2.2 Характеристика шкідливих речовин
Відходами хлібопекарського і макаронного виробництва є пил і крихта. Середній їх вихід становить 0,15 % до маси переробленої сировини – борошна. Ці відходи в основному реалізовуються на корми тваринам. З мірошницького пилу, витрясок і борошняного змету, які використовуються нераціонально, можна отримати кислотний декстрин.
Ще одним видом відходів хлібопекарського виробництва є забруднені органічними рештками стічні води.
Вода є сприятливим середовищем для життєдіяльності мікроорганізмів. Мікроорганізми попадають у водоймища з різними стоками з поверхні ґрунту, з повітря і т. д. Кількість мікроорганізмів у воді залежить від її походження. Більше усього мікроорганізмів в поверхневих водах; у воді з артезіанських свердловин мікроорганізмів незначна кількість, оскільки, проходячи через шари ґрунту, вони затримуються. У проточних водах кількість і склад мікроорганізмів залежать від місцезнаходження на їх берегах населених пунктів і підприємств. У непроточних водах більше усього мікроорганізмів на дні, оскільки там осідають органічні залишки рослин і тварин і створюється сприятливе поживне середовище для розвитку мікробів.
Вода є дуже небезпечним джерелом поширення патогенних мікроорганізмів, особливо під час епідемій холери, черевного тифу, дизентерії і інших кишкових інфекцій.
Головним джерелом бактерійного забруднення водоймищ є стічні води населених пунктів і промислових підприємств, забруднені побутовими і виробничими відходами, а також дощові води, що відносять з повітря і з поверхні ґрунту велику кількість мікроорганізмів. Побутові і виробничі стоки містять велику кількість мікроорганізмів і самі є хорошим середовищем для їх розвитку, тому питанню очищення стічних вод повинна приділятися пильна увага.
Питну воду і очищені стічні води можна знезаражувати шляхом хлорування газоподібним хлором, хлорним вапном або іншими хлорутримуючими з'єднаннями, озонування, опромінення ультрафіолетовими променями.
У хлібопеченні і виробництві борошняних кондитерських виробів вода застосовується для технологічних цілей в процесі приготування тіста, сиропів і інших напівфабрикатів; для господарських потреб (миття сировини, обладнання і приміщень), а також для теплотехнічних цілей (для отримання пари), необхідного для зволоження повітряного середовища в шафах остаточної розстойки і пекарних камерах, для стерилізації обладнання і поживних середовищ і в інших цілях. Вода, що використовується для технологічних цілей в хлібопеченні і виробництві борошняних кондитерських виробів, повинна відповідати вимогам ГОСТ 2874-82. Загальна кількість клітин бактерій – не більше за 100 в 1 мл, бактерій групи кишкової палички – не більше за 3 в 1 л.
На підприємствах хлібопекарської і кондитерської промисловості проводять заходи щодо охорони атмосферного повітря, ґрунтів, водоймищ, надр, рослинного і тваринного світу від виробничих забруднень. Основним джерелом забруднення атмосферного повітря є спалення різного палива. Характер забруднення залежить від виду палива, особливостей горіння і очищення викидів. Шкідливі речовини, що знаходяться в атмосфері, сприяють виникненню у людини гострих респіраторних захворювань [10-12].
На хлібозаводах і кондитерських фабриках для уловлювання дрібнодисперсного борошняного, цукрового і іншого пилу застосовуються рукавні матер'яні фільтри. Запилене повітря просмоктується через тканину рукавів, звільняючись при цьому від механічних домішок, що містяться в йому. Повітря, що викидається в атмосферу не повинне містити пилу більше, ніж встановлено санітарними нормами. У боротьбі за чистоту повітря велике значення мають зелені насадження; вони зменшують його запиленість і знижують концентрацію газоподібних речовин.
