Кожухи (укрытия)
Движение воздуха вокруг источника пыли контролируется с помощью кожухов (укрытий), размещаемых над этими зонами и подключаемых к вытяжному вентилятору, всасывающему поток воздуха из-под укрытия вместе с частицами пыли.
Проект специального укрытия диктуется зоной образования пыли, производительностью конвейера, имеющимся пространством для размещения укрытия и скоростью воздуха на входе в укрытие.
Укрытия неправильного размера или конструкции могут резко снизить эффективность аспирационной системы. Обычно укрытие должно окружать источник пыли в наибольшей степени, сохраняя по возможности меньшую открытую площадь; чем большую зону охватывает укрытие, тем более экономичной и эффективной будет установка. Фланцы и фартуки должны обеспечить ограничение поступления воздушного потока из тех зон, где нет загрязненного воздуха. Укрытия не должны иметь острых углов или заусенцев, а для обеспечения необходимой жесткости их следует усиливать. Точное проектирование и размещение укрытий обычно оценивают экспериментальным путем, и они должны быть совместимы с другим оборудованием предприятия.
Вблизи аспирационного укрытия следует учитывать четыре типа скорости воздуха:
скорость захвата — скорость воздуха перед укрытием, необходимая для преодоления потоков воздуха противоположного направления и захвата загрязненного воздуха в этой точке путем его направления внутрь укрытия;
наружная скорость — скорость воздуха в отверстии укрытия;
щелевая скорость — скорость воздуха через отверстия укрытия щелевого типа;
скорость в воздуховоде — скорость воздуха в поперечном сечении воздуховода.
Контуры потока — линии одинаковой скорости перед укрытием. Показаны типичные схемы потока и линии скорости для круговых отверстий. Как видно, скорость с увеличением расстояния от укрытия резко уменьшается почти обратно пропорционально квадрату расстояния. Если воздух всасывается в отверстие, наблюдается эффект сужающейся струи, так как диаметр струи меньше диаметра воздуховода. Площадь воздушного потока в такой струе изменяется с размером укрытия или отверстия воздуховода; укрытие вызывает потери на входе. Выбором соответствующей конструкции укрытия можно свести к минимуму сужение в зоне указанной струи.
Приведен ряд типичных аспирационных укрытий, обычно используемых в элеваторах и зернохранилищах. Для улавливания взвешенной пыли без захвата зерна вытяжное укрытие должно быть расширено так, чтобы скорость захвата была менее 4 м/с. Необходимо устанавливать контрольные заслонки для регулирования потока воздуха, с тем чтобы через каждое укрытие проходил расчетный объем воздуха. Укрытия необходимо устанавливать вертикально там, где это возможно; они должны самоочищаться и устанавливаться в стороне от интенсивного потока зерна.
Укрытия, установленные над разгрузочными барабанами ленточных конвейеров, могут не давать должного результата, так как они должны собирать взвешенную пыль и не захватывать пыль, прилипшую к ленте. Их необходимо проверять как можно чаще, чтобы накопленная пыль не ограничивала поток воздуха. Накопление пыли на днище одного из этих укрытий может быть вызвано бумагой, тканью, кусками пластика или препятствиями в ответвлениях от этого укрытия к основному воздуховоду. Изредка ленточный конвейер будет останавливаться в то время, как на нем еще есть зерно, что вызывает аномальный поток продукта в укрытии, и, так как аспирационная система — это не пневмотранспортная система, укрытие необходимо очистить перед повторным пуском конвейера.
Для специфических зон выделения пыли могут быть необходимы другие типы укрытий. Пока они свободны от накопления посторонних примесей (бумаги и т. п.) и у них правильно отрегулирована воздушная заслонка, проблем не бывает.
Воздуховоды
Между аспирационными укрытиями и пылеотделителями проходят воздуховоды и их соединения. К ним относятся собственно воздуховоды, распределительные патрубки, коллекторы, отводы, ответвления и конические переходные части. Размещение воздуховодов и их соединений обычно осуществляют с учетом имеющегося, пространства и необходимости получения сбалансированной системы. Площади поперечного сечения должны быть такими, чтобы пыль перемещалась во всех точках вдоль системы.
Следовательно, скорости воздуха в воздуховодах должны быть достаточно высокими для предотвращения осаждения частиц пыли в них и гарантировать самоочистку системы. Объемный расход в главном воздуховоде должен быть равен сумме объемных расходов в ответвлениях от этого воздуховода. Минимальные проектные скорости в воздуховоде, необходимые для перемещения частиц пыли в транспортирующем потоке воздуха, — 18—20 м/с в вертикальных воздуховодах и 22—24 м/с — в горизонтальных.
Слишком высокая скорость приводит к повышенному износу воздуховода и увеличивает потребление энергии.
