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某小麦淀粉加工车间除尘系统设计及流场分析文献综述

 2020-04-14 19:49:52  

1.目的及意义

加工提取小麦淀粉目前使用最多的就是马廷法,它的是以小麦面粉为原料,在搅合机中加水50~80%,以40转/分的转速使面粉捏合成面团。搅合时间约30分钟,放置30分钟,使面筋膨润而互相粘结,使淀粉易于分离。若添加适量食盐,可改良面筋的品质,而促进其粘结。经干燥后,蛋白质含量约为75~85%,可以食用或作为制造油面筋的原料。在小麦淀粉加工过程中,会产生大量粉尘,粉尘排放不仅污染环境、损害人体健康,而且由于小麦粉尘具有燃爆特性,为企业安全生产埋下隐患。

粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。粉尘爆炸是由粉尘粒子表面与氧发生反应所引起的,不像气体爆炸那样,是可燃气物与氧化剂均匀混合后的反应,而是某种凝固的可燃物与周围存在着氧化剂这一不均匀状态中进行的反应。

粉尘具有荷电性和导电性,这样当其荷电以后,其荷电性质是由于它在产生过程中物料的激烈撞击,其彼此间或尘粒与物料间的摩擦,放射线照射以及电晕放电等作用而发生荷电,它的物理性质将有所改变,如凝聚性和附着性增强,并影响尘粒在气体中的稳定性等,对人体的危害随之增加。其某些粉尘的荷电性如表1所示。粉尘还具有爆炸性,有些粉尘(如镁粉、碳化钙粉尘)与水接触后会引起自然爆炸。另外有些粉尘(如硫矿粉、煤粉尘等)在空气中达到一定浓度时,在外界的高温、摩擦、震动、碰撞以及放电火花等作用下会引起爆炸,还有些粉尘互相接触或混合引起爆炸,如锌粉与镁粉接触。粉尘发火所需要的最低温度称为发火点,与火源的强度、粉尘的种类、粒径、湿度、通风情况、氧气浓度等因素有关。一般是粉尘愈细,发火点愈低,粉尘的爆炸下限愈小,发火点愈低,爆炸的危险性愈大。一定浓度的粉尘不会发生爆炸,一旦粉尘浓度增加到爆炸极限范围内,遇到热源火焰,就会瞬间释放大量热及能量,形成高温及高压状态,发生爆炸,而且粉尘的附着能力极强,很容易附着在人身上,导致大部分粉尘爆炸案例中受伤人员的烧伤面积几乎超过50%,近些年来,国内相继出现了粉尘爆炸事故,造成了严重的人员伤亡及不可估量的财产损失。而粉尘超标浓度过大往往是因为通风除尘系统出现问题,导致粉尘聚集在车间内,无法有效扩散到作业环境外,若车间除尘系统因问题停止运行或车间发生粉尘超标,则该期间车间严禁工作,必须停止生产,命令作业人员迅速撤离。解决好企业车间的通风除尘问题,从源头上控制粉尘的排放及减少事故的产生,已成为改善车间的作业环境,提高作业人员的劳动卫生条件,保证作业人员身体健康的重要课题,是当前众多作业车间乃至整个企业需要解决的主要难题之一。

小麦淀粉的加工生产与百姓生活息息相关,但是在生产车间的过程中,不可避免的会产生粉尘,十分容易发生粉尘泄露现象。由粉尘引起的各种职业病导致许多工人受到健康威胁,甚至死亡;粉尘浓度超标还可能会引起粉尘爆炸,影响企业发展,同时给国家造成巨大的经济损失。

在国内方面,在对除尘技术的研究改进上取得了不错的成果,主要研究方法是对各个除尘运行设备以及所采用的除尘方法进行研究和改进。喷水降尘、旋风除尘、荷电水雾除尘、电除尘、蒸汽除尘、滤袋除尘、是经常使用的几种除尘方法,除尘器的分类主要有电除尘器、袋式除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、文丘里除尘器等,近年来,美国Vs震动除尘器等新型除尘器也到了广泛的应用,不同的除尘器除尘方式不相同,适用的范围和存在的问题也不同。我国的粉尘防治研究起步比较晚,受重视程度低,导致研究水平低,事故率高。80年代研究重点是如何降低工作面粉尘浓度解决瓦斯粉尘爆炸问题,研究成果比较丰富。80年代以后,针对采掘机械化程度的不断提高、开采强度加大、粉尘密度也随之增大的特点,以降低呼吸性粉尘为中心开展一系列防尘技术的研究工作,研发了一系列技术含量高,降尘效果好的技术装备。大幅度的提高了煤矿降尘水平。国外煤矿对粉尘的治理具有起步早,重视程度高,技术含量高等特点。国外煤矿监管部门极其重视矿工吸人呼吸性粉尘浓度,并早已制定了相应的呼吸性粉尘浓度际准。

美国学者等人认为,防止粉尘爆炸应以改进设备和装置自动报警防火防爆系统为主,德国的等人也有同样的看法。而澳大利亚的的研究者认为防止粉尘爆炸应以加强操作管理和制订完整的规章制度为主,有的国家如日本、瑞典等国的一些研究者认为应该二者兼顾。这些研究可以帮助人们了解粉尘抑制的基本方法,从而为生产场所粉尘爆炸的预防和控制提供了理论依据和科学指导意义。目前,粉尘爆炸测试装置已有国际标准,IS068164/1推荐采用的粉尘爆炸参数测试装置为lm3和20L装置。爆炸测试所用粉末有玉米粉、豆粉、铝粉、镁粉、煤粉等。由于工业安全实际需要,对煤粉爆炸特性的研究一直以来都是粉尘爆炸研究的热点。如K.L.Cashdollar对高低挥发份煤粉的爆炸参数进行了测试,并研究了抑制剂的影响。邓煦帆等[8]对多种烟煤的爆炸特性及防爆措施进行了研究。浦以康等利用不同形状与体积的封闭容器对高炉喷吹用煤粉进行了系统全面的研究,详细探讨了煤粉浓度、粒度及气体介质中含氧量、湍流度和初始点火能量对爆炸特性的影响。已有的对煤粉爆炸的基本规律及影响因素的研究较少涉及灰分较高的煤粉。

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2. 研究的基本内容与方案

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小麦淀粉常用于日常生活和工业生产中,其生产量大、应用面广。在小麦淀粉加工过程中,会产生大量粉尘,粉尘排放不仅污染环境、损害人体健康,而且由于小麦粉尘具有燃爆特性,为企业安全生产埋下隐患。本设计以某小麦淀粉加工车间为背景,拟定以下主要内容来开展设计工作。

1.集气罩的设计及计算

  1. 集气罩的设计

集气罩,是烟气净化系统污染源的收集装置,可将粉尘及气体污染源导入净化系统,同时防止其向生产车间及大气扩散,造成污染。其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的形式是多种多样的。

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