автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Мокрая очистка аспирационных выбросов технологическими суспензиями в известковых цехах сахарных заводов

5 О Д

РОСТОВСКАЯ-НА-ДОНУ ГОСУДАРСТВ.ЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

СКОРИК Татьяна Александровна

МОКРАЯ ОЧИСТКА АСШРАЩОННЫХ ВЬЕРОСОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СУСПЕНЗИЯМИ В ИЗВЕСТКОВЫХ ЦЕХАХ САХАРНЫХ ЗАВОДОВ

Специальность 05.23.03 - Теплоснабжение.вентиляция.

кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РОСТОВ-НА-ДОНУ 1394

Работа выполнена а Ростовской-на-Дону государственная академии строительства

Научные руководители:доктор технических наук. проф. Е. Е. Штокыан

кандидат технических наук. доц. Ю.Н.Карагодин Официальные оппоненты: доктор технических наук. проф. В. А. Минко

кандидат технических наук, доц H.A. Страхова Ведущая организация: ТОО "Проектпромвентиляция" ЛТД

Защита состоится " 29 " " 1994 rQ№3 в *~ часов

на заседании специализированного совета К 063.64.02 при Ростав-скоя-на-Дону государственной академии строительства по адресу: 344022. г. Ростов-на-Дону, Социалистическая. 162.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГАС Автореферат разослан "_££__" s^asr_ 1394г.

Ученый секретарь спецсовета. ^^нд.техн.наук, доц СЛ.Пушенко

ВВЕДЕНИЕ

Дкттялкнпг-т^ тау.(ы. В настоящее время резко возросла роль промышленной экологии.Это определяет необходимость совершенствования инженерно-технических средств защиты окружашей среды . развития замкнутых,безотходных и малоотходных технологических циклов и производств.В то жа время состояние топливно-энергетического комплекса ставит задачи экономии теплоэнергетических ресурсов, включая снижение энергоемкости систем вентиляции,аспирации, пылеулавливания.

Технология сахарного производства связана со значительными пылевьщелениями. что приводит не только к потерям ценного сырья, но и к. ухудшении санитарно-гигиеническая и экологическая обстановки. Запыленность воздуха, отмеченная во время исследования, а производственных помещениях известковых цехов превышала ПДК в 18 раз. а в приземном слое промплощадок - в 3 раза. Это обусловлено а значительной мере низкоЯ эффективностью существующего пьь леочистного оборудования, чья степень очистки по данным натурных исследований не превышала 47-79%.

Сахарная промышленность является большим потребителем энергетических ресурсов.Средний удельный расход условного топлива на переработку свеклы составляет 6.3% к ее массе, сезонный расход только электроэнергии превышает по отрасли 9,8-10« кДж. Следовательно, снижение удельного расхода энергии, а том числе и на газоочистные установки, имеет важное значение.

Анализ работы пылеулавливающих аппаратов и проведенные патентные исследования показали, что высокую степень очистки воздуха от выделяющейся в известковых цехах сахарных заводов пыли обеспечивают мокрые пылеуловители. Их широкое распространение сдерживается необходимостью организации водно-шламового хозяйства. На сахарных заводах имеются отработанные воды, которые могут использоваться в пылеулавливании. Так в известковом цехе вырабатывается известковое молоко, представляющее собой суспензию, используемую в технологическом процесса.

Применение известкового молока для орошения при мокрой очистке запыленного воздуха.когда и очистка воздуха и осветление технологической суспензии происходит в одном и том же аппарате, максимально повышает экологмчность пылеулавливания при высокой его эффективности.

Чрпт. г^те. Целью настоящих исследований является сниже-

ние выбросов вредностей в окружающую среду и оздоровление пылевой обстановки в известковых цехах сахарных заводов путем повышения эффективности и экономичности мокрого пылеулавливания при использовании суспензий.

Для достижения целей работы были поставлены следующие задачи:

-исследование санитарно-гигиенической обстановки в извес-тковообжигательных цехах и на территории прошлощадки:

-исследование основных свойств пылей. выделяющихся в производственных помещениях:

-оценка эффективности применяемого пылеулавливание го оборудования:

-теоретическое и экспериментальное обоснование интенсификации процессов мокрого пылеулавливания при использовании суспензии: ;

-разработка способа комплексной очистки аспирационного воздуха и технологической суспензии:

-разработка аспирационно-технологической установки для известкового цеха сахарного завода. Научная новизна:

-теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования для орошения в мокрых пылеуловителях суспензий, в частности, • технологического продукта:

-разработан способ коыплексноя очистки аспирационного воздуха и технологической суспензии С а. с. N 893219):

-получены зависимости, описывающие влияние свойств орошающей суспензии на эффективность мокрого пылеулавливания:

—построена математическая модель процессов, происходящих в аппарате комплексной очистки аспирационного воздуха и технологической суспензии :

-создана новая конструкция каплруловителя Са.с. N 1333379): -разработан матричный метод выйэра пылеулавливающего оборудования.

