CC BY
15Статья поступила в редакцию 20.09.13. Ред. рег. № 1770
The article has entered in publishing office 20.09.13 . Ed. reg. No. 1770
УДК 697.98:666.972.12
О ПРИМЕНЕНИИ АППАРАТОВ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ С КОМБИНИРОВАННОЙ СХЕМОЙ СЕПАРАЦИИ ПЫЛИ ИЗ ПЫЛЕГАЗОВОГО ПОТОКА В ПРОИЗВОДСТВЕ КЕРАМЗИТА
С.А. Кошкарев, Т.А. Кисленко
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Ул. Академическая, 1, г. Волгоград, 400074, Россия Тел.: (8442) 96-98-26, факс (8442) 97-49-33, e-mail: [email protected]
Заключение совета рецензентов: 25.09.13 Заключение совета экспертов: 30.09.13 Принято к публикации: 05.10.13
В статье рассмотрен один из методов снижения выбросов пыли в атмосферу в производстве керамзита и стройиндуст-рии, производствах строительных материалов с применением высокоэффективных аппаратов пылеулавливания с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока. Разработана опытно-промышленная конструкция многофункционального пылегазоуловителя с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока и обоснована целесообразность ее применения в эколого-охранных технологических процессах. Проведен анализ технологии и мест, где наиболее целесообразно проводить внедрение новых пылеуловителей. Получены некоторые зависимости распределения частиц D керамзитовой пыли по размерам 5.
Ключевые слова: пылеулавливание, производство керамзита, выбросы, пыль, атмосфера, сепарации пыли, распределения частиц по размерам.
APPLYING DUST CLEANING APPARATUS WITH COMBINED SCHEME OF DUST SEPARATION FROM DUST CONTAINING GAS FLOW IN MANUFACTURE OF
EXPANDED CLAY
S.A. Koshkarev, T.A. Kislenko
Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering 1 Academic St., Volgograd, 400074, Russia Tel.: (8442) 96-98-26, fax (8442) 97-49-33, e-mail: [email protected]
Referred: 25.09.13 Expertise: 30.09.13 Accepted: 05.10.13
This article describes a way of reducing dust emissions of pollutions exhausted in the atmosphere in the manufacture of expanded clay aggregates and building construction industry, production of building materials using high effective dust cleaners with a combined scheme of dust separation from the gas flow. It was developed an experimental-industrial design of multifunctional gas flow high effective dust cleaners with a combined scheme of separation one from the gas flow, and expediency of its application in environmental protection processes. Analysis of the technology and places where new precipitators could be used in the most expedient way was fulfilled. Some dependence for distribution of dust particles of expanded clay D by dimension size 5 are obtained.
Keywords: dust separation, emissions of pollutions, dust, atmosphere, dust separation, particle size distribution.
Введение
Одним из перспективных эколого-охранных процессов в строительстве может стать пылеулавливание в пылегазоочистных устройствах с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока.
Производство искусственных пористых заполнителей (керамзитового гравия и песка) для легких бетонов является одной из наиболее динамично разви-
вающихся отраслей строительной индустрии. Особенность производства пористых заполнителей (в частности керамзитового гравия) состоит в последовательном осуществлении ряда сложных в экологическом отношении операций переработки сыпучих материалов, включая их термическую обработку. В ходе этих операций образуется значительное количество вредных выделений (в первую очередь полидисперсной пыли), локализация и отвод которых от источников выделений осуществляется системами
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (133) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
Энергетика и экология. Экология воздушной среды и космического пространства
местной вытяжной вентиляции, оснащенными установками пылеулавливания. В большинстве данных установок пылеулавливания наибольшее распространение получил инерционно-гравитационный механизм отделения пыли из очищаемого газопылевого потока.
Наиболее часто применяются на практике также многоступенчатые системы пылеочистки выбросов, которыми оборудуются вытяжные вентиляционные системы. В таких многоступенчатых системах применяются аппараты сухой (преимущественно инерционной) и мокрой очистки. Однако осуществляемые в них процессы из-за многоступенчатости очистных циклов, последовательной установки нескольких аппаратов и, следовательно, значительного аэродинамического сопротивления, отличаются значительной энергоемкостью. К тому же, такие установки являются достаточно дорогими и сложными в эксплуатации.
