Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Элеваторы, склады, зерносушилки. Учебное пособие
.pdf
затруднены вентилирование, газация зерна. Кроме того, в таких складах можно хранить
только крупные партии зерна, так как перегородки внутри склада выполнить технически
трудно и дорого.
В складах при выгрузке зерна возможно попадание и затем затягивание людей в
выпускную воронку. Поэтом на месте выпуска зерна устанавливают страховочные пружины,
стойки.
Основные элементы склада
Стена. Стена склада проектируется с учетом неравномерного бокового давления
зерна (рис. 57), поэтому ее толщина по высоте не одинакова. При расчете бокового давления
зерна по Кулону учитывают трение зерна о поверхность стены, принимают угол
естественного откоса 25°.
Рис. 55. Загрузка и выгрузка зерна стационарными средствами: а - подвесным
конвейером; б - вращающимся вокруг колонны шнеком; в - поворотными конвейерами
Полы. Полы должны быть достаточной прочности, обеспечивать восприятие
сосредоточенной нагрузки от колес передвижных механизмов, иметь хорошую влагопроницаемость, а также защищать зерно от грызунов.
Рис. 56. Склады с наклонными полами
Рис. 57. Конструкция стены склада (а) и характер изменения давления на нее по
высоте (б): 1 - фундамент; 2 - зуб; 3 - контрфорс; 4 отмостка; 5 - водосточная канава
В современных складах делают асфальтовые полы (толщина слоя 250 - 300 мм),
отметка их должна превышать на 300 мм отметку грунта.
Крыша. Назначение крыши - обеспечить влагонепроницаемость. Она должна быть
прочной, легкой, огнестойкой и малотеплопроводной. Пространство под крышей должно
быть достаточным для размещения конвейера. Угол наклона крыши обычно 26°. Материал,
применяемый для крыш, - шифер, рубероид, листовая сталь.
Прочие виды складов (хранилищ)
Кроме типовых конструкций долговременных складов существуют и оригинальные
61
(рис. 58). На рис. 58, а представлен склад с совмещением элеваторной и складской
емкостями. Зерно из склада может быть подано как на подсилосный конвейер, так и на
транспортеры, расположенные вдоль стен.
Рис. 58. Варианты оригинальных складов: а - совмещение складской и
элеваторной емкости; б - купольное хранилище
В Канаде запатентовано бетонное купольное хранилище (см. рис. 58, б), которое
строят 8 дней. Жидкий бетон и стальную арматуру размещают между двумя мембранами,
затем систему поднимают, используя давление воздуха (когда бетон еще находится в
пластическом состоянии), и придают куполу требуемую форму.
Загружается такое хранилище скребковым конвейером (сверху), выгружается из него
зерно на подземный конвейер вначале самотеком, затем вращающимся по днищу хранилища
винтовым конвейером.
При недостатке вместимости зернохранилищ в период массового поступления зерна
устанавливают временные хранилища, бунты (рис. 59) на специально подготовленных
асфальтовых площадках. Ширина их 7 - 14 м, длина - не более 60 м. Сбоку выполняется
ограждение хлебными щитами, сверху - брезентом, удерживаемым на некотором расстоянии
от поверхности зерна веревками для проветривания. С целью укрытия сухого зерна
допустимо использование полиэтиленовых пленок. При хранении влажного зерна пленку не
применяют, так как под ней конденсируется влага, которая затем стекает и увлажняет зерно.
Рис. 59. Типовой бунт зерна со стенами из хлебных щитов: 1 - брезент; 2 -
веревка; 3 - хлебный щит
За рубежом для временного хранения зерна используют надувную конструкцию с
широким пролетом, поддерживаемую только воздухом. Различают два типа таких хранилищ:
с одной оболочкой, под которую постоянно подается воздух, удерживающий ее над зерном,
и с двойной оболочкой, в пространство между слоями которой нагнетают воздух. Образуется
несущая конструкция.
