CC BY
18УДК 614.71:669.504.3.054(03)
Ю.В. КРАСОВИЦКИЙ, д-р техн. наук, Н.Н. ЛОБАЧЕВА, инженер (naloni@mail.ru), Е.В. РОМАНЮК, канд. техн. наук (scercso@mail.ru), Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА); Н.В. ПИГЛОВСКИЙ, ведущий инженер (piglovsky@vagon.vrn.ru), Воронежский вагоноремонтный завод (ВВРЗ); Р.Ф. ГАЛИАХМЕТОВ, директор (grf@rosizvest.ru), ООО «Придонхимстройизвесть» (г. Россошь, Воронежская обл.)
Особенности эксплуатации пылеуловителей при производстве строительных материалов
Многие пылеулавливающие установки не обеспечивают проектных показателей эффективности улавливания. Причины неудовлетворительной работы газоочистных сооружений следующие: отклонение режима работы технологического агрегата от предусмотренного при проектировании системы газоочистки (изменение объема отходящих газов, их влажности, температуры) существенно влияет на показатели работы газоочистных устройств; неудовлетворительное качество изготовления пылеулавливающего оборудования, что приводит к резкому сокращению межремонтного периода работы аппарата; недостаточная квалификация персонала и слабое внимание руководства к вопросам санитарной очистки отходящих газов.
Решающим фактором эффективной работы пылеулавливающих аппаратов является предупреждение подсоса наружного воздуха или перетекания газов внутри аппарата, которое вызывает резкое повышение концентрации пыли в отходящих газах. Подсос холодного воздуха внутрь аппаратов ведет к замазыванию фильтровальной ткани, зарастанию элементов батарейных циклонов улавливаемой пылью. При эксплуатации газоочистных установок особое внимание уделяют предупреждению подсоса воздуха через пылевыпускные устройства и бесперебойному удалению уловленной пыли.
При периодических осмотрах проверяют исправность всех механизмов и узлов установки и устраняют выявленные недостатки. Периодические осмотры проводят один раз в два месяца в зависимости от конкретных условий. Текущий ремонт, связанный с устранением мелких неисправностей, проводит по мере необходимости дежурный персонал. Планово-предупредительный ремонт осуществляют с целью предотвращения длительного простоя оборудования. В ходе капитального ремонта заменяют или восстанавливают часть пылеулавливающего оборудования.
Работа пылеулавливающих установок в аварийном режиме запрещается. Для пылеулавливающих установок всех видов аварийным режимом считается: работа аппаратов с отклонениями параметров очищаемого газа по объему, температуре, давлению, запыленности газа, химическому составу, влажности, физико-химическому составу и дисперсному составу пыли свыше пределов, установленных в производственной инструкции; пыле-выгрузные устройства не работают или не обеспечивают выгрузку уловленного продукта при нормальном режиме работы аппарата; подсосы воздуха в аппарат превышают величину, установленную в производственной инструкции; если не обеспечивается режим стряхивания, смыва или обдува рабочих элементов аппаратов.
В процессе эксплуатации циклоны и батарейные циклоны подвергают систематическим осмотрам. В батарейных циклонах при осмотре обращают внимание на степень изношенности элементов, наросты пыли на направляющих лопатках, герметичность затворов и питателей. Не менее двух раз в год детально осматривают аппараты (внутри и снаружи). При необходимости их
очищают от пыли, заменяют изношенные детали или устраняют сваркой обнаруженные неплотности [1].
Негерметичность пылевыгрузного устройства при давлении в бункере выше атмосферного ведет к выбросу пыли в окружающую среду, а при разрежении — к резкому снижению коэффициента очистки газов от пыли. Так, подсос воздуха в бункер, равный примерно 15% от общего расхода газа через циклон, снижает коэффициент очистки на 34—40%.
Важное значение для эффективной работы газоочистных установок имеют правильное устройство пылесборных бункеров и своевременное освобождение их от уловленной пыли. Для циклонов типа ЦН слой пыли в бункере при наибольшем его заполнении должен быть ниже пылевыпускных отверстий циклонов не менее чем на величину двух диаметров этих отверстий.
Тепловая изоляция наружных поверхностей препятствует конденсации водяных паров из пылегазового потока, а поэтому должна поддерживаться в исправном состоянии. Конденсация водяных паров может вызвать замазывание циклонов или циклонных элементов батарейного циклона, пылевых затворов мокрой пылью и вывести аппарат из строя. Во избежание этого температуру газов, поступающих в аппараты, поддерживают выше точки росы не менее чем на 20—25оС. Температуру стенки аппарата под изоляцией поддерживают выше точки росы не менее чем на 10оС.
