Пыль бывает разной
Зерновой комплекс в России активно развивается, но у этого есть обратная сторона.
«Чем больше зерна производим и перерабатываем, тем больше пыли получаем, — говорит Ирина Нестеренко. — И это создает три группы проблем: промышленная безопасность, экономика и экология».
Зерновая пыль неоднородна. Ее классифицируют по двум признакам.
Первый — ценность, или зольность. Здесь пыль делят на черную, серую и белую.
«Белая пыль — это практически мука, ее хорошо бы вернуть в производство, — объясняет ученая. — Черная — технический мусор, минеральные примеси, ей дорога на утилизацию».
Второй признак — размер частиц: крупная, средняя, мелкая.
«Мелкодисперсная пыль одновременно самая ценная и самая опасная, — говорит исследователь. — Ценная, потому что это чистая органика. Опасная — по той же причине. Она взрывоопасна».
Чтобы пыль взорвалась, нужны два фактора: размер частиц и состав.
«Чем меньше частицы, тем выше взрывоопасность, — объясняет Ирина Нестеренко. — Минеральные примеси ее снижают, органические — увеличивают».
Самые опасные зоны на производстве — размольные отделения мельниц, шелушильные и выбойные отделения крупозаводов, комбикормовые заводы. Точнее, там, где зерно дробят и перемалывают, пыли всегда много.
«Если нет нормального контроля, это не только потери сырья, — говорит исследователь. — Это угроза взрывов».
Как борются с пылью
Подходы к локализации пыли в разных странах отличаются.
В России применяют классический метод — аспирационные установки. Они создают разрежение в оборудовании, чтобы пыль не вылетала в рабочую зону. Пыль засасывается в трубы и не попадает в цех. Но дальше она, как правило, утилизируется.
«Возврат пыли в производство ограничен, — уточняет ученая. — Боятся ухудшить качество продукта».
В США тоже используют аспирацию, но точечно — в зонах высокого риска взрывов. Например, есть рекомендации обеспыливать ковшовые подъемники для зерна. Но есть отличие.
«Мы создаем разрежение, чтобы пыль не выходила из оборудования, — объясняет Ирина Нестеренко. — А американцы снижают концентрацию. Удаляют пыль из самого оборудования. И используют подпор воздуха в помещениях с транспортными системами. Давление в цехе чуть выше, и пыль просто не может вырваться наружу».
Еще американцы применяют пылеподавление маслом, водой и туманом. Это работает на элеваторах и приемных предприятиях, где пыли особенно много.
В Европе сделали ставку на системность. Они делят помещения на зоны по степени взрывоопасности, ставят системы локализации взрыва и активно используют вакуумную уборку — пыль собирают с поверхностей оборудования и помещений, не давая ей накапливаться.
Локальные фильтры
Общий тренд — локальные фильтры. Это устройства, которые ставятся прямо на источник пыли, улавливая ее на месте.
«Плюсы понятны: высокая степень очистки, экономичность, простая установка», — перечисляет исследователь.
Но есть и минусы, о которых говорят не так часто.
«Узкий типоразмерный ряд по объемам воздуха, — продолжает она. — Подобрать фильтр под конкретное оборудование бывает сложно. Еще риск нарушения технологии: если оборудование с регулируемым воздушным потоком, вмешательство может сбить настройки. И проблема с возвратом черной пыли — если ошибиться и вернуть не ту фракцию, качество продукта упадет».
Локальные фильтры хороши, но только для ограниченного круга задач. Универсальным решением их не назовешь.
Что предлагают ученые АлтГТУ
Альтернатива, над которой работает Ирина Нестеренко с коллегами, называется «центробежный локализатор». Устройство монтируется во входной коллектор аспирационной сети.
«Его задача — фракционировать пылевоздушную смесь, — объясняет исследователь, — разделять пыль на фракции прямо в потоке. Ценные — возвращать в производство, остальное — отправлять дальше на утилизацию».
За счет этого снижается нагрузка на пылеотделители и общая концентрация пыли в сети, а значит, повышается взрывобезопасность.
«Преимущество в том, что не нужен сжатый воздух, не надо отводить очищенный воздух за пределы помещения, — говорит Ирина Нестеренко. — Проще обслуживание и документооборот. Устройство встраивается в существующую сеть без кардинальной перестройки линий и минимально влияет на технологический процесс».
Работа заключается в том, что пылевоздушная смесь попадает в локализатор. За счет центробежных сил частицы разделяются. Крупные и ценные фракции можно направить обратно в оборудование, если технология позволяет, либо в другой производственный процесс. Остальное уходит в аспирационную сеть и дальше на утилизацию.
Что нужно для внедрения
Чтобы устройство заработало на реальных производствах, нужно решить пять задач, говорит аспирант.
Первая — конструктивная. Локализатор должен создавать минимальное сопротивление воздушному потоку, чтобы не снижать производительность системы. Внутри и на входе не должны скапливаться частицы. Устройство должно быть совместимо с существующими коллекторами.
Вторая — исследовательская. Нужны эксперименты на разных типах производств, компьютерное моделирование, методика подбора и расчета для различного оборудования.
Третья — нормативная. Любые изменения надо согласовывать с требованиями промышленной безопасности и вносить в документацию.
Четвертая — экономическая. Возврат ценных фракций пыли в производство, сокращение затрат на утилизацию, повышение выхода готовой продукции.
Пятая — экологическая и социальная. Снижение концентрации взрывоопасной пыли в помещениях, уменьшение риска взрывов, соблюдение экологических нормативов по выбросам, улучшение условий труда.
«Устройство можно внедрять на различном оборудовании — от элеваторов до мельниц, — говорит Ирина Нестеренко. — Это достаточно универсальное решение».
Что в итоге
Проблема зерновой пыли требует комплексного подхода. Нельзя решать только вопросы безопасности, игнорируя экономику и экологию. Нужно учитывать все три аспекта.
«Центробежный локализатор, над которым мы работаем, — это перспективное решение, — говорит Ирина Нестеренко. — Он позволяет эффективно разделять пылевоздушную смесь, встраиваться в существующие сети, повышать экономическую эффективность и уровень безопасности».
