浅谈食品生产厂的除尘器和氮气

这家位于美国中西部的主要食品制造厂使用压缩空气和现场氮气生成来操作多条零食生产和包装线。根据平均每千瓦时4.5美分的费率计算，该工厂每年在压缩空气系统上的能源支出估计为430344美元。

专注于压缩空气系统需求侧的项目在食品包装操作中允许该工厂将其压缩空气流量减少689 SCFM，以节省54,671美元。气流减少项目解决了开放的吹，修复氮泄漏和使用空气振动器以保持产品移动。

由于篇幅有限，本文将向读者展示我们的团队在系统的压缩空气需求方面所做的观察，并提供对这些气流减少措施的见解。

压缩空气系统评估

该工厂运行两个压缩机室，其核心室为工厂的生产区提供压缩空气和一个氮气产生变压吸附(PSA)装置，而第二个房间为烘焙操作提供空气。

食品包装厂的压缩空气系统由两个压缩机，旨在供应空气到生产和面包区。点击在这里扩大。

核心室的压缩空气系统由三台250马力无油固定转速旋转螺杆空压机组成，它们与两台400马力无油变速驱动(VSD)旋转螺杆空压机连接在一起。这五个机组一起将压缩空气送到两个大型气动冷冻干燥机。

面包店压缩机室有两种250-HP，无油旋转螺杆压缩机，具有分流流HOC（压缩）“鼓”型压缩式空气干燥器内置于包装中。

这两个房间的压缩空气系统每年运行8600小时。在所有班次中，系统的负荷曲线(或空气需求)是相对稳定的。整个系统流量范围从4,000 scfm到6,200 scfm，平均流量约为5,200至5,500 scfm。

如表1所示，核心室的平均系统流量为3627 scfm，平均空压机排气压力为105 psig，平均系统压力为93 psig。核心室总输入功率为748 kW，比功率为4.85 scfm/kW。压缩空气每单位流量的电费每年为$79.81/scfm，空气每单位压力的电费每年为$1,447.38 psig。核心房每年的电费为289 476美元。

面包店压缩机室的平均系统流量为1,968 SCFM，平均空气压缩机排放压力为90psig，平均系统压力为80 psig。面包店的总输入功率为364千瓦，功率为5.40 SCFM / kW。每单位流量的电气成本为每年71.58美元/ SCFM，每单位压力的空气费用为每年704.34美元。每年烘焙压缩机房的年费用为140,868美元。

综合起来，工厂生产区域和烘焙操作的压缩空气年成本为430,344美元。

对空压机使用情况的分析表明，该厂两个区域的机组均运行良好。正如在进行压缩空气评估时经常发生的情况一样，我们的团队发现，空压机可能使用了100%的额定kW容量，但提供的气流比所需的少得多。如表2所示，在这个食品工厂并非如此，因为实际的气流需求(负荷)与单位的电力消耗相匹配。

除尘器系统审查:在食品工厂必须

分析任何食物植物的除尘器都是很重要的。在这个装置中，我们审查了十二种粉尘收集器的压缩空气使用情况，发现物料大小合适，并且每个物料和收集器之间都有足够的存储空间。需求控制也很有效，塑料袋也能正常脱落。此外，机组没有使用计时器运行，但对周围管线和收集器也没有造成低压问题。

在典型的脉冲喷射除尘系统中，灰尘收集在袋子或手指上，当灰尘饼干的厚度和结构时 - 压缩空气的脉冲或脉冲 - 用于击打或震动袋子并敲击蛋糕。当滤饼从集尘器中正确拆下时，系统会从其分配的环境中消除灰尘，并且具有正常的袋寿命。当没有有效地去除滤饼时，除尘器不会有效地从其分配的环境中消除灰尘，并且可以显着缩短袋子寿命。

当进料和安装正常运行时，通过需求控制器，除尘器的空气使用量将以更少的总需求和更好的性能运行。需求控制器，当使用时没有适当的压缩空气供应条件，可能会使用更多的空气，降低袋的寿命和性能。