У хлібопекарській і кондитерській промисловості вода використовується на різні потреби. Вона входить в рецептуру продукції, використовується для миття сировини, як охолоджувач або прямує для підтримки необхідних санітарно-гігієнічних умов у виробничих приміщеннях і на території підприємства, для отримання пари. Вода, що входить до складу готової продукції, повинна відповідати вимогам ГОСТ 2874-82 «Вода питна. Гігієнічні вимоги і контроль за якістю». Вода, використана на виробничі потреби і що вже відпрацювала, називається стічною. Склад її залежить від виду продукції, що випускається і сировини, що використовується, від технологічних особливостей виробництва і інших чинників. Стічні води діляться на дві групи: нормативно-чисті і забруднені. Нормативно-чисті стічні води містять незначну кількість забруднень і не вимагають очищення. Забруднені стічні води містять забруднення вище за норму і повинні бути обчищені на спеціальних спорудах біологічного очищення.
Ґрунт в зоні розташування хлібозаводів і кондитерських фабрик може бути забруднений відходами виробництва, металевими банками, дерев'яними ящиками, бочками іншою тарою з-під сировини. Ці забруднення можуть привести до порушення санітарного режиму підприємства. Необхідно провести заходи, направлені на скорочення скупчень шкідливих відходів, що забруднюють ґрунт.
При виборі дільниць для будівництва харчових підприємств рекомендується використати малопридатні або непридатні для сільського господарства землі. Це дозволяє зберегти земельні ресурси. Будівництво автомобільних доріг для підприємств харчової промисловості ведуть в обхід сільськогосподарських угідь.
Для поліпшення умов праці і захисту навколишньої території від забруднень підприємства хлібопекарської і кондитерської промисловості відділяються від житлових кварталів санітарно-захисною зоною. Санітарно-захисні зони і території підприємств озеленюють, створюють квітники і газони [13].
3 ПРИРОДООХОРОННІ ТЕХНОЛОГІЇ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ХЛІБОПЕКАРСЬКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ
Широке використання електрофільтрів в різних галузях промисловості привело до створення різних типів і конструкцій апаратів. За розміщенням зон зарядки і осаджування електрофільтри поді-ляються на однозонні та двозонні. В однозонних (рис. 3.1) зони зарядки і осадження суміщені, а в двозонних (рис. 3.2) зарядка проходить в іонізаторі, а осаджування – в осаджувачі.
Двозонні апарати отримали деяке розповсюдження для очищення повітря, яке поступає в лабораторії і цехи, вміст пилу в яких суворо регла-ментується.
Рисунок 3.1 – Конструктивна схема однозонного двопільного електрофільтра: 1 – корпус; 2 – газорозподільна решітка; 3 – система коронувальних електродів; 4 – осаджувальні електроди.
Залежно від направлення газів в активній зоні фільтри поділяються на вертикальні та горизонтальні. За способом видалення осаджених на електродах частинок розрізнюють сухі та мокрі електрофільтри. В сухих електрофільтрах частинки, які осіли на електродах, видаляються за допомогою струшування, а в мокрих – змиваються водою.
Залежно від числа послідовно розташованих систем електродів бувають одно-, дво-, три- і чотирипільні електрофільтри, а залежно від числа паралельно розташованих систем – одно-, дво- і трисекційні. Секції можуть бути розділені глухою перегородкою або тільки на електронних полях. На рис. 3.2 зображений двопільний односекційний електрофільтр. Найрозповсюдженим типом сухих електрофільтрів є багатопільний горизонтальний електрофільтр. Наявність декількох послідовних полів поліпшує умови вловлювання частинок через можливість диференціації електричного режиму і режиму струшування електродів на полях.
До агрегатів живлення відносяться регулятор напруги, підви-щувальний трансформатор і високовольтний випрямляч. Так як ефективність електрофільтра тим вища, чим ближча робоча напруга до пробивної, для забезпечення оптимального режиму апарата необхідно регулювати напругу на електродах, підтримуючи її на максимально високому рівні. Пробивна напруга в електрофільтрі залежить від багатьох факторів (кількості очищуваних газів, їх температури, густини і вологості, концентрації частинок в газах, наявності шару пилу на електродах тощо), тому коливається в значних межах, особливо в сухих електрофільтрах. В зв’язку з цим швидкість і спосіб регулювання напруги чи струму та ступінь автоматизації цього процесу мають першорядне значення.