В этих условиях наиболее перспективным представляется применение высокоэффективных аппаратов, позволяющих конструктивно комбинировать механизмы инерционной (циклонной) и захвата (осаждения) частиц пыли на поверхности или объеме воды (мокрая очистка). Применять такие аппараты целесообразно для очистки выбросов печей обжига керамзита при значительных начальных концентрациях пыли. В устройстве с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока осуществляется улавливание пыли инерционно-гравитационным способом с последовательным улавливанием её остаточных концентраций жидким поглотителем. Результатом этого внедрения станет решение актуальной проблемы обеспечения экологической безопасности вентиляционно-технологических выбросов строительного производства, в том числе печей обжига керамзита, для состояния окружающей среды.
Результаты и обсуждение
Основными продуктами в производстве керамзита являются керамзитовый гравий и керамзитовый песок, которые применяются в качестве заполнителей при изготовлении легких бетонов, а также теплоизоляционных и звукоизолирующих материалов. Процесс изготовления керамзитового гравия включает следующие операции: доставку, складирование и транспортирование глинистого сырья к месту производства; переработку сырья, обжиг полуфабриката, охлаждение керамзитового гравия, складирование и выдачу готовой продукции.
Одними из основных источников выделения пыли при производстве керамзита являются печи обжига керамзита, сушильные камеры и посты загрузки транспортных средств. В процессе обжига керамзитового гравия образуются продукты сгорания природного газа и керамзитовая пыль. Концентрация пыли в отходящих газах после холодильных барабанов печей обжига керамзитового гравия достигает
значений до 15 г/м . Содержание пыли в системах аспирации транспортирующих механизмов, шнеко-вых дробилок и сортировок гравия может достигать от 5 до 10 г/м3.
Распределение частиц керамзитовой пыли по размерам: 1, 2 - по данным [5, 6]; 3 - по экспериментальным данным Distribution of expanded clay dust particles by size: 1, 2 - according to [5, 6], 3 - on experimental data
Дисперсный состав выделяющейся пыли характеризуется графиком распределения массы частиц по диаметрам (рисунок), из которого видно, что на фоне мелких частиц наблюдаются ярко выраженные крупные частицы. Очевидно, что в первом приближении линии распределения удовлетворяют логарифмически нормальному распределению. В интервале участка с размером частиц пыли 8 от 1 до 100 мкм (кривая 1) и для частиц пыли при 8 от 1 до 40 мкм (кривая 2) эти зависимости близки к прямой линии в логарифмической системе координат (прямо пропорциональны) и в данном случае удовлетворительно описываются следующей формулой
lg с
D = 55,95 J exp
1ln2 (8/18)
d lg 8,
(1)
где Б - интегральная функция распределения размера частиц ё пыли керамзита, %; 8 - размер частиц пыли керамзита, мкм; ^ о - стандартное логарифмическое отклонение диаметров частиц пыли 8.
Для кривой 3 в интервале 8 от 1 мкм до 30 мкм принимает также вид прямой в логарифмической системе координат и удовлетворительно описывается следующей зависимостью
lg с
D = 122,75 J exp
1ln2 (8/10)
d lg 8. (2)
За пределами данных участков линии распределения имеют вид усеченного логарифмически нормального распределения.
- с -чг
3 с
т
з CL
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (133) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
С.А. Кошкарев, Т.А. Кисленко. Аппараты пылеулавливания с комбинированной схемой сепарации пыли ... в производстве керамзита
Анализ результатов этого исследования показал, что мелкодисперсные фракции (5 = 10 мкм и менее) составляют от 60 до 85% от общей массы пыли керамзита. Значение среднемедианного размера частиц §50 пыли керамзита изменяется от 2 до 5 мкм в зависимости от места отбора пробы.
Для улавливания такой пыли на кафедре БЖДТ ВолГАСУ была разработана установка, предназначенная для сепарации пыли высокой степени полидисперсности из очищаемого пылегазового потока выбросов печей обжига керамзита. Такие устройства могут также найти применение в аспирационных и пневмотранспортирующих системах на комбинатах строительных материалов, заводах по производству цемента, кирпича и асфальтобетона, установках по производству растворобетонных смесей и подобных производствах, где имеют место значительные величины начальных концентраций пыли очищаемого пылегазового потока выбросов.
Пылегазоочистные устройства с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока имеют целый ряд преимуществ. К основным их достоинствам можно также отнести простоту масштабирования посредством увеличения числа цилиндрических камер.
Применение таких аппаратов для пылеулавливания и сепарации, других технологических процессов, например, сушки новых групп дисперсных материалов (ДМ) делают актуальными проводимые исследования по изучению процессов взаимодействующих фаз в таких аппаратах. Недостаточно разработанные для таких аппаратов модельные представления и инженерные
методы расчета непрерывных технологических процессов требуют их дальнейшего развития [4-6].
