Научная статья на тему 'Энергетические характеристики струйных безнапорных флотаторов'

Энергетические характеристики струйных безнапорных флотаторов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
85
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФЛОТАЦИЯ / FLOTATION / ЖИДКИЕ ПРИМЕСИ / LIQUID IMPURITY / ЭНЕРГОЗАТРАТЫ / ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ / POWER EFFICIENCY / ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / EFFICIENCY OF REFINING / ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ / АЭРАТОР / POWER INPUTS / POWER SAVINGS

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Коротков Ю. Ф., Семин И. А., Козулина О. В., Кузнецов М. Г.

Рассмотрен метод струйной безнапорной флотации и отмечены его преимущества перед механической, пневматической, вакуумной и напорной флотацией.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Энергетические характеристики струйных безнапорных флотаторов»

УДК 628.543

Ю. Ф. Коротков, И. А. Семин, О. В. Козулина, М. Г. Кузнецов

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУЙНЫХ БЕЗНАПОРНЫХ ФЛОТАТОРОВ

Ключевые слова: флотация; жидкие примеси; энергозатраты; энергоэффективность; энергосбережение; эффективность

очистки; аэратор.

Рассмотрен метод струйной безнапорной флотации и отмечены его преимущества перед механической, пневматической, вакуумной и напорной флотацией.

Keywords: flotation; liquid impurity; power inputs; power efficiency; power savings; efficiency of refining.

The method jet without a pressure flotations is considered and its advantages before mechanical, pneumatic, vacuum and pressure head flotation are noted.

В [1, 2] рассмотрены флотационные методы очистки загрязненных вод от твердых и жидких нерастворимых примесей, а также отмечены преимущества струйных безнапорных флотаторов (далее СБФ) перед механическими, пневматическими, вакуумными и напорными аппаратами.

Энергетическими характеристиками всякого аппарата для очистки воды являются суммарные энергетические затраты на прокачку через аппарат воды и на обработку ее газом, энергоэффективность и коэффициент энергосбережения.

В многосекционном СБФ суммарные энергозатраты составляют:

IЭ=Э + Э2 + Эг , (1)

где Э, Э2 - энергозатраты на прокачку через аппарат очищаемой и рециркуляцию части очищенной в этом аппарате воды, кВт;

Эг - энергозатраты на осуществление обработки газом очищаемой в аппарате воды, кВт.

В СБФ энергозатраты Эг, т.к. газ

доставляется в обрабатываемый объем воды вытекающими из сопел струями частично отбираемой на выходе из аппарата очищенной воды.

Согласно установленным нормативам, содержание жидких нерастворимых в сбрасываемой в водный бассейн очищенной воды не должно превышать 80 мг/ л и для достижения такого содержания примесей каждый

высокопроизводительный флотатор должен быть многосекционным. Это объясняется тем, что всплывание газовых пузырьков в больших объемах быстро обновляющих масс загрязненной воды происходит не достаточно быстро.

В многосекционном импеллерном или каком-либо другом напорном флотаторе энергозатраты на очистку вод можно рассчитать по формуле:

I Э' = Э1+ 1Э'г , (2)

где Э - энергозатраты на прокачку через флотатор очищаемой воды, кВт; 1 - число секций в аппарате;

Эг - энергозатраты на осуществление обработки

воды газом в одной секции, кВт.

Энергоэффективность флотатора

определяется по уравнению [3]:

Я

к =

I

(3)

где К - энергоэффективность или удельная производительность, м3/кВт-ч;

Я - производительность аппарата по загрязненной воде, м3/ч.

Необходимыми условиями при оценке сравниваемых вариантов флотаторов являются равенство их производительностей и одинаковое содержание жидких примесей в очищенной воде.

Если даже принять одинаковое количество секций в СБФ и другом каком-либо флотаторе, то при их одинаковой производительности и равном количестве секций энергоэффективность у СБФ

выше, потому что Э2 < 1Э'г .

