Предприятия

Современные виды систем очистки воздуха от отходов в оборудовании для получения сухого молока

Смаилова А.Т., Жанатбек Б.
В современное время развитие индустриальной базы, в том числе развитие сельского хозяйства и перерабатывающих отраслей, выводит страну на самые передовые границы цивилизации. В частности, производство молочных продуктов является одной из самых оптимальных мер. С этой целью основной задачей является изучение оборудования, используемого в молочной промышленности, и выбор наиболее эффективного. Установки для очистки воздуха в распылительных сушилках не обеспечивают вторичного использования отработанного воздуха. Необходимость очистки воздуха определяется двумя основными факторами: потерей мелких частиц сухого молока в виде остаточного воздуха, возможностью вторичного использования тепла отработанного воздуха. Современные системы очистки воздуха от отходов делятся на влажные системы очистки воздуха и сухие системы очистки воздуха
08.02.2024

Оборудование для производства сухого молока в Каталоге MilkLife.ru


В современное время развитие индустриальной базы, в том числе развитие сельского хозяйства и перерабатывающих отраслей, выводит страну на самые передовые границы цивилизации. В частности, производство молочных продуктов является одной из самых оптимальных мер. С этой целью основной задачей является изучение оборудования, используемого в молочной промышленности, и выбор наиболее эффективного. 

РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШКА МОЛОКА

При производстве сухого молока распылительная сушка является наиболее распространенным методом сушки. Распылительная сушка, несмотря на высокую энергоэффективность, является наиболее надежным и распространенным методом хранения молока, который устраняет необходимость в использовании консервантов. Этот метод обеспечивает очень эффективное хранение самого ценного пищевого сырья. В ближайшем будущем невозможно организовать альтернативные методы сушки распылением. 

С этой целью реализуется программа по оснащению передовым оборудованием предприятий по наиболее полной переработке отечественного сельскохозяйственного сырья, в том числе по совершенствованию и широкому внедрению оборудования в рамках программы сушки молока. 

Большие затраты энергии в процессе производства сухого молока заставляют искать возможности для снижения затрат на энергию. Помимо рационализации способов потребления энергии, необходимо найти эффективные способы использования тепла отработавших хладагентов. 

ПРИНЦИП РАБОТЫ АППАРАТА РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШКИ МОЛОКА

Что касается принципа работы распылительного сушильного оборудования (рисунок 1), то концентрированные молочные продукты попадают в один из двух контейнеров системы доставки продуктов, которые можно смешивать, охлаждать или нагревать. Затем с помощью насоса-дозатора винтового типа жидкий продукт подается по трубе в распылитель, установленный в сушильной камере, и распыляется на жидкие частицы диаметром 10-100 мкм в его объеме. 

Воздух в помещении очищается в фильтре, пар нагревается в нагревателе и подается вентилятором продувки в воздухораспределительное устройство сушильной камеры. В результате взаимодействия организованных нагретых воздушных потоков и распыленного жидкого продукта последний дегидратируется с образованием твердых сухих частиц. Высушенный продукт поступает через канал в четыре циклонные батареи, где порошок и воздух отделяются вместе с отработанным воздухом. Воздух из циклонов подается вытяжной вентиляцией в установку тонкой очистки (остаточное содержание частиц молока менее 15 мг/м3), а затем выбрасывается через всасывающую трубу в очищенную и охлажденную атмосферу. Воздух, выбрасываемый в атмосферу, содержит около 15 мг/м3 - остаточного продукта. Это препятствует повторному использованию вторичного воздуха, тепло которого сохраняется. Очистка отработанного воздуха распылительных сушилок, выбрасываемых в атмосферу, остается нерешенной проблемой и по сей день. 

Есть свои требования касательно очистки воздуха вторичного использования. Необходимость очистки воздуха определяется двумя основными факторами: 

- потеря сухого молока (от 3 до 10 кг/ч и более, в зависимости от типа сушилки); 

- возможность вторичного использования тепла отработанного воздуха (без полной очистки отработанного воздуха применение рекуператоров невозможно). 

СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ПРОИЗВОДСТВУ СУХОГО МОЛОКА

Из всех затрат на производство молочных продуктов эти затраты являются наиболее значимыми. В целях установления экономической целесообразности снижения и устранения потерь применяются системы очистки воздуха. Но большинство оборудовании для производства сухого молока не оснащены такими системами очистки воздуха от остатков сухого молока. 

По конструкции и техническому устройству все современные системы очистки воздуха можно разделить на два основных типа: сухие и мокрые. 

Системы очистки включают: 

- механические сборщики сухих отходов, в которых очистка происходит под действием силы тяжести, эффекта инерции или центробежной силы; 

- электрофильтры, в которых частицы осаждаются путем ионизации газа и остаточного продукта, содержащегося в нем; 

- фильтры из пористых или волокнистых материалов, в которых находятся частицы отходов. 

Системы мокрой очистки включают влажные или гидравлические улавливатели отходов (скрубберы), в которых твердые вещества распыляются и удерживаются текучей жидкостью. 

В зависимости от механизма отделения твердых частиц от воздушного потока используются гравитационные, вращательные, инерционные пылеуловители. 

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ - ЦИКЛОНЫ

Среди механических сухих пылеуловителей наиболее часто используются циклоны. 

