CC BY
13УДК 553.6.002.5/66.074.2:666.6
Ю.В. КРАСОВИЦКИЙ, д-р техн. наук, Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА); В.И. НИКОЛАЕВ, канд. эконом. наук, ОАО «Вагонреммаш»; Н.В. ПИГЛОВСКИЙ, ведущий инженер (piglovsky@vagon.vrn.ru), Воронежский вагоноремонтный завод (ВВРЗ); М.Н. ФЕДОРОВА, инженер-экономист, ОАО «Минудобрения» (г. Россошь, Воронежская обл.); Р.Ф. ГАЛИАХМЕТОВ, директор ООО «ПРИДОНХИМСТРОЙИЗВЕСТЬ» (г. Россошь, Воронежская обл.)
Инерционные пылеуловители в производстве строительных материалов
Инерционные пылеуловители отличаются простотой изготовления и эксплуатации и достаточно широко представлены в производстве строительных материалов. Однако эффективность пылеулавливания в таких аппаратах не удовлетворяет современным требованиям и поэтому инерционные и вихревые пылеуловители обычно используют в системах предварительной очистки газов.
Общее представление об эксплуатационных параметрах этих аппаратов дано в табл. 1 [1—3]. Данные, приведенные в табл. 1, позволяют провести сравнительный анализ пылеуловителей и оценить их возможности при использовании в производстве строительных материалов.
Принцип работы инерционных пылеуловителей состоит в том, что при резком изменении направления движения пылегазового потока частицы пыли под действием инерции двигаются в прежнем направлении и поэтому могут быть выделены из потока.
Резкое изменение направления движения пылегазо-вого потока при столкновении с решеткой, состоящей из наклонных пластин, использовано в инерционном пылеуловителе жалюзийного типа, приведенном на рис.1 [1]. Этот аппарат широко применяется для предварительной очистки газов. В нем около 90% объема газов
Грязные газы
частично очищается от пыли при прохождении через жалюзи, а остальной пылегазовый поток поступает в циклон.
При повышении скорости подачи пылегазового потока к пластинам решетки степень улавливания пыли в жалюзийном пылеуловителе вначале быстро растет, но при скорости более 10 м/с этот рост замедляется. Обычно скорость газов в инерционном аппарате этого типа составляет 12—15 м/с.
На степень очистки влияет скорость движения газов, отсасываемых в циклон. Для того чтобы в циклон было отведено возможно больше пыли, эта скорость должна быть не меньше скорости газов при подходе к решетке. Гидравлическое сопротивление решетки составляет 100—500 Па. Обычно жалюзийные пылеуловители применяют для улавливания частиц пыли крупнее 20 мкм. Недостатком жалюзийного пылеуловителя является эрозионный износ пластин решетки при высокой концентрации пыли. При производстве строительных материалов и ряда ремонтно-механических работ весьма перспективны инерционные пылеуловители типа ПИ-10 [2]. Схема такого аппарата представлена на рис. 2.
Разделение пылегазового потока осуществляется в центробежном поле. Плавный вход и равномерное распределение потока на выходе обеспечивают, как показывают труды Научно-исследовательского института по охране труда при производстве строительных материалов (НИПИОТСТРОМ), достаточно высокую эффективность улавливания — до 92% для пылей со значением среднего медианного диаметра частиц йт «10 мкм.
Таблица 1
Рис. 1. Жалюзийный пылеуловитель с частичным отводом запыленного газового потока: 1 - жалюзийная решетка; 2 - очищенные газы (около 90 об. %); 3 - запыленные газы (около 10 об. %)
Тип аппарата* Максимальная производительность, м3/ч Эффективность пылеулавливания частиц различных размеров Гидравлическое сопротивление, Па Верхний предел температуры газов, оС
Циклон 85.000 10 мкм (50-80%) 250-1500 350-550
Батарейный циклон 170.000 5 мкм (90%) 750-1550 600
Инерционный пылеуловитель 130.000 2 мкм (90%) 800-1400 450
Вихревой пылеуловитель 30.000 2 мкм (92%) до 1800 300
Динамический пылеуловитель 45.000 2 мкм (90%) - 400
*Параметры работы циклонов и динамических пылеуловителей, не являющихся предметом анализа в настоящей работе, приведены для сравнения.
