CC BY
14
ПОВЫШЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, СВЯЗАННЫХ С ИНТЕНСИВНЫМ ВЫДЕЛЕНИЕМ ПЫЛИ
Романюк Е.В. к.т.н.,
ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж,
Красовицкий Ю.В., профессор, д.т.н., Воронежский государственный университет инженерных технологий,
г. Воронеж
Одним из решений вопроса повышения пожарной безопасности технологических процессов на производствах, связанных с интенсивным выделением пыли, является эффективное планирование и установка пылеулавливающего оборудования с учетом физико-химических свойств пыли и особенностей технологического процесса.
Пылеулавливающие системы на предприятиях, как правило, представляют собой двухступенчатые комплексы: первая ступень - грубая очистка до 5-10 мкм, вторая - тонкая выше 2,5 мкм и требуют обширных производственных площадей и материально-технических средств. В связи с этим актуальным является создание аппаратов комбинированного типа -фильтров-циклонов.
Схема одного из таких фильтров-циклонов [1, 3] представлена на
рис.1.
В таком фильтровальном модуле пылегазовый поток по штуцеру 1, установленному тангенциально к корпусу 2 в верхней его части, поступает в аппарат и вращается в нем с некоторой окружной скоростью, что приводит к возникновению центробежной силы, действующей на частицы пыли и прижимающей их к стенке камеры запыленного газа 4 корпуса фильтра. При этом центробежная сила Рц ( рис. 2) направлена нормально по отношению к оси вращения пылегазового потока и в связи с непараллельностью стенки камеры запыленного газа и оси вращения Рц раскладывается на две составляющие: нормальную составляющую Рн (силу давления) и тангенциальную составляющую Рт.
При этом сила давления частицы на стенку Рн (нормальная составляющая центробежной силы) по сравнению с центробежной силой уменьшается, что приводит к уменьшению силы трения твердой частицы о стенку, а, следовательно, к снижению вероятности отскока частицы от стенки и возвращения ее в газовый поток. Появление тангенциальной составляющей центробежной сила Рт, действующей на твердую частицу и направленной вдоль стенки, приводит к росту результирующей силы (в том числе с силой тяжести частицы), обуславливающей ее движение вниз.
Такая конструкция способствует увеличению скорости осаждения твердой частицы (уменьшению времени их выделения из пылегазового потока), а, следовательно, к росту производительности модуля. Одновременно с вращением запыленный газовый поток спиралеобразно
спускается вниз в расширяющийся канал, образованный боковой поверхностью камеры запыленного газа и фильтровального элемента. При движении потока в расширяющемся канале его скорость падает, а статическое давление в нем растет. Уменьшение скорости газового потока ведет к уменьшению инерционных сил, действующих на твердые частицы, находящиеся как в газовом потоке, так и движущиеся по стенке камеры к днищу, способствует более быстрому их выпадению в коническое днище и выводу через кольцевым штуцером 6.
Рис. 1. Фильтр-циклон
Рис.2. Схема к фильтру циклону
Увеличение статического давления в газовом потоке при его движении в расширяющейся к низу камере запыленного газа ведет к росту избыточного давления на наружной поверхности фильтровального элемента по отношению к внутренней полости фильтра (движущей силы процесса фильтрования). Под действием этого перепада давлений газовый поток, освобожденный от основной массы твердых частиц в циклоне, проходит через пористую боковую поверхность фильтра 5 и одновременно освобождается от мельчайших частиц пыли, размер которых определяется структурой пористого материала фильтра. Частицы пыли осаждаются на поверхности фильтра и образуют слой осадка, а очищенный газовый поток из внутренней полости фильтра, закрепленного в подшипниковом узле в разделительной перегородке, поступает в камеру очищенного газа 7 и через штуцер, установленный на крышке, выводится из аппарата. Рост статического давления на поверхности фильтра сопровождается одновременным уменьшением площади его поверхности фильтра (за счет уменьшения его диаметра), что обеспечивает одинаковую производительность по всей высоте фильтра и равномерную толщину слоя осадка на его поверхности.
Для жесткой
фильтровальной перегородки важнейшим параметром работы является общий перепад давлений. На рис. 3 [2] представлены графические
зависимости общего перепада давлений от продолжительности фильтрования для фильтров конусообразной формы и традиционной цилиндрической формы.
Экспериментальные данные [2] свидетельствуют, что при использовании
конусообразных фильтровальных
у = 8С
♦ Конусообразной элемент 1 ■ Цияиндрический
* Конусообразный 2
Х,С
Рис.3. Зависимости ЛРобщ.кон. =Дт) для конусообразных зернистых фильтров с различным углом наклона фильтровальной стенки и цилиндрического.
элементов перепад давлений на фильтровальной перегородке растет медленнее, что позволяет увеличить период фильтрования.
Понижение перепада давления способствует созданию оптимального режима функционирования системы пылеулавливания (периоды фильтрования и регенерации) и устранению пожароопасной ситуации на предприятии, связанной с образованием взрывоопасной концентрации пыли, деформациями корпуса аппарата и накоплением пылевого осадка в системе.
Список литературы
1. Патент на полезную модель № 105200 Российская Федерация МПК51 Циклон-фильтр/Логинов А.В., Красовицкий Ю,В., Пигловский Н.В., Романюк Е.В., Федорова М.Н., Чугунова И.А.; заявитель и патентообладатель ВГТА; заявл. 13.11.2010; опубл. 10.06.2011; Бюл. № 16.
2. Перспективные фильтровальные элементы для очистки пылегазовых потоков в сфере обслуживания и ремонта железнодорожного транспорта/ Н.В. Пигловский, Е.В. Романюк, Ю.В. Красовицкий// Материалы X Междунар. научн.-практ. конференции «Актуальные вопросы современной науки», Таганрог. - 2010 . - С.143-145.
3. Красовицкий, Ю. В. Обеспыливание газов зернистыми слоями / Ю. В. Красовицкий, В. В. Дуров. - М.: Химия, 1991. - 192 с.