Рисунок 3.2 – Конструктивна схема двозонного електрофільтра: 1– корпус; 2 – іонізатор; 3 – електроди іонізатора; 4 – осаджувач; 5 – осаджувальні електроди; 6 – коронувальні електроди.
Вертикальні електрофільтри в більшості є однопільними, що значно обмежує їх застосування для сухого пиловловлювання через низьку ефективність.
Мокрі електрофільтри виконують вертикальними однопільними або горизонтальними багатопільними. Електрофільтраційна установка (рис. 3.3) складається з власне елек-трофільтра 7, агрегатів живлення (1, 2 і 3) і систем видалення пилу чи шлаку.
Рисунок 3.3 – Схема електрофільтраційної установки: 1 – регулятор напруги; 2 – підвищувальний трансформатор; 3 – високовольтний випрямляч; 4 – високовольтний, кабель; 5 – заземлення; 6 – ізолятор; 7 – електрофільтр; 8 – осаджувальний електрод; 9 – коронувальний електрод.
Ступінь очищення в електрофільтрі значно залежить від способу і режиму регенерації електродів. В сухих електрофільтрах для видалення пилу з осаджувальних і коронувальних електродів застосовується ударно-молоткова, пружинно-кулачкова, магнітно-імпульсна і вібраційна системи струшування. Для видалення осаджених твердих частинок в мокрих електрофільтрах застосовується періодичне або безперервне промивання електродів подачею на електроди необхідної кількості промивної рідини, яка змиває осаджений пил. В промисловості використовують декілька типових конструкцій сухих і мокрих електрофільтрів, які застосовуються для очищення технологічних викидів.
Електрофільтри серії УГ – уніфіковані горизонтальні сухі загально-промислового призначення. Випускаються трьох габаритів залежно від активної висоти поля: - УГ1 з активною висотою поля 4,2 м; - УГ2 з активною висотою поля 7,5 м; - УГ3 а активною висотою поля 12,2 м.
Електрофільтри першого і другого габаритів мають активну довжину поля 2,5 м, а електрофільтри третього габариту – 4 м. Електрофільтри першого габариту випускаються дво- і трипільними, а другого і третього – три- і чотирипільними. Осаджувальні електроди в електрофільтрах УГ з профільованих тонкостінних широкосмугових елементів відкритого профілю з нижнім молотковим струшуванням.
Коронувальні електроди – рамної конструкції, з боковим підвішен-ням на кварцових опорно-прохідних ізоляторах і молотковим струшу-ванням, Елементи коронувальних електродів голчасті, з стальної штаби з виштампованим вістрям. Корпуси електрофільтрів УГ розраховані на роботу при розрідженні до 3000...4000 Па і заповненні бункерів пилом з насипною масою до 1500 кг/м3.
Електрофільтри серії ЕГА – горизонтальні модифікації А, виготов-ляються в широкому діапазоні типорозмірів з уніфікованими вузлами, що дозволяє забезпечити найкращі техніко-економічні показники установок електрогазоочищення.
Електродна система складена з широкосмугових (ширина елемента 640 мм) елементів відкритого профілю і рамних коронувальних електродів з голчастими елементами. Відстань між однойменними електродами 300 мм. Електрофільтри з числом проходів від 10 до 40 – односекційні, від 48 до 88 – двосекційні.
Умовне позначення типорозміру електрофільтра: Е – електрофільтр; Г – горизонтальний; А – модифікація; числа після букв означають: перше – кількість секцій; друге – число газових проходів; третє – номінальна висота електродів, м; четверте – кількість елементів в осаджувальному електроді; п’яте – кількість електричних полів по довжині електрофільтра.
