Pivovarennaya_inzheneria_ / Глава 9

Греющий пар подводят к соответствующему оборудованию варочного цеха 1, 2, 3, теплообменникам 4 для подогрева технологической воды или моющих растворов и бутылкомоечной машине 8, а от них отводят конденсат через конденсатоотводчики 9 в сборник конденсата 13. Кроме того, пар подводят безвозвратно к установке 7 для мойки кегов. Конденсат из сборника 13 насосом 14 подают в парогенератор 16, где конденсат нагревают за счет сжигания природного газа или жидкого топлива. Топочные газы от парогенератора отводят через экономайзер 15 —устройство для утилизации теплоты отводимых газов. Принцип работы экономайзера основан на переносе теплоты от отработанных газов к воде, при этом температура топочных газов снижается с 260–300 °С до 120–130 °С, а вода нагревается до 100 °С. Благодаря экономайзеру КПД парогенератора может быть существенно повышен.

Потери воды в системе пароснабжения восполняют свежей умягченной водой, подаваемой насосом 12 из сборника 11. Умягчение воды осуществляют в установке 10.

К преимуществам закрытой конденсатной системы относят:

•снижение расхода химических реагентов;

•сокращение количества продувок парового котла для удаления шлама;

•уменьшение скорости коррозии;

•отсутствие потерь на расширение пара;

•экономичность за счет снижения затрат на топливо и воду.

Сопоставление основных показателей открытой и закрытой систем циркуляции конденсата приведено в табл. 9.5.

9.6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

На пивоваренном предприятии сжатый воздух применяют в технологических процессах, например для аэрации пивного сусла или при культивировании пивных дрожжей, а также в системах пневмотранспорта и системах пневматического управления. Поэтому пивоваренные производства в своем составе имеют собственную пневмосеть.

Для технологических целей пригоден лишь стерильный воздух, не содержащий масел. Принципиальная схема обеспечения производства сжатым воздухом приведена на рис. 9.9.

Сжатый воздух, получаемый в компрессоре 1, проходит последовательную многостадийную обработку — отделение частиц в фильтре 2 грубой очистки, осушение в адсорберахосушителях 3, отделение органических примесей в угольных фильтрах 4 и тонкую очистку

Рис. 9.9. Принципиальная схема обеспечения производства сжатым воздухом

в фильтре 5. После такой очистки воздух поступает в ресивер 6, из которого распределяется потребителям. Вместимость ресивера должна быть такой, чтобы включение компрессора не было слишком частым. Обычно включение компрессора происходит при падении давления в ресивере на 0,1 МПа.

Бактериальную очистку воздуха осуществляют в локальных стерилизующих фильтрах, смонтированных непосредственно перед потребителем.

От правильного выбора воздушного компрессора зависит экономичность пневмообеспечения пивоваренного предприятия. Так, очень важно установить оптимальное давление сжатого воздуха, поскольку снижение номинального давления на 0,1 МПа позволяет снизить затраты энергии на получение сжатого воздуха примерно на 8%.

Кроме того, экономически целесообразно утилизировать отходящее тепло компрессора. Например, 1 кВт утилизированной теплоты компрессора эквивалентно экономии около 45 л мазута.

9.7. ОБОРУДОВАНИЕ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ТРАНСПОРТА

Промышленный транспорт разделяют на внешний и внутренний.

Внешний транспорт применяют для доставки на предприятия сырья, полуфабрикатов, топлива, основных и вспомогательных материалов для производства и строительства, а также используют для вывоза готовой продукции и отходов. К внешнему транспорту относятся железнодорожный, автомобильный, водный, воздушный, трубопроводный и др.

Внутренний транспорт (внутризаводской) предназначен для перемещения грузов по территории предприятия (межцеховой) и внутри отдельных подразделений в соответствии с принятой технологической схемой (внутрицеховой). Для межцехового и внутрицехового транспортирования используют автомашины, автокары, электрокары, вагонетки, ручные тележки, но чаще всего различные системы механического, пневмо- и гидротранспорта непрерывного действия, поскольку на предприятиях пивобезалкогольной отрасли организованы преимущественно поточные технологические процессы.