Если дымовые газы очищают после сушильных установок, то сохраняется вероятность попадания в аппараты недосушенного по технологическим причинам продукта. В этом случае значительное снижение вероятности залипания аппаратов улавливаемым продуктом обеспечивают приваркой к стенкам бункера обогреваемых паром змеевиков или паровых рубашек. У циклонов можно дополнительно обогревать и стенки аппарата.
Для предупреждения забивания аппаратов улавливаемым продуктом при очистке газов от сильнослипаю-щихся пылей устанавливают периодически включаемые вибраторы на бункерах, а иногда и на конической части циклонов. Если вибраторы не дают ожидаемого эффекта, то внутри циклона можно устанавливать специальные ворошители. Следует отметить, что ворошители значительно ухудшают аэродинамику циклонного процесса и, как следствие, приводят к снижению степени очистки. Однако решение об их установке иногда оказывается единственно возможным для обеспечения работоспособности аппарата при улавливании сильносли-пающихся пылей. Цепи ворошителя работают от специального привода с частотой вращения 4—6 мин-1.
Для надежной работы циклонных аппаратов температура газов должна быть выше точки росы на 20—25оС при негигроскопичной пыли и большой влажности газов. Допускаемая запыленность газов зависит от диаметра циклона и для слабослипающихся пылей (таблица).
При выборе допускаемой запыленности газов рекомендуется учитывать степень прилипания пыли к стен-
научно-технический и производственный журнал
февраль 2011
63
кам циклона, зависящую от физико-химических свойств, дисперсного состава пыли, влажности газов, материала и состояния поверхности стенок. Пыли, у которых 60—70% частиц диаметром до 10 мкм, липкие, те же пыли крупнее 10 мкм сыпучие.
Эффективность работы циклонов типа ЦН существенно зависит от режима работы аппарата. Для обеспечения наиболее высоких показателей очистки газов режим работы таких циклонов должен быть стабильным. Изменение расхода газа не должно превышать 10—12%.
На работающей установке газодинамическое сопротивление измеряют постоянно включенным манометром; отклонения показаний не более 25—30% от номинала. Температура стенок циклонов и бункера должна быть выше точки росы очищаемых газов. Особенно опасно снижение температуры при улавливании пылей, имеющих повышенное содержание СаО или других компонентов, вызывающих слипание пыли при наличии влаги и забивание течек. Кроме того, конденсация водяных паров приводит к коррозии внутренней поверхности стенок циклонов, бункеров и газоходов. Наличие слоя пыли на стенках ускоряет коррозию металла.
Таким образом, меры по предотвращению коррозии стенок циклонов сводятся прежде всего к содержанию в исправном состоянии наружной теплоизоляции.
Схема технологического контроля работы батарейного циклона пре дставлена на рисунке.
В батарейных циклонах износ циклонных элементов при улавливании абразивных пылей — довольно распространенное явление; чаще изнашиваются стенки корпусов элементов в цилиндрической и конической части. Один из наиболее эффективных способов борьбы с износом — снижение скорости газа путем увеличения числа циклонных элементов. Заметный эффект достигается при полной ликвидации подсосов в газовых трактах.
Для предотвращения перетоков газа необходимы правильное изготовление и монтаж элементов. Недопустима установка в одном батарейном циклоне направляющих аппаратов типа «розетка» с разными углами наклона или типа «винт» с разным шагом спиралей.
Отложение пыли наблюдается при снижении расхода газа до 60% по сравнению с нормальным, так как в этом случае ухудшается эффект самоочистки. Такое же явление возможно в «мертвых» зонах при неправильном подводе и отводе газов. В последнем случае часто забивается также соответствующая часть межтрубного пространства распределительной камеры.
Нормальная работа фильтров по эффективности и надежности зависит от соблюдения проектных эксплуатационных параметров (температуры, влажности, расхода пылегазового потока, массовой концентрации, дисперсного и химического состава пыли, механической прочности, термо- и коррозионно-стойкости материала фильтрующих элементов и т. д.).
