Пути совершенствования очистки аспирационного воздуха на солевых рудниках Текст научной статьи по специальности «Физика»

© Н.С. Груничев, Н.А. Архипов, А.И. Ремизов, 2006

УДК 622.794.7

Н.С. Груничев, Н.А. Архипов, А.И. Ремизов

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОЧИСТКИ АСПИРАЦИОННОГО ВОЗДУХА НА СОЛЕВЫХ РУДНИКАХ

Г7ри производстве товарной продукции на солевых » я рудниках наибольшее распространение получила очистка запыленного воздуха в мокрых пылеуловителях. Пыль из-под укрытий таких систем аспирации подается в мокрые пылеуловители, а затем вместе с использованной водой сбрасывается в очистные сооружения.

Совершенствование аспирационных систем рассматриваемого типа возможно дополнительным размещением в них аппаратов гравитационного или центробежного типа [1]. Это позволяет снизить пылевую нагрузку на мокрые пылеуловители, существенно интенсифицировать процесс очистки воздуха и значительно уменьшить расход воды на пылеулавливание.

Пыль аспирационных систем солевых рудников является полидисперсной. На очистку в них подается средне-дисперсная пыль с преобладанием частиц крупных и средних размеров.

В статье рассматриваются перспективы использования в аспирационных системах гравитационных камер или инерционных аппаратов-циклонов, устанавливаемых перед мокрыми пылеуловителями.

Работа гравитационных камер зависит от ее размеров и параметров потока запыленного воздуха. Эффективное осаждение в камере будет иметь место тогда, когда вертикальный путь, пройденный частицей в камере осаждения,

168

будет больше высоты выходного патрубка этой камеры. Это условие выполнимо при определенных соотношениях размеров камеры осаждения и скорости проходящего пы-левоздушного потока (ио).

Параметр ио может быть определен как [2, 3]:

и о = 3,6 .10-3 ЬР^ .я 3 /ч (1)

Рч

где 2вх - концентрация пыли в воздухе, поступающем в камеру осаждения, мг/м3; Овх - количество запыленного воздуха, поступающего в камеру осаждения, м3/с; рч - плотность аспирационных частиц пыли, кг/м3; Я - степень выделения пылевых частиц из пылевоздушного потока в камере осаждения, ед.

Величина Я равна

1=п п

я = V пО-, ^ пI

I=1 1

где Пп - процент пылевых частиц /-фракции, осаждаемых камерой осаждения, %; П- процент пылевых частиц /-фракции в общей массе аспирационной пыли, %; п - количество осаждаемых в камере пылевых фракций.

Значение Овх может быть получено через скорость движения воздуха Чг в камере осаждения пылеуловителя:

Овх = V . Р , м3/с.

где Р - площадь поперечного сечения камеры осаждения, м2.

Полагая, что скорость движения пылевоздушной смеси Чг в камере осаждения не превышает 3 м/с основные ее параметры можно определить, используя методику расчета пылеосадительных камер [3]. В частности, значение 1-х может быть найдено из условия, что при скорости Чх пылевая частица, пребывая в камере осаждения, преодолевает вертикальный путь Нх, со скоростью о , т.е.

Н х = ^

о Уг

169

тогда ьх = и^ (2)

ш

Следует отметить, что длина камеры -х в выражении (2) приведена без учета перехода потока запыленного воздуха из турбулентного в ламинарный, имеющий место в начале камеры [3]. Начальная длина камеры -к, где осуществляется данный переходный процесс может быть найдена с помощью зависимости, полученной С.Е. Бутаковым [3]:

-н = 0,115

V

где V - кинематическая вязкость, м2/с.

