Агрегат для очистки хлопка-сырца высоких сортов

АННОТАЦИЯ

В статье приводяться схема и принцип работы разработанного модернизированного хлопкоочистительного агрегата для очистки от сорных примесей хлопка-сырца высоких сортов. Агрегат позволяет значительно уменьшить расход электроэнергии и уход волокна в сорные примеси за счет увеличения вдвое угла охвата сетчатой поверхностью колкового барабана и отсутствия встречных  противоточных  воздействий на очищаемый хлопок.

ABSTRACT

The article describes the scheme and principle of operation of the developed modernized cotton-cleaning unit for cleaning high-grade raw cotton from weeds. The unit allows to significantly reduce power consumption and fiber removal into trash impurities by doubling the angle of coverage by the mesh surface of the peel drum and the absence of counter-countercurrent effects on the cleaned cotton.

Ключевые слова: очистка хлопка, хлопкоочистительный агрегат, сорные примеси, колковый барабан, сетчатая поверхность. 

Keywords: cotton cleaning, cotton-cleaning unit, trash impurities, peel drum, mesh surface.

Мировой общественностью признается, что сегодня в Узбекистане реализуются комплексные меры, направленные на создание условий для коренного повышения эффективности хлопковой отрасли [1; - с.1]. Успешно проводятся реформы по совершенствованию техники и технологий переработки хлопка-сырца и семян хлопчатника, в том числе за счет привлечения прямых иностранных инвестиций. Республика занимает шестое место в мире по объему производства хлопкового волокна [2].

В основных странах-производителях хлопка в мире, включая США, Китай, Индию, Пакистан и другие страны ведутся обширные исследования для решения существующих технологических проблем, связанных с сушкой, очисткой и джинированием хлопка, создание технологического оборудования нового поколения с высокой эффективностью. В частности, разрабатываются высокопроизводительные, энергосберегающие технологии, сохраняющие природные качественные показатели волокна и новое оборудование очистки хлопка от сорных примесей.

Широкомасштабное внедрение новых экономических систем в республике, в частности создание хлопково-текстильных кластеров, устанавливает ряд требований для хлопкоочистительных предприятий, выпускающих хлопковое волокно, таких как гибкость в управлении производством, экономичность, рациональность использования ресурсов и максимальное сохранение природных качественных показателей хлопкового волокна при его переработке. Это подтверждает острую необходимость повышения качества и уменьшения себестоимости волокна, что может быть достигнуто только путем разработки ресурсосберегающих, современных технологий и техники, с учетом достижений и опыта стран-производителей хлопка. В связи с этим в хлопкоочистительной отрасли республики особое место занимают исследования по созданию, усовершенствованию и внедрению эффективных энерго и ресурсосберегающих технологий первичной обработки хлопка-сырца. В частности, это: создание автоматизированной системы управления кратностью очистки хлопка-сырца от сорных примесей, инновационные  исследования и разработки новых способов и направлений технологии очистки, технологических поточных линий, совмещающих сушку и очистку хлопка-сырца.

С преимущественным переходом в республике на машинный сбор хлопка-сырце  предъявляются особые требования к качеству его очистки.

Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность данной проблемы. Основными критериями модернизации нами выбраны энергосберегаемость, ресурсосберегаемость, уменьшение производственных и эксплуатационных затрат. С этих позиций целесообразно разработать усовершенствованный хлопкоочистительный аграгат, который при меньших ресурсо и энергозатратах, имел бы высокие технологические показатели.

Ранее исследователями были созданы ряд комбинированных хлопкоочистительных агрегатов, совмещающих очистку хлопка-сырца одновременно от мелких и крупных сорных примесей. Один из вариантов хлопкоочистительного агрегата (рис.1) разработали ученые Центрального научно-исследовательского института хлопковой промышленности (ЦНИИХпрома) Давыдбаев X.Х., Будин Е.Ф., Шамсиев M.Е. [3].

Эти очистители могут стыковаться между собой, образуя поточные линии очистки хлопка-сырца. Причиной того, что данная конструкция не получила распространения в промышленности является сложность его обслуживания и профилактики. В ходе дальнейших исследований был создан комбинированный очиститель хлопка-сырца аксиального действия [4; -с.168].

Эта конструкция комбинированного очистителя (рис.2) также не нашла широкого применения, так как она довольна громоздка и частые забойные ситуации (особенно при переработка влажного хлопка-сырца) не позволило внедрить его на хлопкоочистительных заводах.

