CC BY
51
УДК 621.928.9
ВИРІШЕННЯ ПИТАНЬ ОЧИСТКИ ПОВІТРЯ ВІД ПИЛУ В АСФАЛЬТОБЕТОННИХ ЦЕХАХ
В.А. Батлук, професор, д. т. н., М. Василів, Р.Ю. Сукач, М.В. Басов, інженери, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності
Анотація. Аналізуються матеріали, які підтверджують неможливість уло-влення дрібнодисперсного пилу за відсутності відповідних апаратів для цієї мети. Рекомендується принципово нова конструкція відцентрово-інерційного пиловловлювача, випробування якого дозволяють стверджувати про підвищення ефективності уловлювання такого пилу на 10-12 % та зменшення енергоємності та металомісткості.
Ключові слова: очистка повітря, пил, асфальтобетонний цех.
Вступ
Переробка сипучих матеріалів призводить до значного виділення пилу. При переробці сировини, отриманні напівфабрикатів та кінцевого продукту в будівельній промисловості утворюється пил - зважені в газах дрібнодисперсні тверді частинки, які підлягають обов’язковому уловленню. Тонкодисперсний пил утворюється при виробництві мінеральних добрив та сипучих крихких продуктів хімічної, хіміко-фармацевтичної та інших галузях промисловості. На розмір та концентрацію частинок пилу в газах суттєвий вплив здійснює технологія отримання продукту.
Аналіз публікацій
Результати досліджень останніх років свідчать про те, що і сьогодні одним з найбільш ефективних принципів відділення аерозольних частинок від газового потоку, з метою підвищення якості і технологічних особливостей останнього, є використання апаратів із закрученими потоками. Велика кількість праць з цієї тематики зумовлена використанням специфічних якостей закрученого потоку в різних технологічних процесах (розпилення, розділення, переробка сипучих матеріалів, сировини, пересипання, тепло-
і масообмін). Закручений рух в трубопроводах досліджений А.А. Халамовим і В.Л. Щу-кіним, у камерах і вихрових трубах -
М.А. Гольдштиком, В.І. Меркуловим, вільні струйні закручені течії - Р.Б. Ахмедовим, потоки навколо тіл, що обертаються -Л.А. Дорфман, інерційна сепарація А.І. Пі-румовим, різні типи течій Н.А Фукс. В той же час проведений аналіз праць вітчизняних та зарубіжних дослідників показує, що недостатньо розглянуті питання методики розрахунку і конструювання пиловловлювачів відцентрового типу. Це не дозволяє не тільки їх порівняти, але і прогнозувати енергетичні показники і ефективність роботи на різних стадіях проектування. До даного часу багато важливих з теоретичного і практичного погляду питань аеродинаміки закручених потоків вивчені недостатньо, а вибір пиловлов-люючого обладнання проводиться чисто інтуїтивно.
Мета та постановка задачі
Створення принципово нових конструкцій відцентрово-інерційних пиловловлювачів принципово-нового типу для вловлення пилу, який утворюється при виробництві асфальтобетону, визначення конструктивних розмірів цих апаратів і підтвердження їх експериментальним шляхом, встановлення впливу конструктивних параметрів пиловловлювачів на ефективність роботи установки і її гідродинамічний опір, узагальнення даних, розробка рекомендацій і методик розрахунку та проектування апаратів із параметрами зазда-
легідь спрогнозованими (ефективність, опір, габаритні розміри тощо) є актуальним науковим і практичним завданням. Пил сушарних барабанів СМ-103 асфальтобетонного заводу (м. Броди, Львівська обл.) по створенню запиленості займає друге місце після цементного заводу, а його характеристики наведені в табл. 1 та 2.
Таблиця 1 Дисперсний склад пилу асфальто-бетонного заводу
Діаметр, 110-6 м 1,6 2,5 4,0 6,3 10 16 25
q , % (по масі) 97,7 96 92,5 87,6 77 62 36
V, 110-2 м/с 0,019 0,049 0,12 0,3 0,77 1,9 4,9
Таблиця 2 Хімічний склад пилу асфальтобетонного заводу (рН водяної витяжки 8,0 )
Ком- по- ненти п.п.п. SiO2 Al2Oз Fe2Oз CaO MgO SOз
Склад, % (маса) 6 56 5,1 5,3 20,2 4,5 1,0
Отже, пил за своїм складом дуже дрібнодисперсний. В основу нашої роботи поставлене завдання - створення пиловловлювача, в якому система доочистки повітря від дрібнодисперсного пилу в додатковому пиловловлювачі дозволяє виділити з уже очищеного пилогазового потоку найдрібніші фракції, а це дозволяє збільшити ефективність роботи апарата.
Результати дослідження
На рис. 1 показаний пиловловлювач із додатковою доочисткою (вигляд спереду), який складається з корпусу 1, патрубка 2 для вводу пилогазової суміші в апарат, патрубків для виходу очищеного газу 3 і очищеного пилу 4, жалюзійного відокремлювача 5 із жалюзі 6, конічного дна жалюзійного відокремлювача 7, патрубка 8 для виводу виділеного в жалюзійному відокремлювачі дрібнодисперсного пилу в додатковий пиловловлювач 9 і вертикального патрубка 10 виходу очищеного у додатковому пиловловлювачі газу. Працює пиловловлювач із додатковою доочисткою таким чином: пилогазова суміш через вхідний патрубок 2 тангенційно надходить в корпус апарата 1.