Основная мпря пябптм - совмещение очистки аспирационного воздуха с технологическим процессом.

Ппяктицр^к-яя прннпгт* и реализация ппплты Получены данные, характеризующие пылевую обстановку и свойства известкового производства, разработан матричный метод выбора пылеуловителей, которые используются при проектировании и реконструкции сахарных заводов.

Создана аспирационно-технологическая установка, принцип действия которой основан на способе комплексной очистки аспира-ционного воздуха и технологической суспензии.Применение установки в известковых цехах сахарных заводов обеспечивает по сравнению с рекомендуемыми схемами,наряду с полной утилизацией пыли,извести снижение в 2.3 раза энергозатрат на очистку воздуха и сокращение металлоемкости системы пылеулавливания более чем в 2 раза.

Построена номограмма для расчета конструктивных и режимных параметров аспирационно-технологическоя установки комплексной очистки. Она используется в различных отраслях промышленности для определения режимов работы мокрых пылеуловителей.

Аспирационно-технологическая установка внедрена в известковых цехах Малороссийского. Слуцкого сахарного заводов, на предприятии п/я А-7417, на Ереванском КСМ. Ростовском заводе электромонтажных изделий. Наряду с санитарно-гигиеническим и экологическим эффектом применение аспирационно-технологической установки дает в известковых цехах экономический эффект 7,98 млн. руб. а год на 1 установку.

лпгтпо.рпность результатов м пятрнтняя_чистота.. Обработка

результатов натурных и экспериментальных исследований производилась с использованием общепринятых методик статистической обработки и обеспечением доверительной вероятности не ниже 0.95. Новизна способа комплексной очистки выбросов и конструкции устройства для сепарации капель из газового потока подтверждена авторскими свидетельствами N 893219 и N 1333379.

Агтопбяпмя пяДптм. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции ЦНШПградос-троительства С Москва. 1337г. 3. зональном научном семинаре Пензенского Дома научно-технической пропаганды С Пенза. 1988г. Э. региональной школе-семинаре С Ростов-на-Дону, 1989г.региональной научно-технической конференции Новополоцкога политехнического института С Новополоцк. 1990г. 3, международной конференции "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов" СБелгород, 1993г.), ряде научно-технических конференций Ростовскоя-на-Дону государственной академии строительства С Ростов-на-Дону. 1980-1993гг.О.

ПуД пми-пчмм. По теме диссертации имеются двадцать две публикации . в том числе восемь работ в центральной печати.

Ня -затцту аынпсятгя;

- результаты исследований пылевой обстановки и свойств пы-лей з известковых цехах сахарных заводов:

- теоретическая и экспериментальная модели процесса мокрого пылеулавливания суспензиями:

- способ комплексной очистки аспирационньк выбросов и технологического продукта:

- методика расчета параметров аспирационно-технологичес-кой установки.

Гтпуктупа и пбт^м пабптм Диссертация состоит из введения, четырех разделов , заключения, списка использованной литературы, включашего 104 наименования, приложений. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста .содержит 33 рисунка на 32 страницах, 17 таблиц, 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Натурные исследования пылевой обстановки известковых цехов ряда сахарных заводов Краснодарского края и Белоруссии показали, что запыленность воздуха производственных помещений превышает ПЖ С 2 мг/м^) в 2—43 раза. Для выявления причин повышенной запыленности и путей ее нормализации проведены комплексные исследования пылевой обстановки .Определены концентрации и дисперсный состав виташея и осевшей пыли,находящейся в .трактах технологического оборудования и в его укрытиях, в аспирашонных воздуховодах и бункерах пылеуловителей. Статистическая обработка представительной выборки результатов измерений .проводившейся на рабочих местах и различных участках технологических линий, позволила получить объективную характеристику пылевой обстановки С табл.13.

На рис.1. представлены графики ■ дисперсного состава пылен, отобранных в известковых цехах ряда сахарных заводов .Большим значениям с150 и соответствуют больше значения коэффициентов взаимоперехода витающей и осевшей пыли, что обуславливает высокую осадочную запыленность.

Большинство сахарных заводов не имеет эффективных вентиляционных и аспирационньк систем, отсутствуют герметизирующие укрытия технологического оборудования, очистка выбросов от пыли недостаточна. что приводит к загрязнению окружающей среды.ухудшению качества приточного воздуха, потерям сырья и продукта.