灰尘收集器的正常操作对于最小化成本和最大化的系统效果至关重要。有许多尺寸，大多数情况下，如果不是全部，请使用由计时器控制的压缩空气脉冲。操作员根据适当的设置设置定时器以进行适当的蛋糕删除和袋寿命。

除尘系统设计将空气入口压力指定为有效除尘所需的歧管和脉冲阀。脉冲阀以预定的速度向袋子发送给定体积或重量的空气，以撞击和清除蛋糕。空气的实际量或重量取决于脉冲喷嘴以预定和稳定的压力进给压缩空气。

除尘器必须接收正确的压力(或接近它)和每个脉冲的稳定可重复的压力水平，特别是如果使用定时器来控制脉冲。操作人员可以进行实验，在所需的进料压力下找到“正确的时序”。但是，如果这种压力发生变化，那么性能可能不会令人满意。

经常发生的一个问题是，当蛋糕还没有准备好脱落时，脉冲器就会击中袋子，或者蛋糕在脉冲之间过长，变得太厚太重，无法有效地清洗。这不仅造成袋寿命短，而且性能很差。通常有几个基本原因:

• 运行条件的定时器设置不正确。最佳计时器设置的实际需求可能会随着不同产品运行的变化而变化，甚至是季节性的变化。这些设置必须从一开始就仔细设置，并定期监测。
• 入口歧管附近缺乏足够的储存或压缩空气供应，以供应所需的脉冲空气而不会折叠入口压力。对于入口压力过低，空气脉冲的质量重量太低，随后在去除滤饼时变得无效。
• 给集尘器的供气管道过小也会产生与缺少空气供应相同的效果。
• 太小，或不正确的调节器，无法处理所需的“流速”所需的灰尘收集器。

所有这些情况导致受限制的气流。它们发生，因为，在安装之前或在某些操作变化之前，未识别出适当的“流量”用于灰尘收集动作。进料管线尺寸，调节器尺寸和空气供应都需要确定的“流量。”。不能使用“平均流量”。

“流速”是指工艺所需或输送到系统的压缩空气的平均流量，单位为每分钟立方英尺。“流量”是压缩空气需求的实际流量，单位为每分钟立方英尺。如果发生在很短的时间内，即使是相对小的立方英尺的空气需求也可以有一个非常高的“流速”。集尘器有这个特性。

顺序控制器对所需的“流量”有非常显著的影响。例如，一个装有6个脉冲阀的除尘器系统可以使用3.5立方英尺(cu。每一个脉冲超过半秒。

如果将这两种不同的“流速”用于进料管道流量，则会在调节器的尺寸等方面显示出类似的差异。进入歧管和脉冲阀控制系统的高流速将通过平衡产生额外的压力损失，影响脉冲清洗机的性能。如果这是一个问题，同样的效果会出现在空气接收器的尺寸，以最小化系统和供应管道的压力降。

推荐使用优质压力表

我们通常建议在每条给水管道的除尘器入口附近安装一个高质量的压力表。观察脉冲击中的压力表。如果压降过高(超过10- 20psig)，开始寻找原因。获得关于除尘器，每脉冲cfm，每脉冲给料压力时间，脉冲之间的循环时间等的规格。然后计算流量，检查线的大小和存储，以确定是否需要更多的存储。

当控制隔膜和/或连接失败时，可能会损失大量的空气(10至15 cfm或更多)。这样的漏洞很难发现和修复。

适当的尺寸和安装适当的储尘器，可以将大容量的短期需求转化为较低的平均流速。当不需要短的高需求脉冲(少于一分钟)时，调节器应该安装在接收器之后。

增加适当的存储不仅是一个直接的能源问题，也是一个空气质量问题。适当地控制除尘器将保护周围系统在喷嘴吹降压力。这也应该提高除尘器的性能和延长袋的寿命。除尘器是难以发现的泄漏的一个重要来源。脉冲控制隔膜往往会泄漏。电子气流报警器可以直观地和远程地发出这个问题的信号。