Рис. 1. Конструкція пиловловлювача
Під дією відцентрових сил великодисперсні частинки пилу притискаються до зовнішньої стінки корпусу апарата 1, а дрібнодисперсний пил захоплюється газовим потоком і рухається у бік жалюзійного відокремлювача 5. Біля відокремлювача частинки пилу стикаються із жалюзі 6 жалюзійного відокремлю-вача 5 і відбиваються від них у бік потоку великодисперсних частинок, які рухаються вздовж стінки корпуса 2 апарата, захоплюються ним і попадають у пиловипускний патрубок 4.
Отже, пилогазовий потік, ввійшовши в апарат тангенційно через патрубок 2, попадає під вплив відцентрових сил, які відкидають більші частинки пилу з нього до зовнішньої стінки корпуса 1 , де формується потік великодисперсного пилу в напрямку від вхідного
2 до пиловипускного 4 патрубків. Відомо, що для видалення твердих частинок пилу з потоку достатньо половини оберту його вздовж жалюзійного відокремлювача 5, тому після здійснення потоком половини оберту на нього починають діяти додатково ще сили ваги та інерції, які підштовхують цей потік спочатку вздовж зовнішньої стінки корпуса апарата 1, а потім у напрямку пиловипускного патрубка 4.
Практично весь виділений великодисперсний пил попадає у пиловипускний патрубок 4. Частина дрібнодисперсного пилу, який не може бути виділений за допомогою відцентрових сил захоплюється потоком газу, який
одночасно рухається до жалюзійного відокремлювача 5 і, роблячи поворот на кут а (90°<а<180°) у бік отвору між його жалюзі 6, проходить через ці отвори всередину жалюзійного відокремлювача 5, звідки очищений газ виводиться з апарата через патрубок З. Решта дрібнодисперсних частинок пилу не встигає за потоком за рахунок сил інерції, відстають від нього і не можуть повернути в отвір між жалюзі 6, стикаються з жалюзі, відбиваються від них в напрямку руху великодисперсного пилу, відбиваються потоком назад, знову захоплюються газовим потоком, стикаються з жалюзі і відбиваються ними і так далі доти, доки не попадуть в потік, який рухається в напрямку до пиловипускно-го патрубка 4. Невелика частина цього дрібнодисперсного пилу, яка пронесеться разом з газовим потоком через щілини між жалюзі 6, разом з потоком газу продовжує вихровий рух всередині жалюзійного відокремлювача, а за рахунок сил тяжіння опускається вниз до конічного дна 7 для збору газу з дрібнодисперсним пилом, жалюзійного відокремлюва-ча 5, розташованого у нижній його частині навпроти патрубку виходу пилу 4. З конічного дна жалюзійного відокремлювача 7 через трубопровід S пилогазова суміш буде доставлена в додатковий пиловловлювач 9, розміщений ззовні за межами корпусу апарата І на рівні конусної частини його корпуса паралельно його стінкам, де відбувається виділення дрібнодисперсного пилу з газового потоку, що його транспортує. Трубопровід S розташований в нижній частині конічного дна жалюзійного відокремлювача 7 по вертикальній осі його і в місці переходу циліндричної частини корпуса апарата в конічну повертає під кутом 9G градусів до вертикальної осі апарата в напрямку до додаткового пиловловлювача 9, а за межами корпуса апарата входить тангенційно в корпус додаткового пиловловлювача у верхній частині його вертикальної стінки. Виділений таким чином пил збирається в бункері додаткового пиловловлювача 9 (по стрілці - «пил»), а очищений у додатковому пиловловлювачі 9 газ подається через патрубок Ю виходу очищеного газу цього пиловловлювача, який розташований у його верхній частині і направлений перпендикулярно вверх паралельно стінкам корпусу апарата у патрубок 2 вводу пилогазової суміші в апарат.
Таким чином здійснюється система безперервної очистки повітря від пилу. Система додаткової очистки газу не потребує примусового подавання газу з апарата додаткової очистки 9 до вхідного патрубка апарата 2 через наявність різниці тисків між входом в апарат і системою додаткового очищення. Установка для очистки повітря від пилу асфальтобетонного заводу продуктивністю ^GGG м3/год являє собою батарею з чотирьох циклонів продуктивністю 3GGG м3/год кожний, конструктивно виконаних у вигляді чотирьох відцентрово-інерційних пиловловлювачів із додатковою доочисткою (рис. І).
Висновки
Тільки шляхом заміни апаратами нашої конструкції циклонів ЦН-ІІ, які встановлені в усіх існуючих аналогічних установках, нам вдалося довести ефективність пиловловлення до 9S,5 %, чим вирішили проблему очистки викидів в атмосферу і створення санітарно-гігієнічних умов праці в асфальтобетонних цехах заводів. В результаті досліджень встановили, що ефективність вловлення пилу в вищесказаній установці складає 9S,5 %, що перевищує ефективність роботи циклонів ЦН-ІІ, які встановлені на аналогічних виробництвах на 4-6 % при зменшенні гідравлічного опору і витрат металу та економної роботи вентилятора. Впровадження установки дозволило зменшити запиленість робочих місць, покращити умови праці, довести викиди до норм ГДК і ГДВ. Ця установка рекомендується для впровадження в аналогічних виробництвах для вловлення пилу, що утворюється при виробництві асфальтобетону.
Література
1. Единая методика сравнительных испыта-
ний пылеуловителей / Под ред. Г.М. Гордона, Г.М. Зайцева, П.А. Коузова, Л-д., 1967.
2. Батлук В.А., Василів P.M. Пиловловлювач
із додатковою доочисткою, декларац. патент України на винахід №І729І від 26.G2.2GG7 р., заявка №И 2GG7G2G42, опубл. 15.12.2007 р., бюл. І2.
Рецензент: Л.В. Назаров, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції І червня 2007 р.