В настоящем разделе рассмотрены только системы внутризаводского транспорта.

9.7.1. Физико-механические характеристики транспортируемых грузов

Выбор типа и расчет конструкции транспортирующих систем для перемещения различных грузов зависят от их физико-механических свойств и параметров. Все грузы разделяют на сыпучие, жидкие и штучные. К сыпучим относят зернистые, порошкообразные и кусковые грузы, которые хранят и перемещают насыпью. На предприятиях пивобезалкогольной отрасли промышленности такими грузами, например, являются ячмень, свежепроросший, сухой и дробленый солод, сахар, дробленые несоложеные материалы.

Сыпучие грузы характеризуют формой и размером частиц, влажностью, углом естественного откоса, коэффициентами внутреннего и внешнего трения, абразивностью (истирающей способностью), слеживаемостью (уплотнением), аэродинамическими свойствами (скоростью витания частиц).

Плотность вещества частиц сыпучего груза (кг/м3):

где тг — масса сыпучего груза, кг; Vг — объем, занимаемый грузом, м3.

Угол естественного откоса ϕ представляет собой угол, образованный горизонтальной плоскостью и плоскостью свободного (естественного) откоса сыпучего груза. В расчетах рассматривают углы естественного откоса сыпучего груза в состоянии покоя ϕ и в движении ϕg. Для приближенных расчетов принимают ϕg = 0,7ϕ.

Тангенс угла естественного откоса tg ϕ называют коэффициентом внутреннего трения сыпучего груза, на который влияют многие факторы (влажность материала, температура и пр.).

Коэффициент внешнего трения сыпучего груза о различные материалы (сталь, дерево, резина)

где α — угол трения перемещаемого груза с соприкасаемым материалом.

Скорость витания частиц vч — важнейшая характеристика сыпучего материала, которую необходимо учитывать при расчетах пневмотранспорта. Под скоростью витания частиц понимают такую скорость воздуха в вертикальной трубе, когда частица в этом потоке находится в подвижном равновесии. Зная величину скорости витания материала, можно выбрать оптимальную скорость воздуха в системе пневмотранспорта. Так, для среднезернистого материала с частицами диаметром d, равным 1–10 мм, скорость витания (м/с)

908 ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

динамического сопротивления; Fм — площадь миделевого сечения частицы (проекция тела на поверхность, перпендикулярную к направлению вектора его относительной скорости), м2; ρ — плотность воздуха, кг/м3.

Грузы при движении оказывают истирающее действие на соприкасающиеся с ними поверхности желобов, лотков, лент и т. п. Такая способность перемещаемых грузов называется абразивностью. В пивобезалкогольной промышленности применяют главным образом материалы неабразивные и малоабразивные.

где G — масса свободно насыпанного груза, кг; Gy — масса уплотненного груза, кг. В расчетах принимают а = 1,05–1,52.

В табл. 9.6 приведены физико-механические свойства некоторых видов сыпучего сырья, полуфабрикатов и продуктов пивобезалкогольного производства.

Таблица 9.6

Физико-механические характеристики некоторых транспортируемых материалов

Транспортируемые штучные грузы характеризуют габаритными размерами, формой, массой единичного груза, способом укладки, коэффициентом трения о поверхность и специфическими свойствами; температурой, взрыво- и пожароопасностью, ядовитостью, пылением и др.

Жидкие среды в пивобезалкогольной отрасли промышленности перемещают в значительных количествах как внутри цехов, так и между ними. К этим средам относят жидкие полуфабрикаты пивобезалкогольного производства, воду, затор, сусло, готовую продукцию (пиво, безалкогольные напитки, квас и др.). Чаще всего движение жидкостей осуществляют по трубопроводам с помощью насосов.