На хлопкоочистительных заводах в настоящее время для очистки хлопка-сырца используется установка очистителей хлопка-сырца комбинированная марки УХК (рис.3), которая предназначена для очистки хлопка-сырца средневолокнистых сортов от крупного и мелкого сора.

1- УХК. 01. Начальная секция с питателем, 2- УХК. 02. Промежуточная секция, 3- УХК. 03. Конечная секция

Рисунок 3. Поточная линия агрегатов УХК

Однако все вышеперечисленные агрегаты конструктивно громоздкие, энергоемкие и металлоемкие, что является основанием для их модернизации.

В отечественной хлопкопереребатывающей промышленности, согласно утвержденных рекомендаций [5 –с.105] для очистки хлопка-сырца от сорных примесей необходимо соблюдать ряд технологических требования по необходимому и оптимальному количеству рабочих органов очистительных машин (таблица 1). Данные таблицы дополнены суммарными дугами (длиной пути) очистки хлопка-сырца от мелкого сора в мм.

Хлопкоочистительные машины компонуются, согласно их конструктивным характеристикам, в поточные линии и батареи.

Соответственно с этим хлопок-сырец и его продукции перемещаются от машины к машине одним потоком или несколькими потоками, собираясь в один поток, растекаясь в несколько, при этом требуется четкий контроль равномерной загрузки каждой технологической машины, регулирование по производительности в режиме непрерывного изменения количества перерабатываемого хлопка-сырца [6- с.5-11.].

Таблица 1

Количество рекомендуемых колковых и пильчатых барабанов для очистки хлопка-сырца различных сортов (дополненный вариант)

Обозначения: В числителе К – колково-планчатые барабаны, П – пильчатые барабаны, цифры перед буквами обозначают количество барабанов, участвующих в процессе очистки. В знаменателе суммарные дуги (длина пути) очистки хлопка-сырца от мелкого сора (мм).

Результаты исследований. В ходе практических исследований разработан хлопкоочистительный агрегат [7-с.72-77] с вертикальными секциями очистки от мелкого и крупного сора, который состоит из питателя 1, под которым в вертикальной плоскости, по ходу процесса, установлена секция очистки хлопка от мелкого сора 2 с колковыми барабанами 3 и сетчатыми поверхностями 4, на которых установлен козырёк для сора 5.

Под секцией очистки 2 расположена секция очистки хлопка от крупного сора, содержащая притирочную щетку 6, основной пильчатый барабан 7 с колосниковой решеткой 8 и регенерационный пильчатый барабан 9, съемный щеточный барабан 10 и сорный шнек 11. Секции очистки соединены между собой патрубком, через который хлопок повторно подается на секцию очистки от мелких сорных примесей 13. После очистки от мелких сорных примесей хлопок через выгрузочную шахту 14 подается на последующий технологический процесс переработки хлопка (рис.4).

1 – питатель; 2 – секция очистки хлопка от мелкого сора; 3 – колковый барабан;  4 – сетчатая поверхность; 5 – козырек для сора, 6 – сорный щнек: 7 – притирочная щётка; 8 – пильчатый барабан; 9 – колосниковая решетка; 10 – регенерационный барабан;  11 – сорный шнек; 12 – щеточный барабан; 13 – секция очистки хлопка от мелких сорных примесей; 14 –выгрузочная шахта.

Рисунок 4. Схема вертикального хлопкоочистительного агрегата

В работе, хлопок из питателя 1 подается в секцию очистки от мелкого сора 2, где очищается на колковых барабанах 3 с сетчатыми поверхностями 4. Установка смежных барабанов 4 со смещением в горизонтальной плоскости и противоположным направлением их вращения позволит увеличить до 210^о угол охвата сетчатой поверхностью 4 колкового барабана 3, что приведет к резкому повышению очистительного эффекта, а зигзагообразное перемещение потока хлопка обеспечит высокую надежность агрегата в эксплуатации. При этом, направляющий щит сетчатой поверхности в зоне удара хлопка выполнен ступенчато.

Это позволяет устранить возврат хлопка при его очистке к верхнему барабану, предотвращает забойную ситуацию и обеспечивает равномерное протекание процесса очистки.