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
8 июнь 2010 *
Таблица 2
Параметры Значение
Производительность по очищаемому газу, м3/ч 10000
Начальная массовая концентрация пыли, г/м3 30-500
Эффективность очистки, % 65-92
Перепад давлений в аппарате, Па до 510
Температура газа на выходе, оС до 300
Габаритные размеры, м 1,17X1,16X1,8
Масса, кг 780
др = с
PWi
дГобщ=Хдр,
(1)
Пылегазовый поток
Рис. 2. Пылеуловитель инерционный ПИ-10 НИПИОТСТРОМ [4]
< Р ((
(2)
где ^ — коэффициент сопротивления г-го элемента аппарата, приведенный к скорости wi в сечении F¡ этого же элемента при расходе пылегазового потока ((■; рг — плотность пылегазового потока в ;-м элементе аппарата;
2) сложением приведенных предварительно к скорости и"0 при плотности газа р0 в условном сечении F0 коэффициентов сопротивления отдельных элементов и последующим выражением общего сопротивления аппарата ДРбщ через его общий коэффициент сопротивления общ, рассчитанный при скорости w0. Тогда:
Аппарат вполне конкурентоспособен по сравнению с высокоэффективными циклонами типа ЦН, ЦП, ЦР, УЦ, СК, СДК, СКЦН Научно-исследовательского института по промышленной и санитарной очистке газа (НИИОГАЗ), однако обладает более низким гидравлическим сопротивлением и поэтому может быть с успехом использован в качестве первой ступени очистки дымовых газов и аспирационного воздуха. В табл. 2 приведена техническая характеристика этого аппарата.
При расчете гидравлического сопротивления аппарата нами использован принцип наложения потерь, при котором арифметическая сумма потерь отдельных элементов дает общее сопротивление аппарата ДРобщ .
При этом учитывается и взаимное влияние близко расположенных друг к другу элементов аппарата.
Принцип наложения потерь обычно реализуют одним из двух методов [5]:
1) сложением абсолютных значений гидравлического сопротивления отдельных элементов, используя формулу:
ДР =И -
общ ->общ
Ро^>
=К1£)(* (I)
(3)
где i — номер элемента аппарата; ДР1 — суммарное сопротивление 1-го элемента, определяемое по формуле:
Очищенный поток
Так как в процессе пылеулавливания температура газа обычно снижается, применяют первый метод наложения потерь - суммирование абсолютных потерь в отдельных элементах.
Выполненный расчет показал, что гидравлическое сопротивление пылеуловителя ПИ-10 составляет «340 Па, что вполне удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными и технической характеристикой аппарата. Направления оптимизации аэродинамических условий движения пылегазового потока в инерционных пылеуловителях типа ПИ-10 можно сформулировать следующим образом:
а) система жалюзи, установленная для сепарации пыли, не является оптимальной. Эффективность этой системы может быть повышена при использовании конструктивных решений, приведенных в [5];
б) конфигурация подводящей шахты должна быть выполнена без резких сужений, как это имеет место в существующей конструкции, и включать удлиненные разделительные стенки в сочетании с изоградиентным криволинейным диффузором [6];
в) весьма высокая массовая концентрация пыли на входе в сочетании с полидисперсным характером аэрозоли позволяет рассчитывать на кинематическую коагуляцию частиц, количественные закономерности которой могут быть определены по [7]. Этот процесс может быть интенсифицирован аэрогидродинамическими и акустическими способами, что позволит существенно повысить эффективность пылеулавливания.
Ключевые слова: инерционные пылеуловители, поэлементный расчет, эффективность очистки.
Список литературы
1. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И., Реши-дов И.К. Очистка промышленных газов от пыли. М.: Химия. 1981, 390 с.
2. Каталог завершенных и перспективных разработок. НИПИОТСТРОМ Минстройматериалов СССР. Новороссийск, 1987. 64 с.
3. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справочник. М.: Металлургия, 1998. Ч. 1. 760 с.
4. Измоденов Ю.А., Пермигин Н.П. Каталог завершенных и перспективных разработок. Новороссийск: НИПИОТСТРОМ, 1987. 64 с.
5. Энтин В.И., Красовицкий Ю.В., Анжеуров Н.М., Болдырев А.М., Шраге Ф. Аэродинамические способы повышения эффективности систем и аппаратов пылеулавливания в производстве огнеупоров. Воронеж: Истоки, 1998. 362 с.
6. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 560 с.
7. ФуксН.А. Механика аэрозолей. М.: Наука, 1955. 352 с.
!=1
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы -- - ® июнь 2010 9