9.7.2. Системы механического транспорта

На пивобезалкогольных предприятиях системы механического транспорта применяют для перемещения зерна, солода, сахара, отходов производства, тары, расфасованной готовой продукции и пр. В таких системах непрерывного действия грузонесущие элементы и перемещаемые грузы движутся в одном направлении, а загрузку и выгрузку их осуществляют, как правило, без остановки.

К системам механического транспорта непрерывного действия относят:

•конвейеры — транспортирующие машины, обеспечивающие горизонтальное или наклонное перемещения грузов;

•нории (элеваторы) — транспортирующие машины, обеспечивающие вертикальное перемещение грузов.

Вмеханическом транспорте непрерывного действия грузы перемещаются либо с помощью различных тяговых элементов: лент, цепей, канатов (ленточные и цепные конвейеры, нории), либо без них (винтовые, вибрационные, инерционные, роликовые, гравитационные и другие конвейеры). Во-первых происходит совместное движение тягового органа

иперемещаемого груза; во вторых — поступательное движение груза при вращательном или колебательном движении рабочего органа.

Втранспортирующих машинах, предназначенных для перемещения грузов в грузоносителях (мешках, ящиках, контейнерах, поддонах, различных сосудах), силы инерции, тяжести, давления, вызванные грузом, воспринимаются стенками грузоносителя, а силы, перемещающие грузы, действуют на него (грузоноситель). В системах же, в которых груз перемещается по неподвижным коммуникациям (пневмо- и гидротрубопроводам, желобам), действующие силы (давления, инерции, тяжести перемещаемого груза, аэродинамического сопротивления) передаются от рабочих органов непосредственно грузу.

По назначению транспортирующие системы подразделяют на стационарные, монтируемые на определенном месте, и передвижные, место размещения которых можно менять в зависимости от производственной необходимости.

При подборе транспортирующих систем необходимо учитывать основные параметры: длину и высоту перемещения груза, скорость и грузоподъемность, производительность, расход мощности привода, физико-механические свойства грузов. Оптимальный вариант любых средств механизации погрузочно-разгрузочных работ выбирают на основе детального технико-экономического обоснования, определяющего наименьший срок окупаемости капитальных вложений и получение наибольшего экономического эффекта.

Еще одной важной инженерной задачей солодовенных и пивоваренных производств является обеспечение щадящих условий транспортировки ячменя и солода, при которых

механические воздействия на зерно должны быть минимизированы, чтобы предотвратить или, по крайней мере, уменьшить его истирание и травмирование.

На современных солодовенных и пивоваренных производствах для перемещения зернопродуктов преимущественно применяют средства механического транспорта — ленточные, скребковые и винтовые конвейеры, а также ковшовые нории.

Скорость транспортировки зерна механическим транспортом не должна быть слишком высокой. Рекомендуется обеспечивать следующие скорости перемещения зернопродуктов:

Нория ковшовая. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,0–2,8 м/с Конвейер скребковый. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,3–0,5 м/с Конвейер ленточный . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,6–2,5 м/с Конвейер винтовой (шнек). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,6–0,8 м/с

При выборе вида механического транспорта следует учитывать энергетические показатели на транспортирование зерна. Сравнение энергозатрат при использовании разных видов механического транспорта приведено в табл. 9.7.

Таблица 9.7

Сопоставление энергопотребления на транспортирование зерна различными видами механического транспорта при одинаковой подаче 50 т/ч [7]

9.7.2.1. Ленточные конвейеры

Ленточные конвейеры используют для перемещения сыпучих, кусковых и штучных грузов в горизонтальном и наклонном направлениях. Угол наклона конвейера к горизонту может составлять до 25° и более в зависимости от физических свойств грузов. Ленточные конвейеры бывают стационарные и передвижные. Их широко применяют в промышленности, так как они просты по конструкции, легки и надежны в эксплуатации, экологичны и имеют большой диапазон регулирования производительности.