Заслонки для регулирования воздушного потока с целью балансирования системы важны в каждой отдельной точке аспирации для окончательной настройки всей системы и регулирования скоростей воздуха.
Изменения скорости воздуха происходят во многих местах во всасывающих системах вследствие ограничений имеющихся стандартных размеров воздуховодов или из-за выбора воздуховодов на основе проектирования сбалансированной системы. Сужения воздуховодов используют там, где необходимо уменьшить их размер, исходя из ограниченного пространства.
Расширенные участки воздуховодов используют для подключения определенной части оборудования или снижения потребления энергии в системе путем уменьшения скорости и трения. Эти изменения сопровождаются некоторой потерей энергии, причем величина этой потери зависит от геометрии переходного участка: чем более резкое изменение скорости, тем больше потеря. Переходные участки должны быть конусными, например, конусный участок длиной 100 мм для каждого изменения диаметра на 20 мм.
Круглые воздуховоды предпочитают благодаря более равномерной скорости воздуха, что препятствует оседанию материала, и способности противостоять более высокому статическому давлению.
Воздуховоды, распределительные патрубки, коллекторы и отводы должны быть заводского изготовления из несгораемого, прочного и электропроводного материала, например, из оцинкованной мягкой стали, нержавеющей стали или алюминия соответствующей толщины.
Особое внимание при проектировании необходимо уделить обеспечению прочности, долговечности, воздухо — и пыленепроницаемости конструкции. Внутренняя поверхность всех воздуховодов должна быть гладкой и свободной от препятствий.
Следует избегать длинных горизонтальных участков воздуховодов, в которых может накапливаться пыль.
Все ответвления и отводы должны иметь соответствующий радиус (минимально два диаметра трубы), плавный поворот и представлять одну часть конструкции. Все переходы соединений из прямоугольного в круглое сечение и другие переходные секции должны иметь минимальную длину, равную 2,5 диаметрам трубы, и должны быть изготовлены из того же материала, что отводы и трубы.
В тех случаях, когда длина системы или погодные условия создают состояние теплового расширения и сжатия внутри системы, необходимо встроить одно или больше правильно сконструированных соединений, компенсирующих изменение температуры. Все ответвления должны входить в главный воздуховод большим концом перехода под углом не более 45° (предпочтительно 30°). Соединительные секции должны входить только в верхнюю или боковую сторону главного воздуховода; при этом должно быть не более двух ответвлений, расположенных диаметрально противоположно друг другу.
Накопление влаги в результате протечек в воздуховодах, установленных снаружи помещения, будет способствовать закупорке воздуховода, а также и фильтра. Воздухонепроницаемые люки для очистки без выступов на внутренней поверхности должны быть установлены через определенные интервалы на горизонтальных воздуховодах, а также ответвлениях. Пневмометрические трубки или стационарные калибр-пробки рекомендуется установить на всех ответвлениях для облегчения исходной настройки и периодической проверки системы.
Воздуховоды необходимо заземлить для защиты от статического электричества. Использования гибких соединений или пластмассовых накладок и труб следует избегать, так как они нарушают заземление. Пластмассовые трубы можно использовать, если они долго сохраняют антистатические свойства. Гибкие соединения во всасывающих трубопроводах должны иметь встроенный заземленный провод или металлизирующую ленту, чтобы общее сопротивление не превышало 1 МОм.
При использовании фланцевых соединений фланцы должны быть приварены к присоединяемой поверхности непрерывным швом с пространством, достаточным для размещения прокладок, и соединены герметично на болтах. Прочные, съемные, а также сварные соединения необходимо делать так, чтобы выходной конец одной секции входил в приемную часть следующей секции в направлении воздушного потока. Кроме того, все части воздуховодов должны иметь опору через определенные интервалы, чтобы свести к минимуму излишние нагрузки на всю систему или ее деформацию.
Все части воздуховодов должны быть рассчитаны на длительный срок использования, без временных соединений между отдельными секциями, отводами и другим оборудованием. Соединения должны быть фланцевые болтовые с прокладками или вставные.
Следует также избегать в воздуховодах установки смотровых стекол. Если же их устанавливают, то эти стекла должны быть из негорючего материала, с заземлением и такого же внутреннего диаметра, как и присоединяемый воздуховод.
Система воздуховодов обычно проектируется с учетом использования определенного числа вытяжных укрытий. Если укрытие исключают, то ответвление следует перекрыть, предусмотрев в заслонке приток достаточного количества воздуха для поддержания минимальной скорости в главном воздуховоде.
Если требуются дополнительные укрытия в других точках системы, то для возможности осуществить это следует проверить схему аспирационной сети; при внесении изменений в схему может быть необходимой корректировка частоты вращения вентилятора и мощности электродвигателя для того, чтобы сохранить соответствующие условия аспирации в первоначально установленных зонах.