Получили распространение также хранилища полусферической и
полуцилиндрической формы.
62
Рабочие башни
Кроме транспортирования зерна на склад и из него необходимо осуществлять
операции по его приему, взвешиванию, очистке, сушке, отпуску. С этой целью рядом со
складом строят башни высотой до 25 м (рис. 60). Некоторые башни из-за необходимости
многократного подъема зерна и ограниченной высоты имеют 3 - 4 нории и их возможности
сопоставимы с малым элеватором.
В зависимости от назначения различают следующие основные типы рабочих башен:
ПБ - перегрузочные; ПОБ - приемно-очистительные, РБС – приемно-очистительные,
сушильные; МОБ - молотильно-очистительные; СОБ - сушильно-очистительные.
Как правило, у рабочих башен малая вместимость приемного устройства, поэтому
одновременный прием 2 - 3 партий зерна невозможен.
Рис. 60. Транспортная увязка склада 1 и рабочей башни 2
В некоторых случаях вместо рабочей башни к складу пристраивают мехток типа ЗАВ20 или ЗАВ - 40.
Обычно все склады увязаны между собой нижними и верхними транспортными
галереями.
2.10. Борьба с пылью
В зерновом ворохе, который поступает на элеватор или склад, содержится до 0,3 %
пыли. Помимо этого при транспортировке, очистке, сушке в результате самотека, трения
зерна о рабочие органы, о стены силоса внутреннего трения происходят истирание оболочек
и образование пыли.
К пыли принято относить твердые частицы размерами от 63 мкм (редко от 100 мкм) до
I мкм и менее.
Концентрация пыли в помещении элеватора может быть различной: от 3 - 4 до 100 -
250 г/м3; влажность - обычно меньше 11 %; зольность, то есть доля минеральных (не
горючих веществ), - от 4 до 25 %. Для витания пыли достаточно скорости воздуха 0,1 м/с,
устойчивое витание органической пыли фиксируется при скорости 2,5 м/с, минеральной при 4 м/с. Плотность собранной пыли - около 200 кг/м3.
Отрицательное воздействие пыли
Пыль наносит большой вред организму человека: вызывает химическое,
63
бактериологическое отравление, острые частицы пыли повреждают органы зрения, кожный
Этаж
Концентрация Sп, г/м
3
Весовой
54
Распределительный
87
Головка нории
150
покров, дыхательные пути.
На зерновой пыли (0,3 % от массы) размещается до 12 % всех микроорганизмов.
Зерновая и мучная пыль, проникая в легкие, вызывает профессиональное заболевание
- хронический бронхит. Одно из самых отрицательных качеств пыли - то, что она отличный
источник пожаров и взрывов.
Отсутствие пыли - это не только безопасная, чистая и здоровая атмосфера на рабочем
месте, но и хорошие отношения с соседями.
Для определения важного параметра - концентрации пыли (запыленность) применяют специальный прибор аспиратор (модель 822) (минипылесос).
Продолжительность включения t, мин, аспиратора определяют как
где m - минимально необходимая (значимая) навеска пыли, m = 5...10 мг; S
п
-
предлагаемая величина концентрации пыли в воздухе, мг/м3; Q - расход воздуха при заборе
пробы, Q = 15...25 л/мин.
После включения аспиратора на время t в контролируемой зоне снимают фильтр,
взвешивают его и определяют фактическую концентрацию пыли Sф, мг/м3:
где m1, m2 - масса фильтра соответственно до и после забора пробы воздуха, мг.
