Оптимизированный подход к улавливанию пыли в зерновых элеваторах и терминалах

Авторы: Джерониме (Geronime)/Бостон (Boston)/Макговерн (McGovern)/Абельсон (Abelson)

В США ежегодно производится и проходит через системы перегрузки более 660 млн тонн (18 млрд бушелей) зерна. Способность США обеспечить собственное население продовольствием, животноводство — кормами, а машины — биотопливом и экспортировать избыточное зерно на развивающиеся рынки является предметом национальной гордости и силы.  Инфраструктура, предназначенная для перемещения зерна из одной точки в другую, включает в себя небольшие местные элеваторы, большие элеваторы, крупные зерновые терминалы, грузовые автомобили, поезда, баржи и морские суда для грузоперевозок.  И каждый раз, когда зерно перегружается из одной такой точки в другую, образуется пыль.  Пыль, которую необходимо контролировать, улавливать и удерживать. 

Тенденции

Существует ряд тенденций, влияющих на стратегии улавливания пыли в зерновой промышленности. 

Первым в их списке является тот факт, что большинство существующих зерноперерабатывающих предприятий эксплуатируется уже почти тридцать лет — они были построены в 1980-х годах.   Тридцать лет спустя США пытаются обработать вдвое больше зерна с помощью тех же основных средств, что и раньше, вследствие чего создается большой и продолжающий расти спрос на внедрение технологических решений, которые увеличивали бы время безотказной работы и повышали надежность оборудования.  По мере возможности желательно избегать строительства новых объектов инфраструктуры там, где удовлетворить потребности в мощностях позволит усовершенствование существующих объектов.

Когда простых улучшений недостаточно, более существенные инвестиции делаются в оживление устаревших объектов путем их модернизации, расширения или даже строительства новых предприятий.  Вместе с новыми инвестициями появляется новый акцент на совершенствование процессов с целью исключения потоков отходов, улучшения качества продукции и повышения энергоэффективности.  Задача состоит не в банальной замене устаревшей инфраструктуры, а в ее улучшении.

Конкуренция между компаниями по торговле зерном тоже стимулирует необходимость более заметного улучшения существующих мощностей. На реке Колумбия, где близится к завершению сооружение первого нового за последние 30 лет терминала по экспорту зерна, несколько близлежащих зерновых терминалов уже пущены в эксплуатацию или вскоре приступят к реализации проектов, направленных на увеличение их мощностей и повышение эффективности переработки зерна. Без этих инвестиций новый терминал имел бы заметное рыночное преимущество по сравнению с существующими терминалами и, несомненно, мог бы использовать это преимущество для захвата доли рынка.

Еще одна тенденция — это повышенное внимание к вопросам выбросов пыли.  Хотя федеральные правила, регламентирующие выбросы зерновой пыли, во многих частях страны не претерпели существенных изменений, в отдельных регионах (например, на Западном побережье) нормы выбросов становятся строже, а контроль за их соблюдением усиливается.  Даже там, где регламентируемые уровни вредных выбросов не изменились, эти выбросы по-прежнему остаются проблемой из-за распространения жилой застройки.  По мере все более близкого соседства с зерноперерабатывающими предприятиями общие допуски по содержанию вредных выбросов пыли сокращаются, в связи с чем эти предприятия должны строже следить за своими выбросами.

Наконец, местные и ожидающие принятия федеральные правила, касающиеся борьбы с горючей пылью, могут существенно отличаться от оптимальных методов, применявшихся в прошлом.  Вопрос улавливания пыли становится для зерноперерабатывающих предприятий более важным, чем когда-либо раньше, поскольку они стремятся соблюдать ожидающие принятия в скором времени нормы Управления по охране труда и производственной санитарии США (OSHA), направленные на предотвращение катастрофических инцидентов с возгоранием горючей пыли.