Електрофільтри серії УВ – уніфіковані вертикальні пластинкові сухі для очищення газів при температурі до 250°С. Мають одне поле активною довжиною 7,4 м і розділені на 1...3 секції.
Основні конструктивні елементи електрофільтрів серії УВ, в тому числі профіль і розміри елементів осаджувальних електродів, коронувальні електроди, вузли механізмів струшування уніфіковані з відповідними елементами електрофільтрів серії УГ.
Електрофільтри серії УВВ – уніфіковані вертикальні пластинкові сухі електрофільтри для вловлювання з газів вугільного пилу при температурі до 130°С.
Особливістю електрофільтрів серії УВВ є те, що через можливе виникнення вибухонебезпеки при накопиченні вугільного пилу корпуси електрофільтрів виконані у вигляді шахти, відкритої в атмосферу. Це запобігає зруйнуванню корпуса при вибухах або спалахах.
Електрофільтри типу С і ПГ – однопільні вертикальні трубчасті електрофільтри в циліндричному корпусі, розраховані на роботу під тиском до 0,03 МПа при температурі до 60°С.
Електрофільтри типу С призначені для вловлювання смоли з газів коксохімічних виробництв і генераторних газів, а електрофільтри типу ПГ – для вловлювання смоли і пилу з генераторних газів або для аналогічних умов.
Осаджувальні електроди виготовляються з стальних труб внутрішнім діаметром від 250 до 260 мм, коронувальні електроди – з ніхромової проволоки діаметром 3 мм.
Система коронувальних електродів підвішується до корпуса на тарілчастих фарфорових ізоляторах, розташованих в обігрівних коробках, струмопідвід в електрофільтр виконаний за допомогою спеціальних про-хідних ізоляторів. Електрофільтри типу ПГ забезпечені системою періодичного промивання, яка складається. з колектора з форсунками, розташованого над активною зоною. В електрофільтрах типу С ця система не передбачена, тому що вловлювана смола стікає з електродів самостійно[14].
Електрофільтри типу ШМК – вертикальні, однопільні, з шестигранними трубчастими осаджувальними електродами, призначені для очищення пічного газу контактного відділення у виробництві сірчаної кислоти від туману сірчаної кислоти, оксидів миш’яку і селену. Апарати розраховані на розрідження до 6 кПа і температуру до 50°С.
Система осаджувальних електродів – пакет виконаних у вигляді сот свинцевих шестигранників, підвішених верхньою частиною до освинцьованої трубної решітки. Коронувальний електрод – освинцьована стальна проволока. Система коронувальних електродів підвішується на фарфорових ізоляторах. Корпус електрофільтра стальний, циліндричний, з кислотно- стійкою футеровкою.
4 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
4.1 Розрахунок і вибір електрофільтрів
Підібрати тип і кількість електрофільтрів за даними каталогу для очищення газів, які відходять від котлоагрегату ПК-10, паропродуктивністю 320 т/год. Топка котла камерна, з сухим шлако-вивантажуванням. Марка спалюваного палива – вугілля донецьке пісне марки Т такого складу, %: вуглецю СP – 70,6; водню HP – 3,4; кисню ОP – 1,9; азоту NP – 1,2; леткої сірки SP – 2,7; мінеральних домішок AP – 15,2; вологи WP – 5,0.
Витрати палива QП = 6,7 кг/с (24т/год), температура газів перед золовловлювачем 150°С, коефіцієнт надмірного повітря в газах перед золовловлювачем
= 1,45; розрідження – 2500Па, необхідна ефективність очищення 
= 98%, атмосферний тиск Ра = 99300 Па.1) Користуючись тепловим розрахунком котельних агрегатів, визначаємо витрати газів, які необхідно очищати. Об’єм димових газів (при н. у.) на 1 кг спалюваного палива
(4.1)де об’єм триатомних газів
(4.2)2) Теоретична кількість сухого повітря, необхідна для повного згоряння палива (при н. у.)