При проектировании и размещении систем очистки на предприятиях, производящих сухое молоко, необходимо соблюдать следующие требования: 

- системы очистки (циклоны) устанавливаются между сушилкой и вытяжным вентилятором; фильтры могут быть установлены как между сушилкой и вентилятором, так и за вытяжным вентилятором; 

- конструкция очистных систем должна исключать образование застойных зон и плохо моющихся полостей. Конструкция систем и элементов очистки (насадок и т.д.), применяемых для ее промывки, должна обеспечивать качество санитарной обработки в соответствии с требованиями "Инструкции по мойке и санитарной обработке на предприятиях молочной промышленности; 

- системы очистки должны размещаться на свободных площадках в пределах действующего сушильного оборудования или сушильного цеха;

- конструкция очистных систем должна обеспечивать их стабильную работу, исключая необходимость систематического регулирования, влияющего на процесс сушки, производительность и качество готовой продукции. 

Большинство современных способов очистки не удовлетворяют эти требования.

Рисунок 1-Схема распылительной сушилки 1-приемник первичного продукта, 2-насос, 3-распылитель, 4-сушильное пространство, 5-устройство очистки воздуха, 6, 10-воздушный фильтр, 7-вентилятор, 8-система впуска теплообменника, 9 – нагревательный прибор, 11-установка продувки газа,12 – теплоноситель, 13-циклоны, 14-вентилятор, 15-шлюз, 16-вентиляционная установка, 17- циклоны, 18 - вентиляция по воздуху, 19-фильтр, 20-склад, 21-упаковочная установка, 22- трубопровод, 23-насос, 24-насос подачи в очиститель, 25, 27- фильтр очистки продукта, 26- очиститель, 28-насос подачи продукта.

При очистке остаточные частицы молока, не выделяющиеся под действием механических сил из-за малой массы, контактируют с каплями жидкости в потоке пыли и прилипают к ним. Затем капли жидкости, имеющие довольно большую массу, вместе с прилипшими к ним частицами, отделяются от потока газа под действием как гравитационных, так и центробежных сил. Таким образом, процесс сбора отходов можно разделить на два этапа: совместное движение жидкой пыли в газопылевом потоке и связывание их обоих, а затем удаление частиц отходов. 

МОКРЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СУХОГО МОЛОКА

Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ перед циклонами, электрическими фильтрами и рукавными фильтрами, особенно при очистке влажных газов и ограниченных мастерских: 

- высокая эффективность улавливания частиц отходов; 

- может использоваться для улавливания частиц размером до 0,1 мкм; 

- может использоваться для очистки газов при высоких температурах и влажности. 

В распылительных сушильных установках после стандартной циклонной очистки необходимо оборудовать устройства тонкой очистки воздуха, на которые ставятся следующие обязательные условия: 

- содержание сухого молока, выходящего из системы сбора дополнительной остаточной продукции, не должно превышать 20 мг/м3; 

- гидравлическое сопротивление системы дополнительной очистки не должно превышать нормы. Чтобы вода не снижала производительность сушилки.

Несмотря на то, что разработке эффективной установки по улавливанию влажной пыли уделялось достаточно внимания, создать оборудование, полностью удовлетворяющие всем требованиям, не удалось. 

Скруббер "Вентури" (рисунок 2) эффективно улавливает очень мелкие частицы (в том числе до 2 мкм в диаметре) или туман (размеры частиц 0,2-1,1 мкм). В этом случае до 99% загрязнения может быть удалено из газа. Конструкция скруббера "Вентури" проста (не имеет подвижных частей), но его гидравлическое сопротивление относительно высокое - 1500-1700 Па и более.

Рисунок 2 - Схема скруббера "Вентури": 1-конфузор; 2-горловина; 3-отверстия для введения жидкости; 4-диффузор; 5- циклонный сепаратор; 6 - отстойник; 7-насос.

При разработке установки мокрого пылеуловителя Я9-ОМП-1 (рисунок 3) конструкция скруббера была существенно изменена, что позволило снизить его гидравлическое сопротивление до 350-400 Па. В связи с этим применение установки Я9-ОМП-1 не снижает производительность сушилки. Сушильная установка Я9-ОМП-1 оснащен скруббером мокрого пылеулавливания Я9-ОМП-1. Несмотря на значительные преимущества, скруббер Я9-ОМП-1 не получил широкого распространения в качестве оборудования для переоборудования существующих сушилок, так как имеет большие габариты и достаточную металлическую емкость. В связи с этим одной из наиболее актуальных задач отрасли является создание скруббера, который обладает всеми преимуществами Я9-OMP-1, но имеет значительно меньшие размеры. 

Рисунок 3 - Схема установки мокрого пылеуловителя Я9-ОМП-1: 1-центробежный насос; 2-воздушный сепаратор; 3,5-фильтры; 4-скруббер (установка мокрого пылеуловителя) Я9-ОМП-1.

Из приведенных условий следует, что задача улавливания сухих остатков молока, образующихся в воздухе после циклона, состоит в том, что средний размер частиц отходов составляет 0,8368 мкм по их количеству и 6,824 мкм по массе, то есть в оборудовании для улавливания очень мелких частиц. 

Существующие скрубберы не удовлетворяют указанным условиям, поэтому необходимо искать возможности создания скруббера небольшого диаметра (до 1,6 м) в качестве дополнительной (тонкой) системы очистки воздуха.



Источник: Журнал “Endless light in science”. – 2024. – С. 176-180.