При необходимости полученную величину концентрации приводят к стандартному
состоянию воздуха: давление нормальное, температура 20°С, относительная влажность 50 %,
плотность воздуха 1,2 кг/м
3
Предполагаемая величина концентрации пыли Sп, г/м3, на различных этажах элеватора
следующая (табл. 14):
Подсилосный 41
64
Таблица 14
Концентрация пыли на этажах элеватора
Пожаро- и взрывоопасность пыли
Отличие физико-механических свойств любой пыли от свойств твердых веществ, из
которых она образована, - в ее пожаро- и взрывоопасности. Действительно, зерно может
гореть, но, будучи приведенным в пылевидное состояние, оно становится крайне не
огнестойким и взрывоопасным. Резкое возрастание химической активности можно пояснить
на примере: если твердое вещество размерами 1 × 1 × 1 см измельчить до размеров 1 × 1 × 1
мкм (на 1012 частей), то площадь поверхности тела увеличится с 6 см2 до 6 м2, то есть в 1000
раз. Наиболее опасна мелкодисперсная пыль, так как имеет (при той же концентрации)
большую активную поверхность.
Для возбуждения взрыва пыли в замкнутом пространстве (рис. 61, а) необходимо три
условия: концентрация пыли, источник загорания, кислород.
Концентрация пыли, при которой возможно воспламенение, - 7 - 2000 г/мЗ (рис. 62).
Для получения такой концентрации достаточно слоя пыли в 0,5 мм и небольшое движение
воздуха. Наиболее опасна пыль с влажностью менее 11 %, при влажности более 18 % трудно
получить устойчивое горение. Повышенная зольность (более 10 %) снижает
взрывоопасность, так как минеральные частицы пыли не участвуют во взрыво-образовании.
Ветер со скоростью 5 м/с снижает вероятность взрыва в несколько раз из-за увеличения
расстояния между очагами пламени.
Рис. 61. Схема возникновения (а) и распространения (б) взрыва пыли: 1 - волна
пламени;. 2 - тепловая волна; 3 - ударная волна (давление воздуха)
При содержании кислорода воздуха более 11 - 13 % возможно воспламенение и взрыв
(в воздухе 32 % кислорода).
Рис. 62. График вероятности взрыва пыли различной концентрации
Температура воспламенения зерновой пыли от 700 °С и выше Источниками
воспламенения могут быть: искры от электросварки, окурок сигареты, электрический разряд
статического электричества, перегретые электроприборы (двигатель, лампа), подшипники,
нагретые тяговые органы транспортеров, искра от удара ковшей нории о кожух и т. п.
Схема взрыва показана на рис. 61, б. Скорость распространения пламени близка к
скорости звука, продолжительность взрыва 0,2 - 0,25 с, давление взрывной волны может
65
достигнуть 1000 кПа (для разрушения 25-сантиметровой бетонной стены достаточно 10 кПа).
Анализ результатов расследования 100 случаев взрывов пыли в отрасли
хлебопродуктов показывает, что 57 случаев происходят на комбикормовых заводах, складах,
элеваторах для комбикорма, 23 случая - на зерновых элеваторах, 20 случаев - на мельницах.
Наиболее часто взрывы происходят в силосах - 45 %, нориях - 26 %, сушилках - 10 %,
аспирационных системах - 10 %.
Возможно возникновение целой серии взрывов (рис. 63). Взрывная волна, вызывая
движение воздуха, приводит во взвешенное состояние пыль, осевшую в помещениях, внутри
оборудования и силосов, которая затем воспламеняется от волны пламени, прорвавшейся в
замкнутое пространство по транспортным галереям, шахтам норий, лестничным пролетам и
т. п.
Причинами воспламенения пылевоздушной смеси на элеваторах являются:
электросварочные и другие огневые работы (35 %), неисправность электрооборудования,
технологических и транспортных машин (25 %), самовозгорание зерна в силосах (15 %),
нарушение правил сушки (20 %).
Наиболее дешевые способы предотвращения пожара при сварке — это очистка от
пыли сварочного оборудования и мест попадания искры от сварки; недопущение повышения
температуры электродвигателей, подшипников; исключение накопления пыли на
оборудовании и стенах (возможны ряд приемов) (рис. 64).
Довольно сложно изолировать загоревшееся зерно в бункере. При выпуске такого
зерна из бункера образуется большой свод из тлеющего зерна, а последующее его обрушение
вызывает движение пыли в бункере и последующий взрыв, который в свою очередь тоже
может спровоцировать другие взрывы.