Минимально достижимое содержание жидких примесей в очищенной воде составляет 40 мг/л у СБФ [2], тогда как у какого-либо другого флотатора - 60 мг/л. Эффективность очистки, рассчитанная по формуле [3], составляет 80% для СБФ и 70% для какого-либо другого флотатора при

Хн = 200 мг/л.

Энергосберегающую способность СБФ можно оценить соотношением:

Е =

(4)

Так как IЭ < IЭ , то Е < 1 и СБФ

имеет более высокую энергосберегающую способность.

Эффективное насыщение жидкой фазы газом можно производить аппаратом [4], который выполнен в виде вертикально устойчивой в объеме обрабатываемой воды трубы с подтопленным нижним концом. Верхний конец трубы сообщен с газовым пространством. В трубе сверху установлено коаксиально расположенное сопло, из которого вытекает с большой скоростью вниз жидкостная струя. Эта струя вовлекает в совместное нисходящее движение газ и вталкивает его в виде мелких

частичек в жидкостной столб подтопленного участка трубы. При выходе газожидкостного потока из трубы в обрабатываемый объем воды газ из дисперсионного состояния переходит в дисперсное и в виде пузырьков всплывает вверх.

Выводы

1. Очистить воду в условиях небольшого времени контакта газовых пузырьков с водой до содержания в ней жидких нерастворимых примесей 40-50 мг/л возможно только в многосекционных аппаратах.

2. Наиболее эффективную очистку воды от жидких и мелких твердых примесей можно осуществить методом безнапорной флотации в многосекционном аппарате с обработкой воды в каждой секции очищенной газонасыщенной водой.

3. Безнапорные многоступенчатые флотаторы можно отнести к высокопроизводительным и высокоэффективным аппаратам, обеспечивающим наибольшую энергосберегающую способность по сравнению с механическими, пневматическими, вакуумными и напорными флотаторами.

4. Многосекционный СБФ не имеет движущихся частей, а его аэраторы просты в устройстве и работают на использовании энергии вытекающей из сопла жидкостной струи.

Литература

1. Козулина О.В. Флотационный метод очистки загрязненных вод / О.В.Козулина, М.Г.Кузнецов, Е.Ю.Ермакова, В.А.Моско // Вестник Казан. технол. унта. - 2011. №4. - С.160-165.

2. Ермакова Е.Ю. Рассчет количества ступеней в безнапорном флотаторе / Е.Ю.Ермакова, О.В.Козулина, А.А.Овчинников //Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. №20 - С. 205-208.

3. Кузнецов М.Г. Расчет энергоэффективности поршневого акустического нагнетателя газа / М.Г.Кузнецов, Р.А.Ермаков, Р.Г.Галиуллин, О.В.Козулина, А.А.Овчинников, В.М.Ларионов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012. - Т.15. №2 - С. 25-27.

4. Пат. №2356844 РФ. МПК С02И/24. Устройство для получения и подачи водогазовой смеси в объем обрабатываемой воды / Е.Ю.Ермакова, Н.А.Николаев. -2009. Бюл. №15.

© Ю. Ф. Коротков - к.т.н., доц. каф. «Оборудование пищевых производств», КНИТУ, opp-srv@rambler.ru; И. А. Семин -ведущий инженер-технолог ФКП "ГосНИИХП"; О. В. Козулина - к.т.н., доц. каф. «Оборудование пищевых производств», КНИТУ; М. Г. Кузнецов - к.т.н., доц. той же кафедры.

© U. F. Korotkov - cand. tech. sci. the senior lecturer, chair «Equipment of edible productions», KNRTU, opp-srv@rambler.ru; 1 A. Semin - senior engineer-technologist BFC "Gosniihp"; O. V. Kozulina - cand. tech. sci. the senior lecturer, chair «Equipment of edible productions», KNRTU; M. G. Kuznetsov - cand. tech. sci. the senior lecturer, chair «Equipment of edible productions», KNRTU.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.