Таблица 1

Запыленность помещений известковых цехов сахарных заводов по данным натурных исследований

|— — 1 . . Концентрация пыли Коэффи- —1 Крат- 1 Троизво- 1

циент пдк. ность дительностьI

1 Место замера витаыцая. осевшая. взаимо- мг/м^ превы- технологи- 1

иг/м-3 мг/м^ ч перехода шения ческого I

пдк. оборудова- I

ния, кг/ч. м^!

! 1 2 3 4 5 6 7 I

1 Ленинградский

1 завод

1 Помещение аы- 53 1590 30 2 26' 66.6 1

1 грузки извести

1Усть-Лабинския

IзаЕод

1 Отделение заг- 12 1841 16 6 2 62,4 1

рузки скипово-

1 го подъемника

1 Отдельные выг- 17 595 35 2 8 68.8 1

рузки извести

1 Тбилисский за-

род

1 Отделение выг- 10 162 17 6 1,5 68,5 1

рузки шихты

1 Отделение выг- 42 1120 27 6 7 66,57 1

рузки извести

1 Малороссийский

равод

(Загрузка ски- Ю 276 27 6 1,5 67,9 !

рового подъем-

1 ника

Окончание табл.:

1-:—1- 1 1 1 1 1 2 1 3 | 4 5 1 -1- 6 1 7

1 I I Помещение выг-1 1

1рузки извести. I 1

I Рабочее место I 45 1 1300 I 28 2 I 22 1 66.6

|у транспортера| 1 | 1 1

1 1 |Там же.рабочее! 17 1 680 1 40 2 1 1 8 1 68.9

[место у извес-1

I тегасительного 1

I барабана 1 1 | ; 1

1 1 1Очелковое отде1 1

Iление 1 1

1 Общая запылен-1 21 1 572 1 28 2 I 10 1 22,3

1ность цеха 1 1 | 1 1

1 1 1 Адыгейский за-1 1 ]

|вод I 1 | 1 1

1 1 I Отделение заг-1 11 1 115 1 11 6 1 2 1 64,2

Iрузки шихты | 1

I Отделение выг-1 86 1 2322 I 27 2 1 43 1 66,7

1рузки извести 1 1 | 1 1

1 1 1Очелковое отде! 41 1 1066 1 26 2 1 1 201 22.3

1ление 1 ■ | > | ; 1 1 1

В воздушный бассейн проыплощадки поступает в час до 37 кг известковой пыли.Неудовлетворительное содержание территории приводит к взметыванию осевшей пыли, ухудшая санитарно-гигиеническую обстановку. Концентрация пыли в выбросах для данных условий согласно требованиям СНиП 2.04.05-91 должна быть не более 84 мг/м3, что не достижимо при низкой эффективности существующих пылеулавливающих установок С табл. 23.

Таблица 2

Характеристика выбросов известкового цеха по данным натурных замеров

I Обслуживаемое I технологическое I оборудование

Объем I Концентра- | Валовый аьь- I ГШК. I ПВД. |_МТ выброса. |ция пыли а !брос пыли МтЫг/м3! г/с |ГЩВ м^/ч . I выбросе. г/ы^1г/с I I I

Для выбора эффективного и надежного пылеулавливающего оборудования следует учитывать свойства улавливаемого аэрозоля.Твердая Фаза аэрозоля известкового производства представляет собой полидисперсную систему с медианным диаметром 12 мкм. фракции менее 4 мкм составляет 16%. Содержание 5% БЮг соответствует ПДК 2 мг/мЗ. Активность извести . то есть содержание окислов кальция и магния, обуславливает высокие гигроскопичность и смачиваемость пыли. что при влажности газообразной фазы, достигающей 802. резка повышает адгезионные и аутогезионные свойства пыли.Это привадит к быстрому зарастанию широко применяемых сухих пылеуловителей и снижению их зФЬекггивнасти. Данные табл. 2. начальная запыленность аспирируемого воздуха 2000 мг/ыЗ и нормативные требования позволяют сделать вывод о том. что степень очистки аыйросоа должна быть

на менее &Е31. а свойства аэрозолей известкового производства и особенности технологии позволяют применять мокрый способ пылеулавливания.-

Рис. 1. Графики дисперсного состава известковой пыли: 1.2 - пробы отобранные на Малороссийском и 3.4,5 - на Ленинградском сахарных заводах: 1 - очелковое отделение. витан>-щая пыль: 2 - там же. осевшая пыль: 3 - отделение выгрузки. витан>-щая пьшь: 5 - там же. аспирация транспортера: 4 - там же, осевшая пыль

Кроме необходимости очистки выбросов запыленного воздуха в известковых цехах сахарных заводов существует проблема очистки от примесей вырабатываемого известкового шлока. Поэтому с целью повышения экономичности мокрого способа очистки воздуха исследовалась возможность использования для орошения технологической суспензии известкового шлока и его попутного осветления .

