высота конуса циклона Hк – 1200;
Высота внешней частивыхлопной трубы hв — 240;
Общая высота циклона H – 2648.
Заключение
За последние сто летзасорение окружающей среды усилилось разными выбросами. За это время ватмосферу Земли попало, по подсчетам ученых, более миллиона тонн кремния,полтора миллиона мышьяка, около миллиона тонн кобальта. Еще более быловыброшено пыли, сажи, копоти, оксидов азота, углерода и серы.
Надо иметь в виду то, чтогде бы на Земле ни происходили выбросы пыли, сажи, газов, поднимаясь ватмосферу и тропосферу, они распространяются затем по всей оболочке земногошара. Их влияние двояко и имеет глобальные последствия.
Поэтому во все более широких масштабах проводитсястроительство разного рода очистных сооружений, уменьшающих выбросы ватмосферу.
За 2004г доля выбросовпищевой промышленности составляет 1,5% от общего объема выбросов промышленныхпредприятий Республики Татарстан. Общее количество предприятий пищевой промышленностиРеспублики Татарстан равна 2477 единиц, оснащенных газоочистными установками(ГОУ) — 1501. Благодаря введению на предприятиях республики ГОУ наблюдаетсяснижение количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: 8, 083 т/год –2001г, 3,894 т/год – 2004г. Уловлено и обезврежено вредных веществ 61%. Поэтомудля очистки отходящих газов цеха по производству дрожжей было решено внедритьциклон. Для этих целей по исходным данным подобрала тип циклона (ЦН – 15У),рассчитала его основные характеристики и фактическую степень очистки, котораясоставила 71,05%.
Использованнаялитература
1. Андреев А.Г.Технология производства кормов – М., 1992
2. Алиев Г.М.Техника пылеулавливания и очистка промышленных газов.
3. Назаров Н.И.Технология и оборудование пищевых производств – М.: Пищевая промышленность,1977
4. Новаковская С.С.,Шишацкий Ю.И. Справочник по производству хлебопекарных дрожжей – М.: Пищеваяпромышленность, 1980
5. Справочник попыле- и золоулавливанию / Под общей редакцией Русанова А.А. – 2-е изд. – М.:Энергоатомиздат, 1983
6. Тимонин А.С.Инженерно-экологический справочник. Учебное пособие в 3х томах – Калуга: Изд-воБочкаревой, 2003