(4.3)3) Теоретичний об’єм азоту
(4.4)4) Теоретичний об’єм водяних парів
(4.5)5) Об’єм водяних парів при коефіцієнті надлишку повітря
= 1,45
(4.6)6) Загальний об’єм димових газів
(4.7)7) Об’ємні витрати димових газів, які проходять через золовловлювач з врахуванням 10% підсмоктування атмосферного повітря
(4.8)8) Концентрація золи в димових газах, які поступають на очищення
(4.9)де
– доля золи, яка виноситься з газами; для пиловугільних топок з сухим шлаковивантажуванням = 0,9.9) Приймаємо швидкість газу в активному перерізі електрофільтра V = 1,8 м/с (VН = 0,6...2,0 м/с). Тоді необхідна площа активного перерізу
(4.10)10) Враховуючи необхідну ефективність очищення газів, розрідження в апараті і площу активного перерізу в даному випадку можна застосувати:
а) два уніфікованих чотирипільних горизонтальних електрофільтри площею активного перерізу 37 м2 кожний марки УГ2-4-37 (питомі витрати електроенергії qe=0,30 кВт на 1000 м3(год. газу);
б) один горизонтальний електрофільтр з уніфікованими вузлами ЕГА 1-30-9-6-3 площею активного перерізу 73,4 м2 (питомі витрати електроенергії qe =0,20 кВт на 1000 м3(год. газу);
в) один уніфікований горизонтальний трисекційний електрофільтр УВ-3х24 площею активного перерізу 72 м2 (питомі витрати електроенергії 0,11 кВТ на 1000 м3/год. газу).
Вибрати газоочисний апарат для вловлювання пилу у відхідних газах при таких даних: вміст твердих частинок в газі при нор-мальних умовах С'=22 г/м3; розрідження в системі Р = 1500 Па; витрати газу QН = 11,3 м3/с; температура газу t= 150°С; динамічна в’язкість при 150ОС
= 22,5∙10-6 Па∙с; ступінь очищення не нижче 
= 95%.Фракційний склад пилу:
| | | | | | | | | ||||||||||||||||||
| | | | | | | | | |
1) При великому вмістові (13%) частинок з розмірами 0...5 мкм і необхідному ступеню очищення (0,95) попередньо вибираємо пиловловлювач класу електрофільтра.
2) При робочій температурі об’ємні витрати газу
(4.11)3) Площа перерізу активної зони для прийнятої (V = 0,8 м/с) швидкості газу
(4.12)де Кз – коефіцієнт запасу, приймається рівним 1,1.
4) Згідно даних таку площу можуть забезпечити одиночні фільтри УГ 2-3-37, ЕГА 1-20-7,6-6-2, або вертикальний фільтр УВ-2хІ6.
Для визначення оптимального варіанту розраховуємо витрати електроенергії для кожного фільтра, використовуючи значення питомих витрат електроенергії. Тоді: для електрофільтра УГ-2-3-37
(4.13)для електрофільтра ЕГА 1-20-7,5-6-2
(4.14)для електрофільтра УВ-2хІ6
(4.15)5) З трьох апаратів за мінімальними енергозатратами вибираємо пиловловлювач УВ-2хІ6 з такими параметрами: L = 7,4 м; B = 0,275 м; l = 0,25 м і R1 = 0,0015 м. Напруга на електродах U = 60 кВ.
6) Відносна густина газу
(4.16)7) Критична напруженість поля
(4.17)8) Критична напруга корони буде рівна
(4.18)9) Лінійна густина струму корони при
(4.19) І К = 2,1∙10-4 м2/(В∙с) – табличне значення для сухого повітря
(4.20)10) Напруженість електричного поля
(4.21)Так, як фактична ефективність очищення більша необхідної (97,74 > 95), то вибраний газоочисний апарат відповідає вимогам до очищення газів.