在系统稳定和重新配置后，检查每个除尘器的操作，以确保正确的袋脱落，工作需求控制，并确保对相邻设备没有负面影响。

解决公开打击，实现最佳打击

对工厂两个区域的压缩空气系统的审核和全面评估显示，通过几种方法可以减少气流。其中一项工程涉及对公开打击的修复。

湍流压缩空气直接从给定管道或管中爆炸。它不仅浪费了大量的压缩空气，而且还违反了职业安全和健康管理局（OSHA）噪音和死亡的压力要求。用于开放吹击的空气喷射和空气流动诱导喷嘴可以降低噪音水平，降低压缩空气，并且大多数常常改善生产率和质量的吹扫操作。

该工厂安装了适当的文丘里放大器和对照。它还开始清除具有机械手段的更多孔并减少使用鼓风机提供的空气来清除。纠正措施将气流需求减少305 SCFM，每年节省24,284美元的539,644千瓦时消耗的能源量。

图中显示了文丘里诱导喷嘴的应用，以及每次应用所节省的cfm。

有许多空气喷气机和气流诱导产品。一个喷嘴的测试可以从同一制造商的另一个喷嘴中变化，但不显着。以下是要记住的重要观点：

• 在吹气过程中，需要从压力(psig)施加推力来松开要拆卸的物体。
• 一旦空气离开“吹出”装置，推力就会迅速消散。
• 在吹出过程中，压缩空气加诱导空气的总空气体积(cfm)对于将吹出的物料从气流中带走至关重要。
• 最后才使用昂贵的压缩空气;机械的，液压的，等等，将总是更节能和更安全。
• 所有吹出空气应调节到最低有效压力。更高的压力意味着更高的流量，这可能不是必需的;高压空气的生产成本更高。风机压力空气更便宜。
• 无论何时何地，只要有可能，都要使用文丘里空气放大器喷嘴——适当地选择和应用所需的推力和体积，这通常会减少至少50%的吹出空气，为其他更有价值的应用释放更多的空气流量。
• 当不需要生产时，应关闭所有吹气空气（自动）。
• 当鼓风机产生的空气是可用的或明显经济可行的，总是比较净能源成本的替代。

更好的氮气控制，更好的空气振动方法

第二个减少气流的项目重点是工厂对氮(N₂)，适用于大多数装袋系统，但一种产品除外。该队在一个地区观察到20个装袋者。

氮气是在现场产生的580-scfm最大发电机与自动控制。液体N₂用作备份。氮气使用是320至350 scfm₂．纯度为99.7 ~ 99.8%。平均压缩到N₂世代比率约为5比1。每350 cfm N₂要求平均流量为1,750 scfm，加上每60至65秒约1,500或更多的吹扫空气。通常当这条线停止时，N₂仍在运行。在一次现场考察中，大约有7个装袋机没有运行，每个装袋机的空气量为3至20立方厘米。

该工厂实施了自动关闭控制以解决问题。它关闭了n₂什么时候不需要。它还安装了控制阀以调节n的数量₂使用。纠正措施减少了300 scfm的气流需求和530800 kWh的能源消耗，每年节省23,886美元。

最后，工厂采用了一种更好的方法，使用空气振动器来保持产品或包装的移动或分离，例如，在密封之前保持盖子分离。如果一家工厂使用空气振动器，每个振动器使用约10 cfm，那么它们将需要大约2.5 hp或更多的功率来生产与类似的电动振动器相同的振动器，后者可能需要大约0.25 hp的输入能量。纠正措施减少了84 scfm的气流需求和144,480千瓦时的能源消耗，每年节省了6,501美元。

结论

食品包装操作实现了其主要目标，即采用成本效益高的方法来减少关键生产区域和工厂烘焙的压缩空气需求，并在此过程中节约了成本。该公司将继续评估和实施进一步减少压缩空气需求的方法，并改善其供应操作，以实现额外的节约。

欲了解更多信息，请联系Hank van Ormer，邮箱:hankvanormer@aol.com，电话：614.580.2711

阅读更多最终用途的系统评估在植物，请参观www.ghtac.com/system-assessments/end-uses．

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