Рис. 63. Схема распространения взрыва
Рис.64. Уменьшение мест скопления пыли
Такое зерно следует вначале загасить инертным газом (азот), диоксидом углерода иди
перегретым паром, повышением влажности более 18 %.
Уменьшение запыленности
Пыль переходит во взвешенное состояние либо при движении воздуха относительно
зерна, либо наоборот. Поэтому изначально система транспортирования зерна должна быть
66
герметичной, иметь очень короткие участки свободного падения зерна и небольшую
скорость транспортирования (рис. 65 - 67), минимум перегрузок и изменений направления
движения.
Рис. 65. Распространение пыли в приемном бункере: а - без аспирации; б - с
использованием аспирации; 1 - пластиковый занавес
Возможно предварительное обеспыливание зерна (см. рис. 67). Благодаря этому
уменьшается выделение пыли в последующем.
Борьба с пылью — умело организованное движение воздуха вокруг источников пыли.
Обычно это осуществляется с помощью аспирации. Расход энергии при этом от 0,0035 до 1
кВт на 1000 м
3
. Получили распространение две схемы аспирационной сети (рис. 68).
Компоновку аспирационной сети производят не более чем с одной взрывоопасной машиной
в сети. Бункера для сбора и хранения пыли устанавливают вне помещений (на крыше или
уровне земли), в этом случае ущерб от взрыва будет меньшим
Рис. 66. Примеры уменьшения пылевыделения при загрузке с использованием
труб: гофрированной (а); телескопической (б)
Рис. 67. Предварительное обеспыливание зерна: 1,5 - вентиляторы; 2 - ленточный
конвейер; 3 - камера отбора пыли; 4 - циклон; 6 — нория
Рис. 68. Схема аспирационной сети: а - циклон на линии всасывания; б - циклон
на линии нагнетания
Объем воздуха должен быть в 5 - 10 раз больше объема транспортируемого груза:
минимальные скорости в воздуховодах 18 - 25 м/с.
Аспирация какого-либо оборудования создает вакуум как в самом оборудовании, так и
в помещении, поэтому из оборудования без аспирации пыль будет поступать в помещение.
Чтобы избежать этого, следует обеспечить поступление воздуха в помещение.
Эффективность аспирации оценивается той долей пыли, которая выделяется из
пылевоздушной смеси.
Для пылеулавливания (мокрого и сухого способов) существуют различные
устройства: гравитационные, инерционные, фильтрационные, электрические.
67
Гравитационные — пылеосадочные камеры, дающие 50— 60 %-ую степень очистки
(только крупные частицы) (рис. 69, а).
Рис. 69. Гравитационные (а) и инерционные (б) устройства пылеуловителя
Наиболее распространены инерционные пылеулавливатели - циклоны со степенью
очистки до 99 %, но и здесь частицы пыли менее 5 - 10 мкм не выделяются. В таких
пылеотделителях определенная часть пыли отбрасывается центробежными силами на
поверхность циклона, скатывается вниз, другая часть отделяется в момент изменения
направления движения воздуха, т. е. в момент, когда осуществляется переход из
нисходящего в восходящий поток (рис. 69, б).
Возможна различная (параллельная, последовательная) компоновка циклонов.
Наиболее дорогие - фильтрационные пылеуловители, схема одного из них показана на
рис. 70.
Рис. 70. Рукавный фильтр: 1 - подвод пылевоздушной смеси; 2 - рукава
(фильтры); 3 - механизм встряхивания; 4 - выход очищенного воздуха; 5 - шлюзовый
затвор
68
ГЛАВА 3. ЗЕРНОСУШИЛКИ
3.1. Активное вентилирование зерна
Активное вентилирование - интенсивное принудительное продувание наружного
воздуха через неподвижную насыпь зерна. Это обязательный технологический прием при его
обработке и хранении и в то же время самый дешевый способ охлаждения и консервации
зерна. Все типовые зернохранилища снабжены устройствами для вентилирования зерна.
