CC BY
18
Д.Ю. Овчинников, С.В. Иляхин
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПЕННОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ
сследования пылеулавливающей способности пенного пылеуловителя осуществлялись на лабораторной модели. Принцип действия установки был следующим. Воздух засасывался с помощью пылесоса и подавался в подводящий рукав, где в него с помощью дозатора вводилось необходимое количество пыли. Количество поступающей пыли регулировалось с помощью изменения шага и глубины канавки съемных шнеков и изменением числа оборотов шнека.
Далее запыленный воздух, тангенциально подведенный к пе-нофильтру и дополнительно закрученный в завихрителе с большой скоростью, пронизывал слой пенообразующего раствора, газожидкостную эмульсию, которая попадала на пенообразующие сетки, на выходе из которых превращалась в крупноячеистую воздушно-механическую пену.
На этом этапе улавливание пыли происходит под действием инерции при ударе запыленного газового потока о поверхность жидкости, в результате смачивания пыли при прохождении через слой жидкости, содержащей поверхностно-активные вещества (ПАВ), снижающие поверхностное натяжение раствора, а также в результате турбулентного соударения частиц пыли с капельками раствора, образующихся в процессе контакта воздушно-пылевого потока с поверхностью раствора и пузырьками образующейся воздушно-механической пены.
Часть пыли содержится внутри воздушных пузырьков, прошедших через пенообразующий раствор и образовавшие воздушно-механическую пену. Для связывания этой части пыли и перевода в межпузырьковое пространство, богатое поверхностно-активным веществом, на пути ее движения устанавливаются в сужающейся части пеногасителъные сетки. Гашение пены происходит здесь в результате действия скоростного напора воздуха и при ударе пузырьков о металлическую сетку. Разрушенная пенная масса усиленно перемешивается в турбулентном потоке, пыль, содержащая-
180
ся во внутреннем пространстве пузырька, переходит в межпузырьковое пространство, где укрупняется и смачивается ПАВ.
Для связывания оставшейся части пыли установлены дополнительные пенообразующие сетки с более мелкими ячейками, пройдя через которые, пенная масса преобразуется в ВМП более высокой дисперсности, а чем меньше размер пузырьков, тем больше межпузырьковое пространство, где и происходит смачивание и улавливание пыли. Обратного процесса перехода пылинок внутрь пузырька не происходит ввиду того, что на отрыв смоченных раствором ПАВ пылинок требуется гораздо большая энергия, чем для их связывания.
Вышедшая из пенного фильтра ВМП по переходному рукаву попадает в отстойник, где она гасится кинетической энергией распыляемых форсункой капель раствора.
В процессе исследований лабораторного пенофилътра изменялись следующие параметры:
- начальная запыленность;
- концентрация растворов пенообразователя и его марка;
Количество подаваемого воздуха устанавливаемого на входе
воздуходувки составляло 0,8 м3/мин, что соответствовало скорости воздуха в аппарате равным 0,4 м/с.
Начальная запыленность воздуха создавалась с помощью шне-кового дозатора и изменялась в пределах от 25 до 150 г/м3. Для исследований отбиралась известковая пыль, уловленная рукавными фильтрами буровых станков. Перед опытами пыль просушивалась и просеивалась.
Концентрации ПАВ в применяемых растворах принимались равными 1; 2,5; 4 %, а в качестве ПАВ были отобраны КЧНР (контакт черный нейтрализованный рафинированный); паста ДС-РАС (рафинированный аминосульфат) и пенообразователь ПО-1.
Растворы пенообразователей готовились заранее в специальных емкостях и предварительно определялись кратность и стойкость образующейся ВМП по известной методике. Расстояние между сетками в отводящей колонне составляло 250 мм, а размеры ячеек 2 мм.
Определение запыленности на выходе определялось весовым способом. Пробы отбирались на фильтры АФА - В - 18 с_
60
« 50
1
2
2
3
4 С, %
Рис. 1. Изменение запыленности (З) на выходе из пенофильтра в зависимости от концентрации (С) пенообразователя и запыленности на входе (1,2,3 - запыленность 25 г/м3; 1 ',2',3' - запыленность на входе 50 г/м3)
помощью аспираторов ВЦНИИОТ и ППР-1 с поплавковыми ареометрами и после просушки взвешивались на весах ВЛА-200 Г-М.