При работе пылеуловителей имеет место, как правило, улавливание пыли многокомпонентного полидисперсного состава. При этом эффективность улавливания пыли полидисперсного состава различного рода пылеуловителями является некоторым среднеинтегральным значением для всех видов компонентов. В то же самое время, для каждого типа пыли компонентная эффективность улавливания пылеуловителем будет различной. Определение фракционной эффективности улавливания с использованием данных дисперсного состава на основе данных дисперсного анализа позволяет в значительной мере преодолевать такие трудности. Данный метод позволяет получать надежные данные для разработки адекватной модели описания и последующего расчета эффективности улавливания пылеуловителями.
Заключение
Анализ результатов дисперсного состава пыли керамзита, вероятностного метода определения эффективности улавливания пыли и проведенные опытно-промышленные испытания пылегазоочист-ного устройства с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока газов показывают достаточную сходимость полученных данных. Эффективность улавливания пыли керамзита данным устройством в зависимости от режима работы (сред-нерасходовой скорости потока газа в живом сечении контактных камер) изменяется от 85% до 95%.
Список литературы
References
1. Онацкий С.П. Производство керамзита. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1987.
2. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): учеб. пособие для вузов. 2-е изд., испр. СПб.: Химиздат, 2009.
3. Кошкарев С. А. Непрерывная сушка дисперсных материалов в аппаратах лотковой и цилиндрической формы: дис. ... канд. техн. наук. СПб. 1992.
4. Азаров В.Н., Ажгиревич А.И., Грачев В.А., Гутенев В.В., Денисов В.В. и др. Промышленная экология: учебник для высш. учеб. заведений министерства образования и науки РФ / Под общей ред. В.В. Гутенёва. М.; Волгоград: Изд-во ПринТерра, 2009.
5. Черкасов В.С., Шаповалов Н.Н. Влияние качественных характеристик сырьевых компонентов на свойства силикатного кирпича // Найновите постижения на евро-пейската наука: материали за 7-а Международная научна практична конференция, София, 17-25-ти юни 2011 г. София: «Бял ГРАД-БГ» ООД. 2011. Т. 39. Селскостопанство. Здание и архитектура. С. 93-96.
6. Азаров В.Н., Есина Е.Ю. О дисперсном составе пыли в системах обеспыливающей вентиляции строительных производств // Вестн. Волгоградского гос. арх.-строительного у-та. Сер.: Строительство и архитектура. 2008. № 11. С. 119-122.
1. Onackij S.P. Proizvodstvo keramzita. - 3-e izd., pererab. i dop. M.: Strojizdat, 1987.
2. Romankov P.G., Frolov V.F., Flisûk O.M. Metody rasceta processov i apparatov himiceskoj tehnologii (primery i zadaci): uceb. posobie dlâ vuzov. 2-e izd., ispr. SPb.: Himizdat, 2009.
3. Koskarev SA. Nepreryvnaâ suska dispersnyh materialov v apparatah lotkovoj i cilindriceskoj formy: dis. ... kand. tehn. nauk. SPb. 1992.
4. Аzarov V.N., АzgireviC А.1., Gracev VA., Gu-tenev V.V., Denisov V.V. i dr. Promyslennaâ èkologiâ: ucebnik dlâ vyss. uceb. zavedenij ministerstva obrazovaniâ i nauki RF / Pod obsej red. V.V. Gutenëva. M.; Volgograd: Izd-vo PrinTerra, 2009.
5. Cerkasov V.S., Sapovalov N.N. Vliânie kacestvennyh harakteristik syr'evyh komponentov na svojstva silikatnogo kirpica // Najnovite postizeniâ na evropejskata nauka: materiali za 7-a Mezdunarodnaâ naucna prakticna konferenciâ, Sofiâ, 17-25-ti ûni 2011 g. Sofiâ: «Bâl GRАD-BG» OOD. 2011. T. 39. Selskostopanstvo. Zdanie i arhitektura. S. 93-96.
6. Аzarov V.N., Esina E.Û. O dispersnom sostave pyli v sistemah obespylivaûsej ventilâcii stroitel'nyh proizvodstv // Vestnik Volgogradskogo gos. arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Ser.: Stroitel'stvo i arhitektura. 2008. № 11. S. 119-122.
Транслитерация по ISO 9:1995
Г'-": - TATA — LXJ
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (133) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
