CC BY
45УДК 614.71:669.504(03)
Ю.В. КРАСОВИЦКИЙ, д-р техн. наук, Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА); Н.В. ПИГЛОВСКИЙ, ведущий инженер ([email protected]), Воронежский вагоноремонтный завод (ВВРЗ); Р.Ф. ГАЛИАХМЕТОВ, директор по развитию ([email protected]), ООО «Росизвесть» (Воронеж)
Пылеосадительные камеры для предварительной и энергосберегающей очистки газов в производстве строительных материалов
Производство строительных материалов, отличающееся высокой концентрацией, разнообразием и энергоемкостью технологического оборудования, предназначенного в значительной мере для дробления, измельчения, классификации, транспортировки и обжига твердых, гранулированных и порошкообразных материалов, является серьезным источником пылевыделе-ния в производственные помещения и окружающую предприятие воздушную среду. При этом не только теряется значительная часть дефицитного сырья, но и возникают условия для нарушения действующих санитарно-гигиенических норм и поражения людей. Эти весьма токсичные пылевые выбросы не остаются в атмосфере без изменений. Под действием солнечных лучей и при участии озона возникают пока неизвестные реакции, приводящие к образованию новых, еще более токсичных соединений [1—3].
Создание безотходной технологии и внедрение новейших пылеулавливающих комплексов на действующих предприятиях по ряду причин (жесткое ограничение производственных площадей и энергетических лимитов, недостаток средств на реконструкцию, текучесть кадров, отсутствие специально подготовленных служб по эксплуатации систем пылеулавливания и т. д.) связано с серьезными затруднениями.
Выпускаемые промышленностью строительные материалы остаются пока весьма дорогостоящими, что обусловлено, в частности, повышенной энергоемкостью их технологии.
В этих условиях особое значение приобретают всесторонний анализ и оптимизация действующих пылеулавливающих комплексов с учетом внедрения новых перспективных энергосберегающих разработок и технологий, включающих процессы утилизации пыли [4—8].
Это тем более является необходимым, поскольку до настоящего времени отсутствуют комплексные данные по этой проблеме, а имеющиеся материалы носят противоречивый характер, что препятствует решению практических задач совершенствования систем пылеулавливания в производстве.
Для предварительной и энергосберегающей очистки газов от пыли целесообразно применять пылеосадитель-ные камеры, действие которых основано на гравитационном осаждении частиц пыли из потока. Приемлемая эффективность очистки газов достигается при длительном нахождении частиц в пылеосадительной камере. Поэтому пылеосадительные камеры, рассчитанные на осаждение даже относительно крупных частиц, весьма громоздки. Материалом для их постройки служит кирпич или сборный железобетон, реже — сталь и дерево.
Для равномерного газораспределения по сечению пылеосадительные камеры снабжают диффузорами и газораспределительными решетками, а для снижения
высоты осаждения частиц — горизонтальными или наклонными полками. В некоторых конструкциях пыле-осадительных камер для повышения их эффективности устраивают цепные или проволочные завесы и отклоняющие перегородки. Это позволяет дополнительно к гравитационному использовать эффект инерционного осаждения частиц при обтекании потоком газов различных препятствий.
Осадительные камеры используют и для осаждения пыли из вертикальных газовых потоков. Схемы различных горизонтальных и вертикальных пылеосадитель-ных камер показаны на рис. 1, 2.
Производительность отстойной камеры по пылега-зовому потоку Q, м3/с, определяют по формуле:
Q = blwx
(1)
где Ь, I — ширина и длина камеры соответственно, м; — скорость осаждения твердой частицы, м/с.
Минимальный размер частиц пыли dmin , м, которые могут быть полностью осаждены в камере, рассчитывают из выражения:
d- =
186ЦГ _
18woc^r
(2)
ЧР,-Рг)£
Скорость осаждения шарообразных частиц при их равномерном и прямолинейном движении равна:
(3)
„ = I 4<(р,-Рг)£
" V Ш, '
где £,ч — коэффициент сопротивления сферической частицы [9, 10].
