Зерновая пыль не менее вредна для организма человека и окружающей среды, чем другие виды пыли. При этом, из-за её пожаровзрывоопасности при переработке и хранении зерна следует использовать специальные взрывозащищённые фильтры.
Зерно в лидерах по массе произведённой в России продукции
Русская пословица гласит: курочка по зёрнышку клюёт, да к вечеру сыта бывает. Народная мудрость подтверждается экономикой Российской Федерации.
Зерно по массе произведённой в России продукции стоит на третьем месте после нефти и угля и становится стратегическим экспортным продуктом нашей страны. По данным пресс-службы Министерства сельского хозяйства РФ по состоянию на конец 2020 года с площади 45,3 млн гектаров собрано и намолочено 131,2 млн тонн зерна.
Зерно собирается с полей в виде зерновой массы, которая является сырьём для зерноперерабатывающей промышленности. На предприятиях зерноперерабатывающей промышленности зерно очищается от сорных примесей, сушится, сортируется, хранится и отпускается потребителям.
Масса отходов, содержащих пыль, достигает 26 % массы сырья. При всех процессах обработки зерна постоянно присутствуют два вида зерновой пыли: осевшая (порошки) и витающая (аэрозоль).
Зерновая пыль вредна для здоровья…
Зерновая пыль вариабельна и сложна по составу. Она содержит минеральную пыль (почва), разрушенное зерно и части растений, семена сорняков, мицелии и споры грибков, микробов, насекомых и клещей. Предельно допустимая концентрация (ПДК) зерновой пыли в воздухе рабочих мест составляет 4 мг/м3 воздуха. Максимально разовая концентрация зерновой пыли в атмосферном воздухе городских и сельских поселений (ПДК) равна 0,5 мг/м3. Среднесуточная — 0,15 мг/м3.
Исследование осаждённой зерновой пыли показали, что 5 % её массы приходится на частицы размером меньше 4 мкм.
Зерновая пыль и споры грибков опасны для здоровья работающих и населения прилегающих к предприятиям селитебных территорий. В современной литературе подробно описаны так называемая «зерновая лихорадка», хронические поражения лёгких («лёгкие фермеров») и другие системные поражения внутренних органов при воздействии зерновой пыли.
Таблица 1. Заболевания, вызываемые воздействием зерновой пыли
| Виды биологически активной пыли | Заболевания |
|---|---|
| Пыльца злаковых растений, грибковые антигены в зерновой пыли и на растениях, клещи, органо-фосфорные инсектициды | Астма и риниты |
| Отдельные части растений, эндотоксины, микотоксины | Воспаление слизистой оболочки и кожи |
| Грибные споры или термофильные актиномицеты, выделяемые заплесневелым зерном или сеном, антигены диаметром менее 5 мкм | Аллергический пневмонит |
| Насекомые: зараженная пшеница | Болезнь пшеничного долгоносика |
| Остатки растений, гранулы крахмала, плесень, эндотоксины, микотоксины, споры, грибки, грамоотрицательные бактерии, ферменты, аллергены, частицы насекомых, частицы грунта, химический осадок | Токсичный синдром органической пыли |
| Пыль хранящегося зерна | Зерновая лихорадка |
Пыль зерноперерабатывающих предприятий влияет на здоровье населения, проживающего в районах, где расположены предприятия по хранению и переработке зерна. Уровень заболеваний органов дыхания в этих районах достоверно выше, чем в других. При массовых выбросах пыли, которые возможны при аварийных ситуациях возможно острое воздействие пыли на рядом проживающих людей, которое выражается в остром раздражении дыхательных путей и глаз.
… и взрывоопасна. Класс взрывоопасности зерновой пыли.
Зерновая пыль относится к третьему классу опасности по токсичности и пожаровзрывоопасности. Из-за этого производственные подразделения, где осуществляется хранение и переработка зерна, контролируются Гостехнадзором РФ. Работа предприятий регламентируется Правилами безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья, утверждённых Приказом Ростехнадзора от 15 ноября 2016 года № 475.