Кроме этого, определялась температура воздуха и его влажность, а также температура пенообразующего раствора. Процесс улавливания пыли контролировался дополнительно визуально через прозрачные стенки пенофильтра.
В процессе лабораторных экспериментов замерялась запыленность на выходе из аппарата в зависимости от запыленности на входе, концентрации пенообразователя в растворе и его марки. Степень улавливания пыли определялась на основании косвенных замеров, исходя из привесов фильтров. Зная привесы и количество воздуха, просасываемого через пылезаборные трубки, определялась конечная концентрация пыли в воздухе, начальная концентрация задавалась с помощью шнекового дозатора.
Результаты исследований представлены на рис. 1. Анализируя представленный на рис. 1. график, видно, что запыленность на выходе из аппарата постоянно уменьшается с 18-28 мг/м3 при
182
Рис. 2. Изменение запыленности (З) на выходе из пенофильтра для различных типов пенообразователей в зависимости от концентрации пенообразователя (С) и запыленности на входе (1,2,3,4 - соответственно 25,50,100,150 г/м3)
1 % - растворе до 5-16 мг/м3 при 4%. Концентрация пыли на входе равнялась 25 г/м3 (кривые 1,2,3). При увеличении концентрации пыли на входе до 50 г/м3 на выходе содержание пыли повышается и, соответственно, равны 36-48 мг/м3 при 1-ом растворе до 28-34 мг/м3 при 4 %.
Для пенообразователей КЧНР и ДС-РАС показатели близки друг к другу, а для пенообразователя П0-1 запыленность на выходе (при одной и той же концентрации пыли на входе) выше. Такое увеличение запыленности можно объяснить тем, что при использовании П0-1 образуется пена более высокой кратности, а следовательно с более тонкими стенками, которые легче разрушаются пылинками. Кроме того, образующаяся из раствора ПО-1 воздушно-механическая пена более устойчивая и статичная, что ведет к ухудшению массообмена между жидкостью и пылинками, а как показали исследования, проведенные нами и Та-рановым А. Т. пыль лучше улавливается в высокотурбулизиро-ванном слое динамической пены, в котором непрерывно происходит разрушение и слияние новых воздушных пузырьков. Опасная для человека тонкодисперсная пыль в основном осаждается в межпузырьковом пространстве, богатом жидкостью. На рис. 2. представлены результаты исследований по определению запыленности воздуха на выходе из пенофильтра в зависимости от марки пенообразователя и его концентрации в растворе при изменении концентрации пыли на входе, равной 25; 50; 100; 125 г/м3. Как следует из анализа графиков на рис.2, можно утверждать, что увеличение концентрации пыли на входе в аппарат пылеулавливания с 25 до 150 г/м3, т.е. в 6 раз вызывает почти пропорциональное уменьшение концентрации пыли на выходе из аппарата (в 5 для пенообразователя КЧНР и ДС-РАС и для ПО-1 до 7 раз) при концентрации пенообразователя в растворе равной 1 %. Увеличение концентрации пенообразователя в 4 раза (до 4 %) вызывает уменьшение выхода пыли из пенофильт-ра с 5 до 70 мг/м3 ,т.е. в 3-1,5 раза. Причем максимальное снижение запыленности наблюдается при концентрации пенообразователя равной 2 %. И также, как это представлено на рис. 1, максимальная эффективность пылеулавливания характерна для пенообразователя КЧНР и ДС-РАС.
Т. о. результаты данных исследований доказали возможность применения пенофильтра на второй стадии очистки в системе
183
пылеудаления на буровом станке. Область рациональных концентраций для пенообразователей КЧНР и ДС-РАС лежит в пределах 2-2,5 %, а для ПО-1 3-4 %. Регулируя пылевую нагрузку на входе (от 25 до 150 г/м3) и концентрацию пенообразователя в растворе можно обеспечить санитарные нормы по пыли при выходе очищенного воздуха из установки. пгтт
— Коротко об авторах -
Овчинников Д.Ю. - инженер ООО «ПромВентиляция», Иляхин С. В. - доктор технических наук, профессор МГГРУ.
Д_
© О.В. Скопинцева, А.Ю. Прокопович, Ю.В. Соловьёв, 2008
184