Превышение допустимой температуры пылегазового потока ведет к уменьшению срока службы ткани. При снижении температуры газов до точки росы пары воды конденсируются, в результате чего пыль, осевшая на ткани, увлажняется, слипается, замазывает поры ткани. При этом резко повышается гидравлическое сопротивление аппарата. Для предотвращения конденсации водяных паров температура газов на выходе из аппаратов должна быть на 20—30оС выше точки росы. При обратной продувке ткани воздух часто приходится подогревать.
При очистке высокотемпературных газов в фильтрах необходима тонкая регулировка их температуры. Наиболее приемлемый метод охлаждения газа — смешивание его с атмосферным воздухом.
Основной показатель, характеризующий работу фильтра, — его гидравлическое сопротивление. При нормальной работе фильтра, хорошей регенерации и
Диаметр циклона, мм 800 600 500 400 300 200 100
Допускаемая запыленность, кг/м3 2,5 2 1,5 1,2 1 0,8 0,6
оптимальной расчетной нагрузке гидравлическое сопротивление аппарата составляет примерно 800—900 Н/м2. В случае применения стеклоткани сопротивление аппарата обычно находится в пределах 1500—1800 Н/м2. Сопротивление фильтра меньше приведенных значений свидетельствует о недогрузке аппарата по газу и пыли, изношенности рукавов или неплотности в местах их крепления. Большие сопротивления указывают на более высокую начальную запыленность очищаемого газа или на плохую регенерацию.
В зависимости от степени запыленности газа и скорости фильтрации регулируют продолжительность регенерации. Оптимальный интервал между регенерациями фильтрующих элементов определяют опытным путем [5].
Часто причиной плохой работы фильтров является наличие щелей в местах стыковки распределительной трубной решетки с корпусом аппарата, в местах крепления фильтрующих элементов к патрубкам решетки и т. д. Устранение этих неплотностей и проверку аппарата на герметичность проводят при монтаже фильтра, планово-предупредительных ремонтах. Крепление фильтрующих элементов целесообразнее всего проводить комплектно для каждой секции одновременно. Комплект может состоять как из новых, так и из бывших в употреблении элементов.
Следует иметь в виду, что до настоящего времени в производстве достаточно широко применяются тканевые (рукавные) фильтры. Поэтому в дальнейшем при
Схема технологического контроля работы батарейного циклона [2-4]
научно-технический и производственный журнал ©ч];)~./^.НЬ,!" 64 февраль 2011
обсуждении условий эксплуатации фильтров мы будем учитывать это обстоятельство.
Как известно, наибольшему износу тканевые рукава подвергаются в нижней своей части, примерно на длине 300—400 мм от нижней газораспределительной решетки. Причина — повышенная скорость газа в нижней части рукава, особенно при его провисании и уменьшении входного сечения, а также временное повышение температуры поступающих на очистку газов. При повышенных скоростях газов ткань изнашивается вследствие истирания ее пылью. Поэтому рукав целесообразно выполнять составным из двух частей. Нижняя часть рукава сменная.
Во время обратной продувки ткани рукава сжимаются. Во избежание их чрезмерного сплющивания, которое затрудняет стекание уловленной пыли в бункер, рукава, выполненные из хлопчатобумажных, шерстяных или синтетических тканей, снабжают кольцами жесткости.
Накопленный опыт фильтрования газов подтверждает целесообразность более широкого использования стеклоткани, особенно при обслуживании высокотемпературных технологических процессов. Рукав любой конструкции, изготовленный из обычной ткани, очищают от пыли встряхиванием и обратной обдувкой. Использование же стеклоткани позволяет очищать рукава только обратной обдувкой.
При очистке сухих газов от пылей с высоким электрическим сопротивлением, например в производстве изделий строительной керамики, фильтровальные ткани из синтетических и стеклянных волокон заряжаются до 60 кВ [6]. Это создает опасность возникновения пожара в фильтре в результате электрического пробоя воздушного промежутка между рукавом и корпусом аппарата. Для защиты от электризации в ткани вплетают тонкие металлические проволочки или пропитывают их антистатическими электропроводящими составами.
Уместно отметить, что использование в этих условиях фильтрующих материалов из пористых металлов полностью устраняет эту опасность, делает практически неограниченным срок службы фильтрующих элементов, резко упрощает их регенерацию и повышает эффективность пылеулавливания.
Существенно влияет на эксплуатацию рукавных фильтров и фильтров с насыпным слоем герметичность переключающих клапанов и пылевыгрузных устройств. Подсосы из атмосферы и коллектора продувочного воздуха значительно увеличивают гидравлическое сопротивление, а следовательно, и энергетические затраты. Срок службы фильтровальных элементов для каждого материала устанавливают применительно к условиям эксплуатации. Рукава из лавсана в нормальных условиях работают от 8 до 20 тыс. ч. При улавливании высокоабразивных пылей с повышением температуры срок службы значительно снижается.
