Воздух, выбрасываемый вентиляторами семяочистительных машин, аспирационных установок и ряда других машин на маслозаводах, содержит значительное количество минеральной и органической пыли или других отходов. Поэтому, пыльный воздух перед выбросом его в атмосферу должен обязательно подвергаться очистке. Кроме того, воздух, выбрасываемый при аспирации машин, рушально-веечных цехов, содержит мелкие частицы оболочек семян и масличную пыль.
Улавливание масличной пыли и возврат ее в производство наряду с улучшением санитарного состояния предприятия преследует цель сокращения потерь маслосодержащих полупродуктов и в конечном итоге готовой продукции-масла. Следовательно, очистка воздуха на маслозаводах преследует не только санитарно-гигиенические, но и технологические цели.
Для очистки воздуха в промышленности используются. следующие основные методы отделения пыли:
1) под действием сил тяжести в различного вида пылевых осадительных камерах;
2) под действием центробежной силы в аппаратах, называемых циклонами;
3) под действием сил инерции в инерционных пылеотделителях;
4) путем фильтрации запыленного воздуха через ткани, сетки, сыпучие материалы и т.д.
5) путем осаждения ее на шероховатых или липких поверхностях, в лабиринтных, висциновых и других фильтрах;
6) путем промывки запыленного воздуха водой или паром;
7) в электрическом поле путем сообщения пылинкам электрического заряда и перемещения их к противоположно заряженному осаждающему электроду.
На предприятиях маслодобывающей промышленности, а также на заготовительных элеваторах и мельницах для очистки воздуха от пыли применяются почти исключительно второй и четвертый из перечисленных методов пылезадержания.
Общая оценка эффективности работы того или иного пылеотделительного устройства определяется коэффициентом пылезадержания ηп, т.е. отношением количества отделенной пыли к количеству пыли, поступившей с воздухом:
где d1, - содержание пыли в воздухе до пылеотделителя, г/м3; d2 - содержание пыли в воздухе после пылеотделителя, г/м3.
Величину ηп выражают в долях единицы или в процентах. Необходимо отметить, что оценка эффективности работы пылеотделительного устройства по величине ηп - маловыразительна,. так как с точки зрения санитарно-гигиенических условий имеет значение не количество задержанной пыли ηп, а количество пропущенной, т.е.1 - ηп. Поэтому, если одна установка имеет ηп =: 0,96 (задерживает 96% пыли), а другая ηп =0,98 (задерживает 98% пыли), то действительная эффективность работы второй установки больше первой не на 2%, а в (100-96) / (100-98) - 2 раза, так как вторая пропускает пыли вдвое меньше, чем первая.
Помимо оценки работы пылеотделительного устройства по величине 1 - ηп, т.е. с технологической точки зрения, при выборе того или иного пылеотделителя необходимо учитывать его сопротивление, обусловливающее энергетические затраты на процесс пылеотделения, а также габаритные размеры, стоимость, удобство обслуживания и т.д.
. К числу пылеотделительных устройств, получивших преимущественное распространение на маслодобывающих предприятиях, следует отнести центробежные пылеотделители - циклоны и рукавные фильтры.
Центробежный пылеотделитель - циклон - представляет собой аппарат (Рис.6 а), корпус которого состоит из металлического цилиндра 3и конуса 5. Внутри между стенкой цилиндра и выхлопной трубой 4создается кольцевое пространство, к которому присоединяется входной патрубок 2.
б
Рисунок 6. Общий вид и устройство циклона ЦОЛ (центробежный отделитель ЛИОТ) (а) и принципиальная схема работы циклона ЦОЛ (б).
Принцип работы циклона (Рис.6 б) заключается в том, что частицы пыли, входящие в циклон вместе с воздухом, отбрасываются центробежной силой, возникающей в потоке воздуха при его вращении, к наружным стенкам цилиндрической и конической части циклона. Здесь частицы пыли теряют скорость и под действием силы тяжести опускаются по стенкам вниз, а обеспыленный в той или иной степени воздух выбрасывается через выхлопную трубу. Собирающаяся в конусе пыль периодически путем открывания заслонки или непрерывно через шлюзовой затвор выводится из циклона в пылесборник.
Циклоны с большей высотой цилиндрической части по отношению к конической получили название циклонов цилиндрического типа, и, наоборот, циклоны с большей высотой конической части - циклонов конического типа.
Коэффициент пылеотделения циклонов ЦОЛ колеблется в зависимости от характера пыли от 70 до 98% (в среднем 90-92%). Очень мелкая и легкая пыль этими циклонами не улавливается; крупная же пыль улавливается полностью. Эффект пылеотделения в циклоне зависит от характеристики частиц пыли, от скорости воздушного потока и от радиуса циклона
Основным недостатком циклона является то, что он не улавливает самой мелкой пыли.