Вентиляторы
Вентилятор создает необходимое разрежение в воздуховодах и укрытиях, обеспечивая направление воздушного потока внутрь укрытия, захватывающего частицы пыли. Это разрежение необходимо поддерживать для удовлетворительной работы системы. Вентиляторы следует выбирать так, чтобы обеспечить давление, требующееся для нормальной работы фильтра и системы воздуховодов. При выборе вентилятора важно располагать следующей информацией: необходимая производительность, статическое давление вентилятора, характеристики транспортируемых частиц пыли, требуемая эффективность и ограничения пространства и шума.
Необходимое давление вентилятора будет возрастать по мере загрязнения фильтровальной ткани. Оно изменяется в зависимости от размера фильтра, вида и количества пыли. Основной проблемой является понимание этого ухудшения условий и прогнозирование его с точки зрения подбора вентилятора для поддержания соответствующей аспирации на предприятии. Скоростной напор представляет собой давление в направлении потока, необходимое для того, чтобы вызвать перемещение с данной скоростью текучей среды, находящейся в покое.
Имеется несколько конструкций вентиляторов. При выборе вентилятора следует проконсультироваться с различными производителями. Вентиляторы можно разделить на две группы:
осевые—дисковые, пропеллерные и лопастные;
центробежные — с прямыми или радиальными лопатками, изогнутыми вперед или назад.
Наиболее распространенными типами вентиляторов являются самоочищающиеся центробежные радиальные вентиляторы и вентиляторы с загнутыми назад лопатками.
С целью уменьшения вибрации вентилятор должен быть смонтирован на прочном фундаменте или жестко соединен с рамой. Необходимо также обеспечить прочное крепление рабочего колеса к валу, хорошую балансировку и надлежащую соосность валов вентилятора и электродвигателя. Вентиляторы рекомендуется устанавливать на выходной стороне фильтра, а не у воздуховода перед фильтром, или сбоку от фильтра, чтобы вентилятор перемещал поток очищенного воздуха. Вентиляторы, установленные до циклона, на неочищенном воздухе, быстро изнашиваются, потому что в воздушном потоке присутствует пыль или зерно.
Избыточный износ лопаток нарушает балансировку вентилятора, что проявляется в чрезмерной вибрации и снижении эффективности работы. Повреждение ротора вентилятора может вызвать износ подшипников, перегрев и появление искр, захватываемых воздушным потоком в аспирационную систему.
Выгрузка пыли
На этапе проектирования предприятия необходимо внимательно изучить метод транспортировки пыли и ее хранения. В зависимости от расположения фильтров или циклонов существует много способов транспортировки пыли, например, самотеки, винтовые конвейеры, нории и пневматические системы. Соответствующие самотеки должны идти от каждого пылеотделителя или шлюзового затвора вниз к зерновому потоку или пылесборнику.
Самотек для транспортирования пыли предпочтительно должен быть бесшовным, соответствующего диаметра и наклонен под минимальным углом 60°.
Самотеки не должны иметь внутренних заусенцев, неравномерностей поверхности или выступов, а самотекам с внутренними швами должно быть уделено особое внимание с точки зрения устранения шероховатости во всех точках. Над каждой точкой выгрузки пыли должны быть установлены в самотеках прозрачные вставки из плексигласа и пыленепроницаемые заслонки, управляемые вручную, обеспечивающие простой контроль и ремонт.
При возврате пыли в зерновой поток она должна транспортироваться по возможности дальше вниз от точки ее выделения. Пыль нельзя вводить в зоны турбулентного потока, например, в нории или на незагруженную ветвь транспортера. Имеется несколько зон, куда возвращать пыль, по-видимому, наиболее практично и безопасно, например, в том месте, где зерно выходит из здания силоса. Повторная загрузка пыли в зерновой поток в этом удаленном и обычно открытом месте будет оказывать незначительное влияние на общую безопасность здания.
Имеется определенное сомнение относительно того, надо ли пыль, выделенную в матерчатом фильтре, хранить или снова вводить в зерновой поток. Пыль, выделяемая матерчатым фильтром, подсушивается в фильтре, что делает ее очень огнеопасной. При возврате в зерновой поток более мелких и сухих частиц пыли потенциальная возможность взрыва пыли значительно возрастает. Некоторые эксперты по безопасности полагают, что выделенная пыль не должна возвращаться в зерновой поток, ее следует транспортировать в специальный бункер, установленный снаружи на безопасном расстоянии от зернохранилища.
При пневмотранспортировании пыли в бункер необходимо в его верхней части устанавливать фильтрующий воздушный клапан, через который выходит транспортирующий воздух.
Бункера для хранения пыли должны быть круглой формы со специально сконструированными выпускными воронками, способствующими свободному истечению пыли и по возможности предотвращению сводообразования материала в бункере.