Подытоживая сказанное, можно отметить следующие основные тенденции, которые влияют на стратегии улавливания пыли в зерновой промышленности:

• Увеличение объемов пропускаемого материала
• Защита конкурентоспособности на рынке
• Увеличение времени безотказной работы и повышение надежности оборудования
• Желание исключить потоки отходов и повысить качество продукции
• Концентрация на энергоэффективности как источнике увеличения прибыли
• Необходимость уменьшить выбросы пыли, чтобы соответствовать более строгим стандартам и решить проблемы с наступлением жилой застройки
• Ожидаемое принятие правил борьбы с горючей пылью

Новые решения по борьбе с пылью

Поскольку отраслевые тенденции заставляют зерноперерабатывающие предприятия рассматривать борьбу с пылью как неотъемлемую часть их деятельности, отрасль, занимающаяся улавливанием пыли, продолжает предлагать решения для удовлетворения этих требований.  Если одни компании применяют решения, которые следуют методам и подходам вековой давности, то другие разрабатывают новые и более эффективные решения, удовлетворяющие новым требованиям.

Одним из инновационных подходов к борьбе пылью является ее улавливание и контроль в месте образования, т. е. рядом с источником пыли. Улавливание и контроль пыли у ее источника обеспечивает ряд преимуществ, включая перечисленные далее.

Сокращение или исключение потоков отходов.  Когда задержанная пыль удерживается в рамках процесса, являющегося причиной ее образования, она остается частью потока продукта, приносящего доход.  Вместо превращения части продукта в кучу бесполезной пыли, она остается частью потока продукта, имеющей экономическую ценность.

Оборудование для сокращения или исключения потоков отходов.  Когда пыль, образующаяся при осуществлении процесса, отделяется от исходного технологического потока, предприятию требуется отдельное оборудование для ее транспортировки и переработки. Удержание пыли в рамках потока продукта сводит к минимуму затраты и потребности в техобслуживании дополнительного транспортировочного оборудования.

Минимизация протяженности воздуховодов.  Для перемещения загрязненного воздуха по длинным воздуховодам требуется огромное количество энергии.  Установка пылесборников в точках использования материала, т. е. ближе к месту образования пыли, позволяет минимизировать количество необходимых и отказаться от использования ненужных воздуховодов, что обеспечивает экономию электроэнергии.

Снижение потребности в техобслуживании воздуховодов.  Минимизация протяженности воздуховодов способствует снижению затрат на их техобслуживание, устранению потерь воздуха из-за его утечек из системы воздуховодов и исключению затрат на дорогостоящую облицовку воздуховодов.

Упрощенная установка.  Меньшая протяженность воздуховодов означает также более простой и легкий монтаж пылеуловительного оборудования.  Меньшие размеры и вес пылесборников означают меньший объем вспомогательной инфраструктуры на тех зерноперерабатывающих предприятиях, где пылесборники часто устанавливаются не на земле.

Увеличение времени безотказной работы и повышение надежности системы в целом.  При централизованном подходе к улавливанию пыли для проведения техобслуживания или устранения неисправности системы улавливания пыли требует останова вся система удаления и переработки пыли, а часто даже все зерноперерабатывающее предприятие.  В случае же с пылесборниками, устанавливаемыми в точке использования, когда отдельный участок процесса отключается на период техобслуживания, вся остальная часть системы продолжает работать.  Это обеспечивает системе необходимый уровень избыточности, результатом чего является увеличение времени безотказной работы предприятия. Далее перечислен также ряд и других потенциальных преимуществ пылесборников, устанавливаемых в точках использования.

• Минимальное сокращение времени безотказной работы по причине обслуживания: минимизируется время простоя, обеспечивая повышенную гибкость при планировании техобслуживания (продолжительность цикла — всего 20 минут вместо 4–8 часов); характеристики конструкции системы способствуют упрощению и ускорению процедур техобслуживания.
• В системах, установленных по месту, сводятся к минимуму нежелательные последствия для их общей работоспособности, когда возникает проблема только с одним компонентом.
• Системы, установленные по месту, способствуют оптимизации потребления электроэнергии, которая используется, только когда это необходимо для удаления пыли в соответствующей зоне.  Такой подход исключает непроизводительный расход энергии на отвод воздуха из неработающих зон.
• Эти технологии обеспечивают продление срока службы фильтров, снижая необходимую частоту их техобслуживания.