Ленточный конвейер (рис. 9.10) состоит из бесконечного тягового гибкого органа — резинотканевой ленты, приводного и натяжного барабанов диаметром 400–500 мм, винта натяжения. Верхняя несущая часть ленты, по которой перемещается груз, и холостая нижняя часть располагаются соответственно на опорных вращающихся роликах.

Привод включает в себя электродвигатель, редуктор, ременную, цепную или зубчатую передачи. Все элементы конструкции смонтированы на станине. Диаметр роликов 80–200 мм с шагом размещения их на рабочей ветви 250–350 мм, а на нижней поддерживающей ветви 1000–1500 мм.

В качестве тягового и несущего органа используют текстильные ленты: шерстяные, из хлопчатобумажной нити, пеньковые, прорезиненные и др. Резинотканевые ленты, наиболее

Рис. 9.10. Ленточный конвейер:

1 — барабан приводной; 2 и 4 — ролик опорный верхний и нижний; 3 — лента резинотканевая; 5 — барабан натяжной; 6 — винт натяжной; 7 — станина; 8 — электродвигатель;

9 — редуктор; 10 — передача цепная

часто встречающиеся в производстве, имеют ширину от 300 до 3 000 мм и количество прокладок от 3 до 12. Прокладки для лент высокой прочности изготовляют из нейлона, стекловолокна, капрона, лавсана.

Производительность (кг/ч) горизонтального ленточного конвейера:

• для насыпного груза, перемещаемого сплошным потоком по плоской ленте,

• для насыпного груза, перемещаемого сплошным потоком по желобчатой ленте

где b — ширина ленты, м; v — скорость конвейера, м/с; ρ — насыпная плотность груза, кг/м3;

• для штучных грузов

где т — масса единичного груза, кг; l — расстояние между грузами на ленте, м.

Производительность (кг/ч) ленточного наклонного конвейера уменьшается для насыпного груза

где β — угол наклона конвейера, град.

Для большинства сыпучих грузов скорость ленты составляет 0,75–3,0 м/с, сильносыпучих — 0,75–1,2, штучных — 0,5–1,9 м/с. С увеличением угла наклона конвейера от 5 до 25° скорость ленты уменьшают на 10–40%.

Потребная мощность (кВт) электродвигателя привода ленточного конвейера приближенно составляет

где K1 — коэффициент, зависящий от ширины ленты; v — скорость конвейера, м/с; L, Н — длина конвейера по горизонтали и высота подъема груза, м; K2 — коэффициент, зависящий от длины конвейера; η — КПД привода (η = 0,75–0,8); ± — подъем или опускание груза.

Значения коэффициентов K1 и K2 приведены ниже

9.7.2.2. Цепные конвейеры

Цепные конвейеры применяют для перемещения штучных грузов в виде ящиков, поддонов, коробов и т. п. Часто цепные конвейеры устанавливают для выполнения технологических операций — в машинах для мойки стеклянной тары. Тяговый орган конвейера изготавливают из цепей различной конструкции, натянутых на приводные и ведомые звездочки. Провисание цепей устраняется расположенными под ними направляющими из угловой стали. Конвейер приводится в движение от электродвигателя через цилиндрический или червячный редуктор и зубчатую или цепную передачу. Натяжение цепи обычно осуществляют винтовым устройством.

Цепные конвейеры выпускают двух типов: одно- и двухцепными. Первые оснащены двумя звездочками, соединенными одной цепью, а вторые — двумя парами звездочек и двумя параллельными цепями. Рабочие органы в зависимости от перемещаемого груза разделяют на пластинчатые и скребковые.

Пластинчатые конвейеры используют для перемещения порожних и заполненных бутылок. Пластинчатый конвейер (рис. 9.11) состоит из металлического остова 1, пластинчатой цепи 2, направляющих планок 3, приводной 4 и натяжной 5 станций, стоек 6 и поддерживающих от провисания цепи роликов 7.