Ранее считалось, что наличие примесей в орошашей жидкости либо не оказывает влияния, либо ухудшает улавливание пыли. Однако, в основном, рассматривались процессы пылеулавливания истинными растворами СА.Ю. Вальдберг.М.М. Зайцев и др. 3, процессы хемосорбции

С В. Ф. Максимов. В. А. Бушмелев, А. И. Торф, Л. М. Исянов) и процессы, протекающие при орошении водой с концентрацией примесей до 1%.

В работах А. Н. Балаболкина, М. И. Кузнецова. П. М. Сенько отмечалась возможность использования орошающих жидкостей с концентрациями примесей свыше IX. Так как при производстве сахара используется известковое молоко, предстаалящее собой 152 - ную суспензию извести в воде, исследовались процессы пылеулавливания при орошении жидкостью с концентрацией примесей от0,1 до 25 X.

Изучение работ по пылеулавливанию как отечественных , так и зарубежных авторов позволяет сделать вывод о том. что одним из наиболее эффективных аппаратов мокрого пылеулавливания является скруббер Вентури.По данным С.И.Мыльникова.®.Г.Банита.А.Д.Мальгина. а также некоторых зарубежных авторов, скрубберы Вентури могут применяться для улавливания пылей извести с размером частиц 1+50 мкм при начальной концентрации 1145+2290 мг/мЗ и обеспечивают при удельном орошении 0.8- 10-ЗуЗ/и3 и скорости газа в горловине трубы Вентури 60 м/с степень очистки до 39%

Процессы пылеулавливания в аппаратах с трубами Вентури сопровождаются: диспергированием орошающей жидкости:контактом пылевых частиц с каплями: взаимодействием пылевых частиц с каплями орошающей жидкости: коагуляцией капель и пылевых частиц: сепарацией капель и пылевых частиц.

Решающим фактором является контакт частиц с орошающей жидкостью, а следовательно, удельный расход орошающей жидкости.плотность орошения, размер капель, время контакта фаз. относительная скорость фаз и энергозатраты. Они в свою очередь зависят от физических свойств аэрозолей, конструктивных параметров трубы Вентури: длины и диаметра горловины, места ввода жидкости, конструкции оросителя.

В работах Н. А. Фукса, Ф. И. Мурашкевича, А- 'Л. Пируыова. В. Н. Ужо-ва показано, что основный механизмом.определяющим эффективность улавливания пыли в скруббере Вентури, является инерционное осаждение частиц на каплях диспергированной жидкости.

В обзоре А-Ю. Вальдберга. Ф. Е. Дубинской. Л.М. Исянова приводится одна из формул, учитывающих инерционный параметр осаждения:

С13

где к - эмпирический коэффициент: га - удельное орошение: БЬк - критерии Стокса:

Критерий StK, характеризующий инерционный механизм осаждения, зависит от размеров чести и капли'

Stk.=U'dZ р '"/18 ji'D С 23

Характер изменения запыленности газового потока для трубы Вентури как для трубы - коагулятора определяется изменением частичной концентрации пыли при постоянстве массовой.

В скоростных газовых потоках наибольшее значение имеет турбулентная коагуляция.Скорость турбулентной коагуляции за счет механизма ускорения Як. т. v. с использованием характеристик функции распределения массы пыли d50. определяется по Формуле „предложенной В. Г. Левичем. После преобразования можно записать:

Як. т. у. - Л f'/f n* U'Vflro3''4 6d50 (35

Следовательно.уменьшение числа частиц зависит от их количества и размера.

В работах Ф.11 Мурашкевича. В. Е. Глузберга, А. А. Русанова в отличие от ряда работ других авторов, которые при определении эффективности улавливания пыли диспергированной жидкостью делают допущение, что все проконтактировавшие с каплями частицы улавливаются, подчеркивается, что улавливание частиц аэрозоля каплями воды будет происходить полностью лишь в том случае, когда все частицы будут подведены к поверхности капель жидкости.когда каждый контакт частицы и капли будет эффективен и когда не будет наблюдаться вторичного уноса частиц с поверхности либо из объема капли. Эти процессы описываются выражением:

fv-l-eXD -NSsU/L . С 43

где fi - эффективность пылеулавливания: N- число капель: Ss-сечение захвата:S3-fCSe.S, здесь Se- сечение столкновения. Е - энергетический вектор частицы: D - относительная скорость пьшевйй частицы и пыли: L - объем обеспыливаемого воздуха.