Необходимость вентилирования зерна может быть вызвана следующим.
Партию зерна (для последующей обработки) формируют из различных хозяйств, при
непостоянных погодных условиях. Поэтому в ней находятся порции различной температуры
и влажности. Вследствие этого происходит перемещение влаги в направлении движения
теплового потока, накапливается конденсат, повышается влажность, увеличивается энергия
дыхания и самосогревания.
Однако и в тех случаях, когда влажность зерновой массы боле менее однородная и
температура ее при закладке примерно одинаковая, все же возникают местное
самосогревание ее и порча (рис. 71). При хранении внешние и верхние слои охлаждаются, а
внутри зерно остается теплым. Воздух опускается вниз, доходит до теплого зерна,
нагревается и затем поднимается вверх. Здесь влага конденсируется, увлажняет , зерно. На
его поверхности в этом месте образуется корка.
Вентилирование зерна резко замедляет биологические процессы, позволяет в 3 - 4 раза
увеличить срок безопасного хранения.
Различают несколько видов вентилирования:
- временная консервация свежеубранного зерна повышенной влажности;
- профилактическая обработка стойкого к хранению зерна;
- охлаждение после сушки; ликвидация самосогревания;
- дегазация загазированного зерна;
- воздушно-тепловой обогрев семян перед посевом.
Продувание зерновой массы сопровождается тепло- и влагообменом между зерном и
воздухом. Причем режимы вентилирования следует подбирать так, чтобы тепло и влага
поглощались из зерна воздухом, двигаясь только в одном направлении. Необходимо
заметить, что для заметного изменения температуры зерновой массы требуется
израсходовать воздуха в несколько десятков раз меньше, чем для существенного изменения
его влажности. Чтобы охладить 1 т зерна требуется 2 тыс. м3 воздуха, а высушить - 100 тыс.
м3 (в 50 раз больше).
69
p
ω
Рис. 71. Конвекция воздуха в складе
Сушка - в десятки раз более энергоемкий процесс, чем вентилирование. Основная цель
вентилирования - охлаждение зерна, которое сопровождается небольшим уменьшением
влажности. Охлаждение зерна, сопровождающееся его увлажнением, недопустимо.
Технология и режимы вентилирования
Влагообмен между зерном и воздухом возможен в том случае, если давление водяных
паров в воздухе над поверхностью зерна будет больше, чем в окружающем воздухе. Зерно
будет подсушиваться до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.
Влажность зерна, соответствующая состоянию равенства давлений паров воды у
поверхности зерна и в воздухе, называется равновесная влажность. Изменение влажности
воздуха со вызовет изменение равновесной влажности
(рис. 72). Зависимости данных
величин, представленные на рисунке, называются изотермой сорбции зерна. Снижение
температуры зерна увеличивает равновесную влажность. Ее следует устанавливать для
наименьшей температуры зернового вороха.
Рис. 72. Изотерма сорбции зерна (пшеницы) при различной температуре
Если исходная влажность зерна больше равновесной, то вентилирование можно
проводить и оно будет эффективно (первое условие).
Таким образом определилось первое условие (режимный параметр) вентилирования
зерна. Последовательность оценки выполнения этого условия такая:
1. Определяется влажность воздуха (относительная). Относительная влажность
воздуха - это отношение количества влаги, которое содержится в 1 м , к его количеству,
которое содержится в 1 м3 при полном его насыщении при тех же температуре и давлении.
Для определения влажности используют психрометры (показания его сухого и мокрого
термометров) и специальные таблицы.
2. Измеряется температура зерна (минимальная) в насыпи.
3. По таблицам находится равновесная влажность зерна.
4. Устанавливается исходная влажность зерновой массы.
5. Сопоставляются исходная и равновесная влажность, делается вывод о возможности
вентилирования зерна.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]