При работе конвейера пластины, приваренные к цепи, скользят по направляющим угольникам. Привод осуществляется от электродвигателя через червячный редуктор и зубчатую передачу. На пластинчатых конвейерах возможны повороты на 90–135° с радиусом закругления 1,25–2,5 м. Общая длина конвейера может достигать 30 м. Привод, как правило, обеспечивают набором звездочек, позволяющих изменять скорость от 0,7 до 1,2 м/с.

Пластинчатые конвейеры бывают одно- и многоручьевые. Последние используют для обеспечения повышенной производительности при необходимости перемещения большого количества бутылок, а также в качестве накопителей.

Производительность и мощность привода пластинчатых конвейеров, применяемых в основном для перемещения штучных грузов (ящиков, бутылок и т. п.), рассчитывают так же, как и ленточных конвейеров.

Рис. 9.11. Цепной пластинчатый конвейер

Скребковые конвейеры широко применяют для перемещения сыпучих и пылевидных, а также кусковых материалов (сахара, солода, муки и др.). Скребковые конвейеры бывают открытые (с выносным) и закрытые (с погруженным) тяговыми органами, обычно длиной до 100 м, с желобами шириной от 75 до 750 мм. Подобные конвейеры перемещают груз в горизонтальном, наклонном (до 45°) и вертикальном положениях со скоростью 0,2–1,0 м/с.

Цепной скребковый конвейер (рис. 9.12) с тяговым органом, не погруженным в транспортируемый материал, состоит из приводной 4 и натяжной 1 станций, между которыми расположена тяговая шарнирная цепь 2 с приклепанными к ней скребками 3. Рабочей ветвью может быть как верхняя, так и нижняя (на рисунке показана нижняя). Груз перемещается скребками в желобе 6 и выгружается в разгрузочные отверстия, перекрываемые задвижками 5. Зазор между стенками желоба и скребками не превышает 3–6 мм.

где В — ширина желоба, м; h — высота желоба, м; v — скорость движения цепи, м/с (в зависимости от свойств груза принимают от 0,2 до 1 м/с); Kу — коэффициент, зависящий от угла α наклона конвейера (при α = 0° Kу = 1; при α = 10° Kу = 0,85; при α = 20° Kу = 0,65; при

Ход

Рис. 9.12. Цепной скребковый конвейер:

1 — станция натяжная; 2 — цепь тяговая; 3 — скребок; 4 — станция приводная; 5 — задвижка; 6 — желоб

α = 30° Kу = 0,5); Kз — коэффициент заполнения желоба (Kз = 0,5–0,6); ρ — насыпная плотность груза, кг/м3; Kж — коэффициент отношения ширины к высоте желоба (Kж = 2–4).

где Lг, Н — длина конвейера по горизонтали и высота по вертикали, м; ψ — коэффициент внешнего трения о стенки желоба (см. табл. 9.6); П — производительность конвейеров, кг/с; η — КПД передачи (η = 0,8–0,9).

9.7.2.3. Винтовые конвейеры

Винтовые конвейеры (шнеки) предназначены для горизонтального или наклонного (с углом наклона до 20°) перемещения сыпучих продуктов на относительно небольшие расстояния (до 40 м). Величина подачи винтовых конвейеров может достигать 100 т/ч. Груз, перемещаемый винтом, не вращается вместе с ним, так как этому препятствуют сила тяжести груза и сила трения его о желоб.

Винтовой конвейер (рис. 9.13) представляет собой желобчатый или цилиндрический корпус 8, с противоположных сторон которого расположены загрузочный 5 и разгрузочный 7 патрубки. Внутри корпуса установлен в подшипниковых узлах 2 вал 6 с закрепленными на нем спиральными витками. Диаметр витков может достигать 800 мм, а шаг между ними составляет обычно 0,5–0,8 от диаметра. При длине винтового конвейера более 3 м, во избежание прогиба вала, его дополнительно закрепляют в промежуточных подшипниковых узлах 4. Все подшипники плотно закрыты крышками с лабиринтными устройствами во

Рис. 9.13. Винтовой конвейер