Скорость осаждения частиц можно ориентировочно оценить по графику, представленному на рис. 3.
Из (2) следует, что для повышения степени очистки необходимо уменьшить производительность Q и снизить вязкость газа Скорость движения пылегазового потока в пылеосадительных камерах должна быть 0,3— 0,4 м/с (на практике она достигает 1—2 м/с).
При движении запыленных газов в камере турбулентность потока нарушает нормальное седиментаци-онное осаждение, особенно частиц малых размеров, и действительная эффективность очистки газов оказывается существенно ниже рассчитанной по уравнению.
Фракционная эффективность некоторых пылеоса-дительных камер, например, показанной на рис. 2, в представлена на рис. 4.
Основные достоинства осадительных камер — простота конструкции, низкая стоимость, небольшой расход энергии, возможность улавливания абразивной пыли. Камеры обеспечивают сухое улавливание пыли. Однако камеры, как указывалось, громоздки, эффективность улавливания в них пыли при dч < 5 мкм близка
научно-технический и производственный журнал Q'fffjyTf S JJbrlbJ" ~6Í ноябрь 2011 Ь^ШШ'
-<1
ууууу
f J
б
в
Рис. 1. Горизонтальные пылеосадительиые камеры: а - простейшая; б - многополочная; в - с перегородками; г - с цепными или проволочными завесами
w4, м/с
10'
10
10
10-1 —
10
5 10
50 100
1000
d ч, мкм
Рис. 3. Зависимость скорости осаждения частиц в воздухе (при 15°С) wч от их диаметра dч и плотности <;ч
к нулю, пространство между полками быстро забивается пылью и трудно очищается. Но в целом применение пылеосадительных камер обеспечивает повышение общей эффективности очистки и увеличение срока службы основных пылеуловителей.
Ключевые слова: пылеосадительные камеры, скорость осаждения, коэффициент сопротивления, фракционная активность.
Список литературы
1
Очистка газов: Справочное издание / В.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев. М.: Теплоэнергетик, 2002. 640 с.
2. Горемыкин В.А., Красовицкий Ю.В. Панов С.Ю., Логинов А.В. Энергосберегающее пылеулавливание при производстве керамических пигментов по сухому способу. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2001. 296 с.
3. Панов С.Ю., Аль-Кудах М.К., Архангельская Е.В., Красовицкий Ю.В., Горемыкин В.А. Разработка фильтров непрерывного действия // Химич. и нефтегаз. машиностр. 2000. № 12. С. 42—45.
4. Газоочистное оборудование: Каталог / ЦИНТИ Химнефтемаш. М., 1981. 72 с.
5. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. Очистка газов мокрыми фильтрами. М.: Химия, 1972. 248 с.
6. Каталог газоочистного оборудования: Методологическое пособие / Под ред. А.Ю. Вальдберга. Центр
б
2 3
Рис. 2. Вертикальные пылеосадительные камеры: а - без отвода пыли; б, в - с отводом пыли; I - газоход; 2 - отражательные диски; 3 - огнеупорное покрытие; 4 - отражательные конусы; 5 - наклонная плита; I - газ; I I - пыль
Лфр
0,98
0,2 0
10 15 20 30
50 80 100
Рис. 4. Зависимость фракционной эффективности Т|фр от диаметра частиц d4 (при d4= 2100 кг/м3)
обеспечения экологического контроля при Госкомитете РФ по охране окружающей среды. СПб., 1997. 232 с.
7. Krasovickiju J. V., Krasovickaja K.A., Karneeva N.Iu. AerosolfilterausporosenMetalltnundPolymermembranntn. Kurzreferate 20. Diskmsionstagung «Mechanische Flussig-keitsabtrennung», 1983. Magdeburg. DDR. P. 14-15.
8. Каталог завершенных и перспективных разработок. НИПИОТСТРОМ Минстройматериалов СССР. Новороссийск, 1987. 64 с.
9. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. М.: Машиностоение, 1983, 352 с.
10. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.
a
в
г
d4, мкм
Ы ®
научно-технический и производственный журнал
ноябрь 2011
69