Нижний концентрационный порог взрываемости (НКПВ) для зерновой пыли зависит от размера частиц пыли и влажности. В связи с этим концентрации по разным источникам различны и варьируются для зерновой пыли от 40 до 20 г/м3. Для дроблёной пшеницы НКПВ равен 33 г/м3, для муки — 28,8 г/м3. В вентиляционной практике для безопасного применения систем вентиляции в расчётах используют 10 % НКПВ. Потому при концентрациях зерновой пыли в системах вентиляции выше 2 г/м3 следует применять системы пожаровзрывобезопасности.
Источники зерновой пыли на предприятиях
Все стационарные источники загрязнения атмосферного воздуха предприятий должны проходить инвентаризацию, а предприятия должны иметь разрешения на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Процесс инвентаризации выбросов для предприятий и проектантов достаточно сложен из-за ограниченности и устаревшей информации.
Для определения количества валовых и удельных выбросов в атмосферу в настоящее время пользуются Методикой определения валовых и удельных выбросов в атмосферу для зерноперерабатывающих предприятий и элеваторов.
Таблица 2. Среднее количество пыли от различного аспирируемого оборудования элеваторов
| Наименование оборудования, процесс | Концентрация пыли отходящей от оборудования, г/м3 |
|---|---|
| Приемка зерна с железной дороги (завальная яма, лотки, и пр.) | 1,3 |
| Башмаки норий | 2,0 |
| Насыпные лотки подсилосных транспортеров | 0,6 |
| Насыпные лотки надсилосных транспортеров | 1,5 |
| Сбрасывающие коробки подсилосных транспортеров | 2,0 |
| Автоматические весы, подвесовой и надвесовой бункера, головки норий | 1,2 |
| Поворотные круги, надсепараторные бункера | 0,6 |
| Насыпные лотки, надсилосных транспортеров | 1,5 |
| Поворотные круги, надсепаратные бункера | 0,6 |
| Сбрасывающие тележки | 0,7 |
| Цепные транспортеры | 0,8 |
| Пневмотранспорт отходов | 3,0 |
Рисунок 1. Пыление при выгрузке зерна
Как очищают воздух при переработке зерна
При подготовке зерна к хранению зерновая масса перемещается от приёмных устройств к оборудованию для очистки, сушки, сортировки. Очищенное зерно обрабатывается на этом оборудовании и отправляется на хранение. Перемещение зерна и его обработка сопровождается аспирацией пыли.
Воздух, отсасываемый аспирационными установками из оборудования и ёмкостей, перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в целях защиты окружающей среды и использования его для рециркуляции. Улавливание пыли в аспирационных установках выделяет пригодные для использования в животноводстве зерновые отходы, снижает пожарную и экологическую опасность зерноперерабатывающих предприятий.
Улавливание пыли производится циклонами или рукавными фильтрами. В таблице 3 представлены типы пылеуловителей, применяемых на отечественных элеваторах.
Таблица 3. Пылеулавливающее оборудование отечественных предприятий
| Источники загрязнения атмосферного воздуха | Применяемое оборудование |
|---|---|
| Приемка, очистка, сушка и освежение (продувка воздухом слоя зерна при активном вентилировании и сушке) отпуск. Заполнение и выпуск зерна из объемного технологического оборудования (силосы, бункера) зерна. |
Циклоны сухие Рукавные/карманные фильтры |
| Перемещение зерна транспортными механизмами, самотеком по точкам, в системах пневмотранспорта. | Циклоны сухие Рукавные/карманные фильтры |
| Очистка зерна на сепараторах | Циклоны сухие Рукавные/карманные фильтры |
| Осаждение пыли в оборудовании и на конструкциях элеватора. Вторичное пыление | Вакуумная уборка пыли |
Циклоны, используемые на российских предприятиях, разработаны более 50 лет назад. Эффективность улавливания по паспортным данным для крупной зерновой пыли составляет 90 %. Батарейные циклоны при концентрации пыли зерна на входе от 1 до 3 г/м3 выдают на выходе 50–80 мг/м3 не уловленной зерновой пыли. Пыль дисперсностью менее 10 мкм практически не улавливается.
