Анализ условий, способствующих самовозгоранию, и меры профилактики. Производство сухих молочных продуктов обычно осуществляется по следующей схеме (рис. 3).
Нормализованное молоко поступает в танк 1, откуда центробежным насосом 2 нагнетается в пастеризационную установку 3. Пастеризованное молоко поступает в промежуточный танк 4, а оттуда засасывается в вакуум-выпарную установку 5. Стушенное молоко накапливается в промежуточном танке 6, оттуда насосом 7 направляется в гомогенизатор 8. Гомогенизированное молоко поступает в промежуточный танк 9, а из него ротационным насосом 10 подается на распылитель сушильной камеры 11. Осевший на дне башни и уловленный с помощью циклонов 12 или рукавных фильтров сухой молочный порошок после охлаждения поступает на расфасовку 13. Процесс сушки распылением осуществляется за счет контакта мелко распыленных частиц сгущенного продукта с нагретым до высоких температур воздухом. В зависимости от степени распыления продукта,
Рис. 3. Технологическая схема производства сухого молока; 1 - промежуточный танк;2 - центробежный насос; 3 - пастеризационная установка; 4 - танк для пастеризованного молока; 5 - вакуум - выпарная установка; 7 - насос для сгущенного молока; 3 - гомогенизатор; 9 - танк для сгущенного гомогенизированного молока; 10 - насос ротационный; 11 - сушильная установка с инстантайзером; 12 - линия для автоматической расфасовки и упаковки сухого молока; 13 - автомат для расфасовки сухого молока в полиэтиленовые мешки.
подлежащего сушке, степени нагретости сушильного агента и относительной скорости перемещения частиц продукта и сушильного агента процесс сушки длится от долей секунды до нескольких секунд. Большая часть влаги испаряется непосредственно в факеле распыла. В этой зоне температура снижается до ≤ 100°С. На выходе из сушильной камеры отработавший воздух имеет температуру 70-90°С. Отсюда следует, что теоретически при нормальных условиях работы сушильных установок процесс распылительной сушки молочных продуктов никакой опасности возникновения пожаров и взрывов не представляет. Однако на практике пожаро-взрывоопасная ситуация создается довольно часто.
Рассмотрим основные условия, при которых возможно самовозгорание сухих молочных продуктов.
Прекращение подачи сгущенного молока на распыл.(3 мин)
Прекращение подачи сгущенного молока на распыл является наиболее очевидной причиной пожара. Через 10-15 минут с момента обрыва факела температура воздуха на выходе из сушильной камеры становится практически равной температуре горячего воздуха, подаваемого в сушильную камеру, и колеблется от 150 до 200°С. Имеются опыты по использованию сушильного агента с температурой 250°С.
Согласно номограмме, любая из этих температур может вызвать самовозгорание сухих молочных продуктов, если толщина отложений порошка на конструктивных элементах сушильного оборудования и время нахождения порошка в зоне высоких температур будут превышать критические пределы. С повышением температуры сушильного агента вероятность самовозгорания увеличивается, так как уменьшается предельная толщина отложений, способных самовозгораться, и сокращается продолжительность промежутка времени до самовозгорания. Важно отметить, что любая температура выше 100°С является потенциально пожароопасной и в то же время даже при температуре 250°С имеется несколько секунд для того, чтобы при обрыве факела предотвратить пожар. Отсюда следует необходимость автоблокировок: по прекращении подачи сырья на распыл должна быть предусмотрена автоматическая подача воды (конденсата) или холодного воздуха.
Попадание молочного порошка в воздуховоды и в воздухо-распылительные устройства.(3 мин) В практике эксплуатации сушильных установок имели место случаи самовозгорания молочного порошка в воздуховодах и в воздухораспределительных устройствах для подачи горячего воздуха (Ялуторовский, Волковыский и Гагаринский молкомбинаты).