Мероприятия по уходу за фильтрами предусматривают специальной инструкцией [7]. При надлежащем уходе срок службы тканых рукавов нередко достигает трех лет, на отдельных установках — четырех-пяти лет. При импульсной продувке рукавов из стекловолокна максимальный срок службы равен двум годам. При высокой выходной концентрации пыли он уменьшается, так как для поддержания достаточно низкого перепада давления нередко требуется практически непрерывная регенерация.
Преждевременный разрыв рукава может быть вызван слабым или сильным натяжением. При слабом натяжении разрушение от изгиба происходит вследствие перегиба в нижней части рукава. Недостаточное натяжение может также привести к касанию рукавов друг с другом, что мешает сбрасыванию пыли в бункер во время обратной продувки. Повторный унос уловленной пыли приводит к увеличению перепада давления и, как следствие, к продавливанию пыли через ткань, что уве-
личивает унос. Абразивное трение соседних провисших рукавов друг о друга может вызвать их разрушение. Этот недостаток исправляют путем правильного размещения распорных колец вдоль рукава.
Рекомендуемое натяжение рукава в среднем составляет около 4 кг на 100 мм окружности, т. е. 15 кг для рукава диаметром 130 мм. При этом следует учитывать длину и массу рукава, а также массу слоя при его максимальной толщине. Хорошо спроектированная система обратной продувки обеспечивает медленную подачу давления в секцию после регенерации, что защищает рукава от резкого раздувания или толчка. Постепенная подача давления достигается благодаря использованию тарельчатых клапанов либо ограничивающих расход приспособлений в одном из выпускных клапанов.
При эксплуатации фильтра корпус аппарата рекомендуется открывать для осмотра через определенные промежутки времени (не реже одного раза в неделю). При осмотре проверяют наличие на рукавах слоя пыли, который не удаляется при регенерации; степень замазывания фильтровального материала влажной пылью; образование на поверхности материала твердых отложений, свидетельствующих о конденсации влаги; равномерность толщины пылевого слоя вдоль длины рукава; состояние фильтровального материала (наличие мелких отверстий, разрывов, износа на отдельных участках ткани вследствие трения или изгиба и т. д.). Внутренность фильтра осматривают для выявления пылевых отложений на стенках корпуса и бункера, особенно в углах и по краям. Метод очистки рукавов подбирают опытным путем с учетом свойств материала и пыли.
Многолетний опыт авторов показывает, что строгое соблюдение предлагаемых рекомендаций обеспечивает действующие нормы ПДВ и надежную защиту окружающей среды от пылевых выбросов при производстве строительных материалов.
Ключевые слова: эффективность пылеулавливания, нормальные и аварийные режимы, условия регенерации фильтров.
Список литературы
1. Энтин С.В., Кравец Б.Б., Анжеуров Н.М., Красовиц-кий Ю.В. Решение инженерных проблем при выборе систем пылеулавливания на основе мониторинга он-коэкологической ситуации в промышленном регионе // Тез. докл. Междунар. конф. и V Междунар. симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерная защита окружающей среды». 16-18 мая 2001 г. М., 2001. С. 301-303.
2. Алиев Г.М.-А. Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок. М.: Металлургия, 1983. 295 с.
3. Алиев Г.М.-А. Эксплуатация аппаратов и систем на огнеупорных заводах. М.: Металлургия, 1977. 286 с.
4. Алиев Г.М.-А. Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок. М.: Металлургия, 1988. 320 с.
5. Энтин С.В., Анжеуров Н.М., Асмолова Е.В., Красовиц-кий Ю.В. Новые концептуальные подходы к сухому пылеулавливанию // Тез. докл. Междунар. конф. и V Междунар. симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерная защита окружающей среды». 16-18 мая 2001 г. М., 2001. С. 297-299.
6. Поляков В.А., Янковский С.С. Измерение избыточного электрического заряда частиц, взвешенных в газовом потоке // Промышл. и санит. очистка газов. 1972. № 1. С. 21-23.
7. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г. Очистка газов: Справочное издание / М.: Теплоэнергетик, 2002. 640 с.
Ы ®
научно-технический и производственный журнал
февраль 2011
65