Рост эффективности улавливания пыли наблюдается при увеличении числа капель и сечения захвата.которое, в свою очередь, зависит от размеров капли, от кинетической энергии частицы и физико-химических свойств жидкости, образующей каплю. Вопросы диспергирования жидкости рассмотрены в работах В.Г.Левича. Л. А. Витман. Л. А. Илячко. С. С. Кутателадзе и ряда других авторов. Устойчивость капли к разрушению.ее максимальный размер зависят от соотношения внутренних сил поверхностного натяжения и гидроаэводинаиических

сил.Увеличение начального диаиатпа капли м агрегация на ее поверхности твердых частиц неправильной Формы снижают ее устойчивость, способствуя при движении капли в скоростном газовом потоке образованию большего числа капель меньшего размера.

Для оценки среднего диаметра капель,образующихся при распылении жидкости в скуббере Вентури. пользуются эмпирической формулой Нукиямы и Танасавы:

, чО. 45 ,1.5

Используя значения границ интервала неустойчивости капли и приняв, что эффективность захвата частиц каплей при инерционном осаждении является функцией БЬк, можно вычислить, оптимальный размер капли для улавливания известкового аэрозоля:

0 = 13 р'7/ 0 ,м С 63

Так для частиц размером 10 ыкы. плотностью 3-10^ кг/м? при 11 =50м/с и р. =17.3.10-® Н с-1 оптимальный размер капли Б =120мкы. т. е. соблюдается оптимальное соотношение йЛХ рекомендуемое а обзоре Л. В. Коптева и Е. Е. Валюженица.

Анализ выражений С1Э-С53, а также ряда других зависимостей позволяет сделать вывод о том.что эффективность пылеулавливания в значительной степени зависит от физико-химических свойств орошающей жидкости - вязкости и поверхностного натяжения. Наличие в жидкости примесей изменяет ее свойства.Рассматривались поверхнос-тно-инактивные вещества.которыми являются и неорганические соединения. способные диссоциировать на ионы. Суспензия известкового молока.диссоциируя на ионы Са++и гидроксила СОЮ" .имеет поверхностное натяжение выше, чем у водьи Зависимость вязкости суспензии от концентрации по уравнению Эйнштейна.в реальных системах определяется с учетом Формы частиц, сольваггных оболочек, коагуляции и структурирования среды.

Экспериментально определялись вязкость и поверхностное натяжение известкового молока различных концентраций С рис. 23.

Вязкость жидкости влияет на ее диспергирование и определяет условия пребывания частицы а капле.Содержание твердых частиц взвеси в капле жидкости пропорционально концентрации и объему капли лишь в случае достаточно концентрированных суспензий. При низкой концентрации и малом размере капель в них может не

оказаться ни одной частицы взвеси.

Рис.2. Зависимость относительной вязкости р С кривые 1-41 и поверхностного натяжения б С кривые 5-33 от концентрации суспензии С для различных пылей: 1.5- известь: 2.6-цеыент: 3.7 - песок: 4,8- теоретические зависимости

Вероятность РСп) того, что п частиц размером с! встретятся в капле размером 0. образовавшейся при диспергировании суспензии, может быть рассчитана по Формуле Пуассона

РСпЗ= ССуСР/сРЗ]п ехр-ССР/сРЗ : С7Э

п!

На рис. 3 представлены кривые относительной эффективности пылеулавливания каплями суспензии.

Анализ полученных зависимостей и графиков показал наличие а области малых концентраций некоторого снижения эффективности пылеулавливания, что согласуется с данными ряда авторов. Подобное явление можно объяснить тем. что при малых концентрациях взвеси частицы могут беспрепятственно перемешаться к граничному слою капли.удерживаться там силами поверхностного натяжения, увеличивая тем самым вероятность вторичного уноса пылевых частиц. Применение для орошения суспензий в области более высоких концентраций увеличивает в 1.02 - 1,5 раза эффективность контакта пылевых частиц с каплями орошаицея жидкости и. следовательно, общую эффективность пылеулавливания.

1

I

Рис.3. Зависимость относительной эффективности !

пылеулавливания от концентрации суспензии: I

1.2 - расчетные зависимости при 0/с1=7,(±=11 мкм С13 и с1=46шш С 23:3.4 - экспериментапъньЕ зависимости !

для извести с150 -12мкм С 33 и для песка с150 =50мкм !

)

С 43:5 - расчетная зависимость по Формуле С73 при

13/(1=» 100. !

Изучение вопросов очистки газов в скруббере Вантури и обоснование возможности использования для орошения суспензий позволяют увязать схему пылеулавливания с технологическим процессом. Автором разработан способ комплексной очистки технологического продукта а виде жидкой суспензии и аспирационного воздуха от оди-менных твердых примесей С а. с. N 8932193.

Суть способа заключается в использовании для очистки аспи-рационных выбросов подаваемого под давлением известкового молока. которое зжектирует и орошает запыленный воздух. Дальнейшая очистка воздуха от пыли .сепарация капель суспензии и ее осветле-

нив происходят я одной аппарата . сааиащаицаи Функции пила ила аите— ля и технологического оборудования."