Для работы инновационных решений по борьбе с пылью, устанавливаемых в точках использования, требуются фильтрующие компоненты, занимающие очень мало места, но отличающиеся надежными рабочими показателями и рассчитанные на фильтрацию как умеренных, так и больших объемов воздуха.  Традиционные рукавные и картриджные пылесборники, как правило, либо слишком велики для установки в месте использования, либо — при уменьшении размеров по месту — не справляются с обработкой необходимых объемов воздуха.

Установки, появившиеся на рынке сравнительно недавно, такие как пылесборник Donaldson®Torit® PowerCore® серии CP, прекрасно работают в качестве улавливателей, устанавливаемых в точке использования, то есть у источника пыли.  Будучи небольшим, легким и простым в обслуживании пылесборником, способным обрабатывать необходимый объем воздуха, он обладает явными преимуществами по сравнению с более типичными рукавными технологиями, применяемыми на протяжении уже более 40 лет.

Подобные ему установки позволяют улавливать материалы у источника их образования и бороться с пылью при более эффективном контроле инвестиций, направляемых на снижение энергозатрат. Пылесборники, устанавливаемые  в точках использования, требуют меньшего объема воздуха, необходимого для борьбы с пылью, менее мощного оборудования и помогают минимизировать эксплуатационные расходы на электроэнергию.  Благодаря меньшим размерам и низкому профилю пылесборники Torit PowerCore CP можно установить в новых производственных помещениях сразу в нескольких местах, а именно рядом с источниками пыли, а на уже существующих объектах — на небольших свободных участках (это позволяют сделать его меньшие габариты), чтобы решить проблемы с неблагоприятным воздействием пыли.

Новые опции фильтрующих материалов

Обычные фильтрующие материалы для рукавных фильтров всегда демонстрировали в целом более низкую эффективность по сравнению с более новыми опциями фильтрующих материалов, которые теперь могут помочь предприятиям соблюдать требования по сокращению вредных выбросов и справиться с проблемой наступления жилой застройки.

Десятилетиями нановолоконные фильтрующие материалы, используемые в пылесборниках картриджного типа, обеспечивают повышенный уровень эффективности процессов, в которых они применяются; однако картриджные пылесборники не совсем подходят для большинства операций по обработке зерна, поэтому эти эффективные фильтрующие материалы не нашли широкого применения в данной отрасли.  С выходом Torit PowerCore серии CP более эффективный фильтрующий материал Ultra-Web® теперь может использоваться и в зерновой промышленности.  Испытания показали, что применение нановолоконного фильтрующего материала Ultra-Web® позволяет уменьшить количество вредных выбросов на 78 %.  Фильтрующий материал Ultra-Web®, применяемый в пылесборнике Torit PowerCore серии CP, действительно представляют собой лучшую из всех доступных технологию борьбы с пылью в зерновой промышленности.

Если у предприятия нет возможности заменить централизованные пылесборники, то другой стратегией, помогающей решить некоторые проблемы зерноперерабатывающих предприятий, является замена фильтрующего материала, используемого в имеющихся пылесборниках, на более современный.  Рукавные фильтры Dura-Life® служат в 2–3 раза дольше стандартных и обеспечивают как экономию энергии, так и меньшее количество вредных выбросов.  Другим вариантом является замена стандартных рукавных фильтров гофрированными.  При установке в существующие рукавные пылесборники гофрированные рукавные фильтры Ultra-Web SB дольше и эффективнее работают и обеспечивают сокращение затрат.  Гофрированные рукавные фильтры могут помочь решить проблемы их абразивного повреждения, а за счет увеличения площади фильтрующего материала позволяют пропускать через пылесборник больше воздуха.