К числу недостатков одиночных циклонов относится увеличение воздухообмена и появление производственных сквозняков в цехах. Корпуса циклонов должны надеть надежное заземление, так как при движении пыли по внутренним стенкам циклона образуется статическое электричество, а наличие достаточно высокого потенциала корпуса может вызвать появление искр и создать определенную угрозу в пожарном отношении. Особенное значение приобретает заземление циклонов на заводах по переработке семян хлопчатника ввиду скопления в них мелкого пуха (линта).
Низкий коэффициент пылеотделения ограничивает применение одиночных большегабаритных циклонов и делает невозможной установку их внутри производственных помещений.
Батарейные циклоны, или мультициклоны, представляют собой комбинацию большого количества параллельно соединенных циклонов (от четырех до нескольких десятков) малого диаметра D = 150-350 мм). Коэффициент пылеотделения батарейных циклонов достигает 97-98% даже при отделении мелкой пыли, поэтому их устанавливают непосредственно в цехах.
К недостаткам батарейных циклонов относится их легкая засоряемость, особенно при наличии волокнистых включений в пылевоздушных смесях.
Матерчатые рукавные, фильтры представляют собой аппараты, в которых запыленный воздух фильтруется через такие специальные ткани, как бязь, фланель, фильтровальное сукно, полушерстяная саржа, бумажная замша и др. Наибольшим коэффициентом пылезадержания обладают шерстяные и полушерстяные ткани, однако в силу их большой стоимости они применяются редко. Ворсистость ткани при прочих равных условиях является положительным фактором. Запыление ткани резко повышает ее сопротивление; при небольшой же степени запыления пылезадержнвающая способность ткани несколько увеличивается. Рукавные фильтры подразделяются по характеру давления, при котором работает фильтрующая ткань, на нагнетательные и всасывающие.
Недостатки нагнетательных фильтров связаны с выводом в производственное помещение воздуха, содержащего некоторое количество пыли, и с несовершенством способа очистки рукавов.
Удельная производительность всасывающих фильтров примерно в 2 раза выше, чем нагнетательных, и составляет около 3 м3/мин на 1 м2 фильтрующей поверхности.
Недостатками всасывающих фильтров являются большие непроизводительные подсосы воздуха, значительное сопротивление и большая стоимость. Однако эти недостатки в значительной мере компенсируются очень высоким коэффициентом очистки воздуха, достигающим 99,5-99,9%даже при отделении мелкой пыли.
На маслозаводах для очистки воздуха от пыли получили распространение только циклоны и рукавные фильтры, причем последние в основном нагнетательные. Однако в технике промышленной вентиляции и очистки воздуха применяются разнообразные пылеотделители, использующие например, инерционные силы твердых частиц, взвешенных в газовой (воздушной) среде. Затем используются различные пористые фильтры из зернистых слоев - гравийные и коксовые, из металлической или древесной стружки, из слоев нитеобразных и листовых материалов: стеклянной ваты, шерсти, шпагата, тонкой проволоки, бумаги. Наконец, применяются электрофильтры, в которых выделение твердых частиц происходит под влиянием электрического поля высокого напряжения на осадительных электродах.
В ряде случаев, когда не требуется возврата в производство улавливаемой пыли, применяются мокрые пылеотделители, задерживающие частицы пыли в результате прилипания их к поверхностям, смачиваемым водой или маслом, либо путем непосредственного соприкосновения их с разбрызгиваемой водой.
Общие схемы извлечения масла прессованием. Краткие теоретические основы процесса отжима масла. Прессование на шнековых прессах непрерывного действия. Принцип работы и общая схема конструкций шнековых прессов и их основных рабочих органов. Факторы влияющие на создание и величину давления в пространстве шнекового пресса
Современное аппаратурное оформление прессового способа производства растительных масел связано с применением шнековых прессов, что позволяет сделать производственный процесс непрерывным. Это дает возможность осуществлять такие многообразные технологические операции, как транспортирование и смешивание различных материалов, отжим, гранулирование и другие.
Исходная мезга представляет собой сыпучий пористый материал. При
всестороннем сжатии под действием прилагаемого давления наблюдается два
тесно связанных между собой процесса:
отделение жидкой части, т.е. масла;
соединение (сплавление) твердых частиц материала с образованием
брикета, т.е. жмыха.
Упрощенная схема процесса извлечения масла (по А.М. Голдовскому) выглядит так:
исходная мезга содержит большое количество масла на поверхности
частиц и внутри их, а сами частицы разделены воздушным пространством;
начинается всестороннее сжатие мезги и деформация частиц;
идет процесс вытеснения воздуха и уменьшение промежутков в слое
между частицами;
начинается выдавливание масла из уменьшающихся промежутков
между частицами;
основное количество масла отжимается при значительном уплотнении
частиц в результате их деформации и соединения;
при резком уменьшении поперечного сечения оставшихся каналов (промежутков) между частицами, когда на сближенных поверхностях остаются мономолекулярные слои масла, отжим прекращается.