Зжекция аспирашо иного воздуха в камере смешения, выполненной в виде трубы Вентури,осуществляется струей неочищенного известкового молока .которое подается через сопло с рассекателем, обеспечивающим диспергирование суспензии. Образовавшийся газожид— костный поток направляется тангенциально в циклонный аппарат, где происходит разделение фаз С рис. 43.

*

Рис. 4.Схема комплексной очистки аспирационных выбросов и известкового молока:

1- известе гасильный барабан: 2 - песколовушка: 3 - мешалка неочищенного известкового молока: 4 - насос: 5 - укрытие транспортера извести:6- камера смешения: 7 - циклонный аппарат: 8 - дозревателъ очищенного известкового молока с воздушной камерой и каплеулоаи-телем

Эффективность пылеулавливания в установке определяется в значительной степени интенсивностью осаждения частиц распыленной жидкостью, т.е. процессами кинематической коагуляции и инерционного осаждения.Получено выражение, связывающее соотношение эффективности пылеулавливания при орошении водой и суспензией:

изучения механизма действия электрических, магнитных и других сил при мокром пылеулавливании, так как все они имеют место при использовании для орошения как воды, так и суспензии.

Так. для суспензии 20% концентрации при величина поверхностного натяжения воды б0=72- 10-^Н/м и характеристиках суспензии:

рс=1.16'103 кг/м^ и бс= 80-10-3 н/м. отношение Dc/Do =0.956.

Увеличение числа капель при распыле суспензии определяется уменьшением диаметра капель С с учетом роста плотности суспензии).

Для описанного выше примера число капель 20% суспензии в 1.32 раза больше, чем число капель чистой жидкости.

С увеличением числа капель наблюдается также увеличение эффективности инерционного осаздения по сравнению с теоретической величиной stk для одиночного тела из-за более близкого прохождения линия тока.На рис.5 приведены графики экспериментальных зависимостей t^ от концентрации суспензии при улавливании различных пылей.

Способ комплексной очистки реализован в установке мокрой очистки аспирашонных выбросов технологической суспензией известкового молока.Установка является одновременно технологическим оборудованием и предназначена для осветления известкового молока, направляемого на технологические нужды. Преимущества подобных аспирационно-технологических установок САТУ) рассмотрены в работе Е. Н. Бошнякова.

Целью проведенных аэродинамических, гидравлических и пылевых испытаний являлась оптимизация конструктивных параметров и режима работы установки, выбранных на основании анализа литературных данных и требований технологического процесса.

При этом решались следующие задачи:

- экпериментальное исследование процессов комплексной очистки аспирациоиного воздуха и техноогического продукта с ис-

С8)

Использование парметра ft позволет избегать детального

Рис. 5. Зависимость t^ от концентрации суспензии для различных пылей:

1 - мука. d50 =32мкм, р=1.5 10^ кг/м^ :

2 - фенопласт, d50 =30мкм, р=1,8 10^ кг/м^ :

3 - цемент. d50 =26мкм, р=2.1 103 кг/и^ :

4 - известь. d50 =12мкм, р=1,7 10a кг/м^

- построение математической модели установки и получение регрессионных зависимостей , определяющих функциональную связь между переменными состояния и определяющими Факторами:

- оптимизация значений определяющих факторов и разработка рекомендаций по конструированию и эксплуатации установки:

- обеспечение эффективности и надежности работы АТУ.

При разработке математической модели установки к управляемым Факторам, выделенный в результате предварительного эксперимента, отнесены CCxiD и GСх23. где Cz - концентрация суспензии. G -объем суспензии в циклонном аппарате ..Численными характеристиками работы системы являются Д.РСу1Сх1:х2ЭЗ и t^ Cv2Cxi:x231.

По данным предварительного эксперимента определялись области существования Факторов: для xi от 0Z до 30%.для хг - от 5 10-^мЗ до 20 10-^мЗ:

Получены экспериментальные зависимости эффективности пылеулавливания суспензия и гидравлического сопротивления установки от расхода суспензии и ее концентрации:

102,44+0, ЗС +• 1.2G-0.01С2-0.03С-G С 93

дР=дЗ.ОЗ-а. 62С 4- 0,42G-0.04С+0.02G2 _ 0,01 C-G С103

1У

Пю вашанш оптимизационной задачи установлена, что установка мокрой очистки обеспечивает максимальную степень очистки воздуха от пыли извести 97,4% при орошении известковым молоком с концентрацией 13,5% и об'ьеме его в аппарате 20- Ю-^м^.при этом гидравлическое сопротивление составит 1280 Па С рис. 6-83.