Рукавные (карманные) фильтры используются для более эффективной очистки воздуха от зерновой пыли. Они имеют различные типоразмеры — от локальных (не имеющих бункеров) до многомодульных фильтров разной производительности. Данные установки работают на концентрациях пыли в потоках до 80 г/м3. Остаточная запылённость на выходе зависит от применяемого фильтрующего материала и скорости фильтрации и варьируется в пределах 5–20 мг/м3.
Фильтровальные установки должны иметь взрывозащищённое исполнение:
• корпус фильтра должен быть усиленным на взрывное давление;
• на корпусе фильтра должны быть установлены такие элементы взрывозащиты как разрывные мембраны или пламегасители для снятия давления в результате возможного возникновения взрыва;
• на впускном воздуховоде необходима установка обратного клапана, предназначенного для предотвращения распространения взрывной волны обратно в цех к аспирируемым точкам.
Рисунок 2. Карманный фильтр во взрывозащищённом исполнении
При размещении фильтровальных установок непосредственно у источников пыления применяются локальные фильтры малой производительности. Они не имеют накопительных бункеров, и уловленная пыль после пневматической регенерации сбрасывается обратно (на транспортёр, в силос и пр.), исключая унос продукта.
Рисунок 3. Точечные фильтры
Как очищают воздух при хранении зерна
Очищенное и высушенное зерно хранится в ангарах, складах и в силосах. По сравнению с напольным хранением, хранение зерна в вертикальных силосах является наиболее эффективным. Сохранение температуры и влажности зерна обеспечиваются аэрацией. Схемы аэрации силосов представлены ниже.
Рисунок 4. Аэрации силоса с плоским дном
Рисунок 5. Подача воздуха в конический силос
Исследованиями Всероссийского Научно-Исследовательского Института Зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ) установлено, что для хранения зерна в силосах требуется подача воздуха не менее 10 м3/ч на тонну заложенного в силос зерна.
Подача воздуха в силосы требует компенсации притока, которая осуществляется различными способами, в том числе с применением силосных фильтров.
Рисунок 6. Силосный фильтр
Как очищают помещения от осевшей зерновой пыли
Для качественной и быстрой очистки помещений от уже осевшей зерновой пыли с исключением вторичного пыления применяются системы вакуумной пылеуборки разной производительности.
Данные системы позволяют значительно сократить время уборки, при необходимости вернуть собранный материал в цикл производства и ощутимо снизить нагрузку на привлечённый к уборке персонал.
Рисунок 7. Система вакуумной пылеуборки
Резюме
В заключение давайте резюмируем основные тезисы, которые следует помнить всем, кто связан с работой с зерном:
• Хранение и переработка зерна являются важными государственными задачами нашей страны.
• Вентиляция (аспирация и нагнетание с выбросом воздуха в атмосферу или рециркуляцией в различных комбинациях) является технологическим процессом обработки и хранения зерна.
• Улавливание пыли в аспирационных установках выделяет пригодные для использования в животноводстве зерновые отходы, снижает пожарную и экологическую опасность зерноперерабатывающих предприятий.
• Ужесточение санитарных требований к чистоте атмосферного воздуха населённых мест по микрочастицам и нормирование содержания спор грибков ставит неотложную задачу финишной очистки всех аспирационных выбросов и выбросов при вентилировании силосов предприятий современными воздушными фильтрами не ниже F9 класса очистки.
• Применение современных систем аспирации на предприятиях переработки зерна позволит значительно сократить потери зерна и повысит безопасность в агропромышленном комплексе.
Таким образом, пословицу про курочку и зёрнышко можно привязать и к аспирации воздуха: здесь сделал процесс безопаснее, здесь сэкономил тёплый воздух, здесь вернул материал в производственный процесс… А в итоге получается рациональный, надёжный и социально-ответственный бизнес, работающий как на благо каждого сотрудника, так и государства в целом.
Источники:
Данная запись создана на основе статьи заслуженного эколога Российской Федерации, Юрия Степановича Корюкаева, написанной специально для АО «СовПлим».
Статья: https://sovplym.ru/blogs/opasnost-zernovoj-pyli-hranenie-i-aspiraciya/