Образование брикета жмыха:
отдельные частицы мезги сближаются, между ними уменьшаются промежутки;
частицы соприкасаются и давят друг на друга, что способствует их деформации и их соединению в местах разрыва масляных пленок;
наступает период, когда мезга ведет себя не как сыпучее вещество, а как целое пластичное тело;
при повышении давления соединение частиц приводит к образованию брикета жмыха.
Остаточная масличность жмыха складывается из капсулированного в отдельных участках масла, масла, связанного с внешней поверхностью частиц и внутренней поверхностью трещин, масла, оставшегося в неразрушенных клетках.
В настоящее время применяются шнековые прессы различных конструкций. Но все без исключения шнековые прессы имеют однотипные рабочие органы и общую схему устройства и работы. Основными рабочими органами является шнековый вал и зеерный цилиндр. Конечные продукты процесса прессования есть прессовое масло и жмых.
Основной рабочий орган шнекового пресса - шнековый вал (рис.7), собранный из отдельных витков, насаженных на общий вал. Шаг витков к выходу уменьшается, а диаметр тела витка увеличивается. Такие прессы применяются главным образом для форпрессоваиия. Для окончательного прессования, кроме того, применяются прессы, имеющие постоянный шаг, так как давление на материал в них создается за счет противодавления. Обычно шнековый вал пресса имеет небольшую частоту вращения (от 5 до 30 об/мин); пресс приводится в движение от электродвигателя через редуктор.
Рисунок 7. Принципиальная схема шнекового вала.
Зеерный цилиндр (рис.8), набираемый из сдельных пластин, образует пространство, в котором расположен шнековый вал и осуществляется отжим масла. Внутренняя поверхность зеерного цилиндра с продольными зазорами для стока масла образуют одну из сторон винтового канала. Благодаря уменьшению объема витка материал, находящийся в нем, подвергается сжатию, которое возрастает по мере продвижения материала к выходу. Под воздействием возникающего давления масло отжимается из мезги, проходит через зазоры в зеерном барабане и собирается в соответствующий поддон. Жмых выталкивается из зеера и при выходе из него встречает регулировочное устройство.
Зазоры между зеерными пластинами создаются установкой между ними калибровочных пластинок. Набор пластин выполняется таким образом, что внутренняя поверхность зеерного цилиндра приобретает "заершенность", причем подъем плоскости зеерной пластины, обращенной внутрь цилиндра, направлен в сторону вращения шнекового вала. "Заершенность" предусмотрена с целью увеличения трения прессуемого материала о стенки цилиндра.
Такое устройство цилиндра, винтового вала и правильная подготовка материала обеспечивает эффективную работу пресса.
Рисунок 8. Зеерный цилиндр пресса ФП:
а - разрез зеера в сборе; б - общий вид; в - продольный разрез зеера; г - поперечный разрез по I ступени зеера; д - "заершенность" зеерного цилиндра; е - фигурные ножи.
Зеерный цилиндр, как правило, имеет 4 ступени, которые отличаются диаметром. Шнековый вал делают составным. На вал надеваются кольца с витками или же без них. Обычно таких витков - 8. Эти витки имеют внутренний диаметр, соответствующий ступени зеерного цилиндра.
В некоторых конструкциях предусмотрена подача во внутреннюю полость вала пара или охлаждающей жидкости.
Шнековые прессы характеризуются так называемой величиной геометрической степени сжатия материала, которая представляет собой отношение объемной производительности первого и последнего витков.
Различают так же физическую степень сжатия, которая представляет собой отношение объемов материала поступающего в пресс и выходящего из пресса. Теоретическая (геометрическая) степень сжатия не учитывает механизма продвижения материала через пресс и его физико-механических свойств.
Движущей силой процесса отжима является развиваемое в прессе давление. Глубина отжима зависит от характера нарастания давления, максимального его значения и продолжительности пребывания материала под давлением. Давление, развиваемое в прессе, в свою очередь зависит от свойств готовой мезги.
Мезга, поступающая на прессование, должна иметь: пластичную и упругую структуру, одинаковые размеры, влажность, пластичность всех частиц, одинаковые свойства во всех слоях самих частиц (на поверхности и внутри). Для выполнения этих условий применяют влаготепловую обработку мятки.
По более ранним оценкам разных исследователей в прессах развивается давление до 25 МПа. В более поздних исследованиях были определены значительно меньшие величины давления - 3 - 4 МПа.