В старых конструкциях распылительных сушилок фирмы "Ниро-Атомайзер" воздухораспределитель и воздуховод расположены в сушильной башне под центробежным распылителем (рис.4, слайд 3). Такая конструкция не исключает возможности отложения сухого порошка на пластинах воздухораспределителя и проникновения порошка через зазоры внутрь воздухопровода. В обоих случаях порошок контактирует с горячим воздухом длительное время. Поэтому, если скопления порошка достигнут критических
Рис. 4. Схема распылительной сушильной установки фирмы "Ниро Атоманзер" с "нижним" расположением воздухораспределителя: 1 - ванна для сырья; 2 - насос; 3 - редуктор; 4 - пылевой фильтр; 5 -вентилятор для нагнетания воздуха; б - калорифер; 7 - воздуховод для горячего воздуха; 8 - воздухораспределительная головка; 9 - сушильная башня; 10 - воздуховод для отработавшего воздуха; 11 -первый циклон; 12 - эксгаустер; 13 - воздушный колпак; 14 - устройство для отвода порога; 15 - канал для пневматической транспортировки порошка; 16 - второй циклон; 17 - сборник порошка; 18 - затвор для выпуска порошка; 19 - вентилятор для возврата пыльного воздуха; 20 – возвратный воздуховод; 21 - щит управления
размеров, самовозгорание станет неизбежным. Следовательно, такая конструкция ввода воздуха не отвечает требованиям пожаро-взрывобезопасности и на новых сушильных установках должна быть модернизирована.
В более поздних конструкциях сушилок "Ниро Атомайзер", а также в сушилках других фирм главный воздуховод и воздухораспылитель горячего воздуха расположены над центробежным распылителем (рис. 3 и 4). С точки зрения пожаро-взрывобезопасности такая система подачи воздуха в сушильную башню более совершенная. Однако и она не гарантирует пожаробезопасность.
Обследование сушильных установок и исследование причин пожаров показало, что и при верхней подаче воздуха молочный порошок проникает внутрь воздухораспределительного устройства. При этом на полке воздухораспределителя (вокруг распылителя) скапливаются отложения порошка толщиной > 10 мм. Согласно экспериментальным данным, самовозгорание таких отложений сухого молока при существующих температурах сушильного агента неизбежно. Основной причиной заноса порошка в воздухораспределительное устройство является возврат циклонной фракции на агломерацию в башню.
Отложение сгущенного продукта на распылителе, воздухораспределителе и потолке башни.(3 мин) При верхнем расположении распыливающего диска происходит забрызгивание сгущенным молоком потолка башни, "юбки" воздухораспределителя и распылительного диска. При верхней подаче горячего воздуха эти отложения - контактируют с горячим сушильным агентом и могут самовозгораться. Поэтому при наладке сушильных установок необходимо добиваться такого положения, чтобы не происходило набрызгивания сгущенного молока на конструктивные элементы, контактирующие с горячим воздухом. В случае образования отложений работа сушильной установки должна быть остановлена и произведена тщательная чистка. Если конструкция распылителя и воздухораспределителя не исключают образования отложений сгущенного продукта на конструктивных элементах, тогда температура сушильного агента и время между очередными чистками должны быть уменьшены до безопасного предела. Для уменьшения опасности самовозгорания потолок башни должен охлаждаться.
Рис. 5. Схема установки фирмы "Ниро Атомайзер" для получения быстрорастворимого сухого молока с "верхним" расположением воздухораспределителя: I - сушильная башня; 2 - трубопровод подачи сгущенного молока; 3 - паровой калорифер для нагревания воздуха; 4 - трубопровод подачи на диск мелкого сухого порошка; 5 - циклон; 6 - инстантайзер; 7 - вентилятор для подачи холодного воздуха.
Рис. 6. Схема установки фирмы "Сифалъ" для получения быстрорастворимого сухого молока: 1 - приемный: бак с мешалкой для сгущенного молока; 2 - насос; 3 - калорифер; 4 - вибролоток; 5 - сушильная башня; 6 – скребковый - механизм;
7 - всасывающий патрубок; 8 - батарея циклонов; 9 - вентилятор; 10 - вариатор скорости вращения турбинки; II - турбинка двухступенчатая; 12 -калорифер для воздуха.
Отложения молочной пыли на греющих поверхностях калориферов.(3 мин) Воздух, подаваемый в сушильную камеру и инстантайзер, обычно забирается непосредственно из цеха сушки. В воздухе во взвешенном состоянии практически всегда находится молочная пыль. Если на воздухозаборных устройствах фильтры отсутствуют или работают неисправно, то пыль оседает на греющих поверхностях калориферов. Особенно существенны отложения пыли образуются при чистке инстантайзера, когда при выключенных вентиляторах создается обратный ток воздуха из секций инстантайзера по воздуховодам в подвальное помещение, где установлены калориферы и вентиляторы. Опасность самовозгорания усугубляется при установке калориферов непосредственно под инстантайзером.
Случаи самовозгорания молочного порошка в калориферах и воздуховодах для подачи горячего воздуха в инстантайзер имели место на Волковыском, Истринском и Гагаринском МКК.