С учетом сказанного общая длина определится так

- = -н + -х (3)

В выражении (2) скорость с может быть найдена через равенство сил веса движущейся частицы в и сопротивления воздушной среды Р, т.е:

в = Р. (4)

Принимая значения в и Р для шаровой частицы диаметром С по данным [3], выражение (4) можно переписать:

1 3 п с2 с2 6 П с (РЧ -Рг )9 = Рщ—4---2

П С (Рч -Рг )9 = Фщ—л---ТТРг (5)

где рч - плотность частицы, кг/м 3 ; рг - плотность газа,

кг/м 3 ; <ш - коэффициент лобового сопротивления частицы;

Решая зависимость (5) относительно скорости с, имеем:

ш =

4 (Рч -Рг ) • с • д

ч-, (6)

3 Рг

Зависимость (6) характеризует скорость выпадения частиц пыли из воздушного потока под действием гравитационных сил.

Тогда длину камеры - в выражении (3) можно записать

так:

170

у = ^ + н к . У^\(1Ърг . (7)

Н К 1 (Рч -Рг) ■ д

Анализ выражения 7 показывает, что пылевая частица, перемещающаяся в камере осаждения длиной У со скоростью Уг , будет выделена из потока запыленного воздуха если, ее пройденный вертикальный путь Нх будет больше высоты выходного патрубка камеры Н , т.е. Нх. > Н.

Приведены результаты оценки эффективности выделения пыли из аспирационного воздуха под действием гравитационных сил в зависимости от скорости его движения и длины гравитационной камеры. При проведении эксперимента за основу были взяты скорости оседания пыли в воздухе, рассчитанные Б.Ф. Кириным и изложенные в литературе [4].

Из представленных зависимостей видно, что с умень-ше-нием скорости движения аспирационного воздуха и увеличением длины камеры осаждения эффективность выделения пылевых частиц увеличивается. Например, частицы пыли крупностью 250 мкм будут полностью выделены из потока воздуха при следующих сочетаниях длины камеры и скорости движения воздуха: длина камеры 0,5 м - скорость воздуха - 1 м/с; длина камеры 1,0 м - скорость 2 м/с. В случае выделения из потока более мелкой пыли, например размером 100 -250 мкм, рассматриваемые параметры должны быть существенно другими: при длине камеры 0,5 м - скорость должна быть не более 0,5 м/с, а длине 1,0 м - не более 1 м/с. Для этих параметров очистки пропускная способность камеры составит 1-2 м3/с. Указанные объемы очищаемого воздуха не позволяют рекомендовать камеры для использования в системах аспирации солевых рудников, где очищается в 7-10 раз больше загрязненного воздуха. Повышение пропускной способности гравитационных камер за счет увеличения их габаритов неизменно приведет к громоздкости системы пылеулавливания.

По сравнению с гравитационными камерами инерционные аппараты обладают большей пропускной способностью и повышенной эффективностью в работе. Так,

171

циклоны НИИОГаза ЦН-15 диаметром 0,8 м очищают от 2,6 до 3,7 м3/с запыленного воздуха, а эффективность улавливания пыли, представленной крупными, средними и мелкими частицами, в 3-6 раз выше чем в гравитационных аппаратах [3].

Поэтому, для эффективной работы аспирационных систем солевых рудников перед мокрыми пылеуловителями целесообразна установка циклонов. При небольших габаритах и существенной пропускной способности они имеют небольшие габариты и обладают достаточной эффективностью работы для снижения пылевой нагрузки мокрых пылеуловителей.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И., Решидов И.К. Очистка промышленных газов от пыли. - М.: Химия, 1981. - 392 с.

2. Нейков О.А., Логачев И.Н. Аспирация при производстве порошковых материалов. - М.: Металлургия, 1973, - 222 с., ил.

3. Руденко К.Г., Калмыков А.В. Обеспыливание и пылеулавливание при обработке полезных ископаемых. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1971. - 352 с., ил.

4. Справочник по рудничной вентиляции. Под ред. К. З. Ушакова. - М.: Недра, 1977, 328 с.

|— Коротко об авторах

Гоуничев Н.С. - профессор, Архипов Н.А. - доцент, Ремизов А.И. - аспирант,

Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск.

172