Производственные испытания аспирационно-технологической установки С табл.3) проведены в известковом цехе Малороссийского сахарного завода.

Таблица 3

Технические характеристики АТУ

1 1 1 - -1 Наименование показателя г Единица измерения 1 1 1 Величина 1

1 1 Производительность по воздуху. м^/ч 1 3200 I

1 Гидравлическое сопротивление Па 1 3150 1

1 Эффективность пылеулавливания % 1 99.98 I

[Потребляемая мощность на 1000мЗ кВт 1 0.7 I

1 Металлоемкость кг 1 1425 i

1 Производительность по известковому

1 молоку м^/ч 1 15 I

1 Давление подачи Па 1 2-Ю5 1

1 Эффективность осветления известко-

вого молока % 1 95.8 1

1 Гидравлическая крупность гранич-

ного зерна мкм I 30 1

1 Выход нижнего продукта 1 мЗ/ч 1 0.3 1 • »

С внедрением установки достигахугся:

- снижение капитальных и эксплутационных затрат на 1.6 млн. руб./год :

- сокращение потерь рабочего времени по заболеваемости в размере 1200 чел.-ч./год:

- эффективность очистки аспирационного воздуха - 99.9%:

- утилизация высококачественной извести в количестве 150 т/год:

- высвобождение производственных площадей - 50 м^:

- повышение коэффициента использования технологического оборудования на 10%.

Рис. 6. Зависимость относительной эффективности пылеулавливания в АТУ:

1 - от концентрации суспензии при Ь =3450м^/ч и (3=20 10—^:

2 - от объема суспензии в аппарате, при Ь=3450 м^/ч и 0=15%

г з * }

га Jя т ¡о а«»

Рис. 7. Фракционная эффективность улавливания пыли извести в АТУ при орошении известковым молоком; концентрации известкового молока: 1 - 0.5%: 2 - 7%: ,3 - 15%:4 - 20%

АЦ кПа 20

15

10 20 в-ю-УмУ

Рис.3. Зависимость гидравлического сопротивления в АТУ:

1 - от объема суспензии в аппарате: С=15%:

2 - от концентрации суспензии при Ь = 3450 м^/ч и

(3=20-

Исследование пылевой обстановки производственных помещений известкового цеха после выполнения комплекса организационно-технических мероприятий,включающих внедрение АТУ. показало, что концентрация пыли а воздухе рабочей зоны снизилась от 15 до 23 раз и соответствует нормам.

Закономерности .определяющие работу мокрых пылеуловителей на суспензиях, характерны для систем пылеулавливания различных производств и позволяют повысить эффективность и экономичность систем очистки воздуха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Натурные исследования показали, что в известковых цехах сахарных заводов имеет место неблагоприятная пылевая обстановка с превышением ГШК по пыли в 1.5 - 43 раза: степень очистки существующего пылеулавливающего оборудования составляет 47 - 79%.

2. Экспериментально определены пылевые характеристики технологического оборудования и производственных помещений, а также основные свойства пылеи известкового производства.

3. Разработана матрица выбора пылеуловителей в зависимости

от особенностей технологического процесса и свойств улавливаемой пыли.Установлено, что для известкового'производства сахарных заводов оптимальным является мокрый способ улавливания пыли в скруббере Венту ри-

4. Получены аналитические зависимости и разработана математическая модель, характеризующие процессы мокрого пылеулавливания суспензиями с различными саояствами и концентрациями.

5. Разработаны методика и лабораторный стенд для исследования мокрого пылеулавливания суспензиями.Экспериментально установлено, что степень очистки воздуха в зависимости от вида пыли и свойств суспензии повышается в 1,02 - 1.16 раза.

6. В результате теоретических и экспериментальных исследований и изучения технологии производства автором предложен; способ комплексной очистки выбросов, защищенный авторским / свидетельством N 893219, позволивший повысить эффективность и экономичность очистки воздуха.

7. Разработана и оптимизирована математическая модель процессов в аспирационно-технологической установке для известкового цеха сахарного завода.реализующая способ комплексной очистки ас-пирашонных выбросов и технологической суспензии С АТУ). Построена номограмма для определения конструктивных и режимных параметров АТУ, которая позволяет решать различные задачи в технике мокрого пылеулавливания.

8. Разработана новая конструкция каплеуловителя.повышающая эффективность сепарации капель до 98.72 и снижающая энергозатраты в системах пылеулавливания на 10,82. Конструкция устройства для отделения капель из потока газа защищена авторским свидетельством М1333379.

9. Внедрение установки в известковом цехе Малороссийского сахарного завода позволило обеспечить эффективность пылеулавливания 99,82 и получить экономический эффект 7860000 руб/год на одну установку.