В качестве пожарно-профилактических мер должно быть предусмотрено:
- наличие и эффективная работа фильтров на воздухозаборных устройствах перед калориферами;
- наличие отстойников для пыли на воздуховодах за калориферами, снабженных люками для осмотра и очистки;
- наличие автоматических заслонок (шиберов), отсекавших калориферы от инстантайзеров при остановке вентиляторов.
При оценке склонности к самовозгоранию молочной пыли, оседающей на греющих поверхностях калориферов, необходимо учитывать, что при наличии минеральных примесей пыль жиросодержащих молочных продуктов самовозгорается более активно, чем сами продукты.
Отложения молочного порошка на конструкциях светильников. Освещение внутренних объемов сушильных башен и инстантайзеров предусматривается через остекление. Это снижает пожарную опасность системы освещения, хотя и не гарантирует полную безопасность. Если применяются светильники открытого исполнения с лампами накаливания, то молочный порошок скапливается внутри светильников и от лампочки накаливания может самовозгореться (Вылковыский молкомбинат). Отложения сухого молочного порошка могут самовозгораться также на внутренней поверхности остекления со стороны башни или инстантайзера, так как эти отложения подвергаются дополнительному обогреву электролампочкой.
Для повышения безопасности целесообразно применять люминесцентные светильники, выполненные во взрывобезопасном исполнении.
Отложение сухих молочных продуктов на трущихся деталях. Трущиеся детали (валы турбин, движущиеся и вибрирующие элементы инстантайзеров, вибролотков и вибросит) также могут явиться источниками выделения теплоты, которая может способствовать самовозгоранию отложений сухих молочных продуктов. Поэтому при разработке сушильного оборудования наличие трущихся элементов, контактирующих с молочным порошком, должно быть сведено к минимуму, а при эксплуатации эти участки должны находиться под постоянным контролем.
Самовозгорание и задача получения быстрорастворимых продуктов. Одним из современных требований к качеству сухих пищевых продуктов является требование быстрой растворимости в воде. Интегральная скорость растворения определяется скоростью смачивания и собственной скоростью растворения. Применительно к сухим молочным продуктам инстантные свойства достигаются за счет перевода лактозы из аморфной в кристаллическую форму, агрегации мелких частичек в агломераты или гранулы и применения поверхностно-активных веществ, например, лецитина. Известны одно- и двухступенчатые технологические схемы получения инстант-молока. Типовойодноступенчатой схемой является схема фирмы "Ниро-Атомайзер". Она предусматривает частичную агломерацию в факеле распыла за счет возврата в него ретура (циклонной фракции) и последующую агломерацию, совмещенную с досушкой и кристаллизацией лактозы в специальном аппарате, называемым инстантайзером.
В двухступенчатой схеме предусматривается получение инстантных свойств за счет дополнительного увлажнения сухого порошка с последующей агломерацией и сушкой.
Как показал опыт эксплуатации Истринского, Гагаринского, Волковыского и Хорольского молочно-консервных комбинатов, одноступенчатая схема "Ниро-Атомайзер" оказалась недостаточно эффективной с точки зрения получения быстрорастворимого молока и исключительно пожаро - и взрывоопасной. Источниками пожаров и взрывов явились очаги самовозгорания молочного порошка на греющих поверхностях паровых калориферов первой секции инстантайзеров, в светильнике инстантайзера, воздухораспределителе и полости, смежной с воздухораспределителем, для подачи ретура в факел распыла. Быстрому развитию пожаров и возникновению взрывов способствовали: постоянная взрывоопасная концентрация молочной пыли в инстантайзере, возврат циклонной фракции (ретура) в башню, большие отложения молочного порошка на_ стенках башни и большие скопления порошка в инстантайзере.
В настоящее время сведений об опыте эксплуатации сушильных установок, в которых инстантация осуществляется с применением увлажнения нет. При разработке такой схемы получения быстрорастворимых продуктов необходимо учитывать, что переувлажненный порошок будет оседать на воздухораспределительной решетке. Прилипший порошок после высыхания будет создавать угрозу появления очагов тления. Поэтому необходимо предусмотреть меры, исключающие возможность налипания порошка на решетке. Температура воздуха, подаваемого на досушку, должна быть достаточно низкой.
Заключение
В конце занятия преподаватель отвечает на вопросы материалу лекции и объявляет задачи на самоподготовку:
1. По рекомендуемой литературе доработать конспект по вопросам лекции.
2. Изучить требования Правил пожарной безопасности к процессам сушки ППБ 01-03.
3. Повторить материалы лекции и подготовиться к практическому занятию «Анализ пожарной опасности основных способов сушки и разработка мер пожарной безопасности».
4. Подготовится к тестовому опросу по предлагаемым вопросам в объеме лекционного материала.