4.2 Розрахунок магнітного очисного апарата
Розраховуємо основні конструктивні параметри фільтра-осаджувача другої групи (рис. 4.1) продуктивністю Q = 52 м3/год і кількістю каналів n = 6 при напруженості намагнічувального поля Н = 40 кА/м, середній індукції в стружковій насадці В=0,35 Тл і швидкості фільтрування V = 6...8 см/с (250 м/год).
Рисунок 4.1 – Багатополюсний електромагнітний фільтр-осаджувач з накладними осердями:
1 – корпус у вигляді каналів; 2 – електромагнітні котушки;
3 – насадка; 4 – осердя
1. Діаметр каналу знаходимо за формулою:
(4.22)2. Знаходимо намагнічувальну силу котушки:
(кА/м) (4.23)3. Діаметр осердя визначаємо зі співвідношення dc/Dα = (B/Bc)0,4
(4.24)де Вс = (1,2...1,4) Тл – індукція відпаленої низьковуглецевої сталі.
4. Зі співвідношення lс/Dα ≤ 0,05 H/Hc знаходимо довжину осердя
(4.25)де Hc = (І...2) кА/м – напруженість відпаленої низьковуглецевої сталі.
5. Відстань між поясами осердь знаходимо, враховуючи, що
(4.26)
(4.27)Розрахувати основні конструктивні параметри фільтра-осаджувача з зовнішньою намагнічувальною системою з постійних магнітів продуктивністю 510 м3/год, якщо напруженість намагнічувального поля Н = 50 кА/м, середня індукція в насадці В = 0,40 Тл, швидкість фільтрування V = 250 м/год.
1. Виходячи з продуктивності фільтра, приймаємо довжину насадки L = 4 м. Тоді діаметр корпусу буде рівний
.1,33 (м) (4.28)Приймаємо Dα = 1,6 м.
2. Із співвідношення
знаходимо товщину пакета магнітів
0,4 (м) (4.29)де Hд– середнє значення напруженості магнітного поля (для магнітів марки 22 РА 220 Hд = 122 кА/м).
3. Ширину пакета магнітів визначаємо зі співвідношення bм/ Dα ≈ Kф(B/Bд)
(м) (4.30)де Kф = 1...1,5 – коефіцієнт розсіювання магнітного потоку;
Вд – середнє значення індукції (для магнітів марки 22РА220 Вд = 0,18 Тл).
Розрахувати фільтр-осаджувач першої групи для магнітофільтраційного очищення газів об’ємом Q = 15 м3/год при швидкості V = 6…8 см/с (250 м/год) і температурі t = 100 °С.
1. Приймаємо:
- напруженість намагнічувального поля Н =50кА/м;
- довжина насадки (котушки) L = 1 м;
- провід котушки мідний, поперечним перерізом Sпр = 10 мм2;
- коефіцієнт, який враховує заповнення проводом вікна котушки, Ко = 0,5;
- густина струму jc = 2А/мм2.
2. Знаходимо питомий опір проводу при робочій температурі
(4.31)де ρo – питомий опір міді при t=0°С;
α – температурний коефіцієнт опору (для чистих металів α = 1/273).
3. Визначаємо намагнічувальну силу котушки
(4.32)4. Площа вікна намотування буде рівна
(4.33)5. Розраховуємо кількість витків котушки
(4.34)6. Внутрішній діаметр соленоїда знаходимо з найдоцільнішого критерію L/D ≥ 2...3. Тобто
(4.35)Приймаємо D =0,55 м = 550 мм
7. Зовнішній діаметр соленоїда буде рівний
(4.36)8. Визначаємо параметр об’єму котушки
(4.37)9. Знаходимо довжину проводу котушки
(4.38)10. Опір котушки буде рівний
(4.39)11. Знаходимо величину напруги
(4.40)12. Потужність котушки буде рівна
(4.41)13. Знаходимо масу котушки
(4.42)1 2 3 4 5