10. Использование в мокрых пылеуловителях технологических суспензий вместо воды повысило на ряде предприятий степень очистки воздуха в 1.06-1.18 раза и обеспечило экономический эффект 1.12 - 6.94 млн.руб/год на одну установку.

Основное содержание диссертации отражено в следующих печатных работах:

1. Скорик Т. А., Глазунова И. В. Обеспечение обоснованности выбора пылеулавливашего оборудования. //Повышение эффективности и экономичности систем отопления и вентиляции:-Ростов-н/Д: Рост. инж. -строит, ин-т,- 1934. -С 23-25.

2. Скорик Т. А. Исследование свойств пыли известковых цехов сахарных заводов.//Обеспыливание воздуха и микроклимат: Ростов н/Д: Рост. инж.-строит, ин-т. 1979-С. 12-17.

3. Скорик Т. А.. Глазунова Е. К. Влияние взвеси на пылепоглотающую способность рабочей жидкости в мокром пылеуловителе. Обеспыливание воздуха и ыиксоклимат: Ростов н/Д: Рост. инж. -строит, ин-т. 1S80-C. 94-97.

4. А. с. 893219 CCCP.MKiÍBOUl 21/28. Способ комплексной очистки технологического продукта в виде жидкой суспензии и аспйра-ционного воздуха от одноименных твердых примесей /Штокман Е.А.. Скорик Т. А. Опубл. 30.12.81. Боя. N48.

5. Скорик Т.А. Определение оптимальной концентрации суспензии в мокрых пылеуловителях.// Обеспыливание воздуха и микроклимат -Ростов н/Д: Рост. инж.-строит, ин-т, 1981. -С. 119-122.

6.Скорик I.A..Глазунова Е.К.Внедрение метода расчета рекомендуемых концентраций взвеси в орашашцей жидкости мокрых пылеуловителей.//Повышение эффективности и экономичности систем отопления и вентиляции. Ростов н/Д: Рост. инж. - строит, ин-т. 1984. - С. 23-25.

7.Скорик Т.А.,Штокман Е.А.Влияние концентрации взвеси - а орошашей жидкости на эффективность мокрого пылеулавливания // Промышленная и санитарная очистка газов. - 1985. -N1.- С. 2-3.

8. Скорик Т.А.. ИРгокман Е.А.Аспирационно-технологическая ус-тановака комплексной очистки выбросов предприятий строительной индустрии.// Системы обоеспечения в строительстве - Ростов н/Д: 1985.- С. 73-79.

9. Скорик Т. А. Определение оптимальных параметров аспирационно-техно логическая установки САТУЗ комплексной очистки.//Модернизация системы отопления и вентиляции в реконструируемых зданиях -Ростов н/Д:. Рост. инж.-строит, ин-т. 1986.

-С. 48-51-.

10. Богуславский Е- И.. Глазунова Е. К. .Ссорик Т. А. Влагоунос а

системах дактога пылеулавливания //Экономия материальных и энергетических ресурсов в системах отопления и вентиляции - Ростов н/Д: Рост. инж. -строит, ин-т. 1385. -С. 65-68.

11. А. с. 1333379 СССР. МК1/1 В 01 Д 45/12. Устройство для выделения капель из закрученного газожидкостного потока /СкорикТ.А., Богуславский Е. И.. Глазунова Е.К.- N 3755154/31-26: Опубл.30.08.87. Бш. N32.

12. Скорик Т. А. .Штокыан Е. А. Повышение эффективности пылеулавливающих систем в известково-газовых отделениях сахарных заводов //Сахарная промышленность.- 1386. - N2. - С. 32-36.

13.Скорик. Т.А..Штокыан Е.А.Аспирация и пылеулавливание в известковых отделениях сахарных заводов:Обзорная информация. -М.: АгроНШТЭШП. ■ 1990. -27с.

14.Штокман Е.А..Скорик Т.А. Выбор оптимальных схем пылеулавливания // Пищевая промышленность. - 1992. -N3. -С. 10-11.

Условные обозначения

(150 .0 -диаметр частицы, капли:

Р" б

и

С

ДР

п.N -число частиц, капель: р -плотность. 1-103 • кг- м-з и. -вязкость. Н- е-1

Р

б -поверхностное натяжение. Н- м-1:

и -скорость, ы-с-1

С -концентрация.

ДР -гидравлическое сопротивление. Па: -эффективность улавливания пыли.Х. Верхние индексы: / -жидкость: // -газ, /// -пыль: Нижние индексы: 0 -вода: с - суспензия.

(

Л3 N 020818. Подписано в печать 20.05,94.

печать 20.05,94. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. С 236.

Бумага писчая. Тираж 70 экз.

Редакшонно-издательский центр

Ростовской-на-Дону государственной академии строительства 3440022. Ростов-на-Дону, Социалистическая. 162