Далее, хлопок по патрубку подается в секцию очистки хлопка от крупного сора, где притирочной щеткой 7 хлопок крепиться на пильчатый барабан 8 и при ударе хлопка о колосниковую решетку 9 выделяются крупные сорные примеси. Летучки, выделенные в сорные примеси повторно очищаются регенерационным барабаном 10.

Агрегат позволяет значительно уменьшить расход электроэнергии в  процессе очистки хлопка-сырца при очистке высоких сортов. При серийном агрегате УХК расход составляет 64 кВт/час, в предлагаемом варианте этот показатель равен 19 кВт/час, а содержание волокнистых отходов в сорных примесях уменьшилось до 0,87 кг/час, что показывает значительное   превосходство технологических показателей вертикальной технологии  очистки хлопка над горизонтальной, по причине отсутствия встречных  противоточных воздействий на очищаемый хлопок.

Сравнительные технологические показатели существующей и предлагаемой технологий очистки хлопка от сорных примесей приведены в таблице №1. Объемные размеры агрегата уменьшаются до 37%, а площадь здания сушильно-очистительного цеха за счет этого сокращается до 28,6%. Почти на треть уменьшаются эксплуатационнные расходы здания. Использование модернизированного хлопкоочистительного агрегата позволит увеличить суммарную площадь «живого сечения» сетчатой поверхности колковых барабанов на 110%, энергоемкость машин сократить на 30,6%, металлоемкость снизить на 20%.

Расчет годовой экономической эффективность от внедрения модернизированного хлопкоочистительного агрегата на среднем хлопкоочистительном предприятии с мощностью переработки 30 000 тонн хлопка составляет 684607 тыс сум или 72064 $ в год

Таблица 1

Сравнительные технологические показатели существующей и предлагаемой  технологий очистки хлопка от сорных примесей

Выводы Проведенные исследования технологических параметров очистителя хлопка-сырца с вертикальной установкой секций очистки в батарейной компоновке позволяют сделать следующие выводы:

1. Для сохранения природных качественных показателей перерабатываемого хлопка-сырца высоких сортов разработана технология очистки хлопка-сырца от мелких сорных примесей с внедрением вертикально расположенных очистительных секций в батарейной компоновке.

2. В целях существенной экономии материальных и энергетических ресурсов, а также обеспечения качественной работы оборудования оптимальным решением является применение рациональных вариантов компоновки вертикальных агрегатов для очистки хлопка-сырца на перевалке. За счет этого объемные размеры агрегата уменьшаются до 37%, а площадь здания сушильно-очистительного цеха сокращается до 28,6%. Почти на треть умеьшаются эксплуатационнные расходы здания

3. Использование модернизированного хлопкоочистительного агрегата позволит увеличить суммарную площадь «живого сечения» сетчатой поверхности колковых барабанов на 110%, энергоемкость машин сократить на 30,6%, металлоемкость снизить на 20%.

4. На основании полученных результатов годовая экономическая эффективность от внедрения модернизированного хлопкоочистительного агрегата на среднем хлопкоочистительном предприятии с мощностью переработки 30 000 тонн хлопка составляет 684607 тыс сум или 72064 $ в год

Список литературы:

1. Декларация участников 8-го совещания Азиатской сети исследований и разработок хлопка-сырца. Ташкент. 11.09.2019 года.
2. Cotton: World Statistics. http://www.ICAC.org; https://www.statista.com
3. https://findpatent.ru/patent/200/2004635.html
4. Мусаходжаев З.М. К вопросу создания комбинированного очистителя хлопка машинного сбора: Дисс...канд.техн.наук: - Ташкент, 1981. – с.168
5. Э.Зикриеев Учебное пособие «Первичная обработка хлопка», «Мехнат», Ташкент, 2002, с.105- 106.
6. Usmanov Kh.S., Khodjiev M.T., Mardonov B., Khayitboev Kh. Аnalysis factors, impacts on degree of impurity raw cotton and theorically researches processing removing impurity by his transportation.” III- международный инновационный форум: Международный сборник научных трудов, 03.05.2017, ООО”Научно-техническое пресс-издательство, с.5-11.
7. Усманов Х. С., Махмудов Ю.А., Каюмова Д. З. Cтруктура, техническое оснащение и перспективы развития хлопково-текстильных кластеров Materialy XVI Mezinarodni vedecko - prakticka konference «Dny vedy», Volume 11: Praha. Publishing House «Education and Science». Международная конференция. Чехия, 27 февраль- 5 марта 2020 год, с. 72-77.