автореферат диссертации по строительству, 05.23.19, диссертация на тему:Совершенствование пылеуловителей на встречных закрученных потоках инженерно-экологических систем предприятий строительной индустрии

На правах рукописи

БУРБА ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ НА ВСТРЕЧНЫХ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2014

15 КАЯ 2011

005548348

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный

университет».

Научный руководитель Боровков Дмитрий Павлович

кандидат технических наук

Официальные оппоненты:

Голованчиков Александр Борисович доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Процессы и аппараты химических производств» ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический

университет»

Черевиченко Елена Олеговна

кандидат технических наук, начальник отдела водопотребления, водоотведения и теплоснабжения ООО

«ВолгоградНИПИморнефть»

Ведущая организация

Научно-исследовательский институт

охраны атмосферного воздуха ОАО «НИИ Атмосфера»

Защита состоится 16 июня 2014 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 при ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан «_» _2014г.

Ученый секретарь лЛ./^У' Юрьев

диссертационного совета Юрий Юрьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Производство строительных материалов представляет собой сложный технологический процесс, связанный с получением и использованием измельченных мелкодисперсных материалов, что обуславливает пылевое загрязнение воздушной среды. Традиционно используемые инерционные пылеуловители зачастую не обеспечивают возросшие требования к качеству очистки пылевых выбросов. Внедрение наиболее эффективных способов очистки пылевых загрязнений таких, как мокрое пылеулавливания, электрофильтры и т.д. сдерживается их технологической сложностью, и как следствие возрастающими капитальными и эксплуатационными затратами.

В последние годы на предприятиях строительной индустрии в качестве пылеулавливающих средств сухой очистки получили широкое распространение вихревые пылеуловители на встречных закрученных потоках (ВЗП). Внедрение таких пылеуловителей обусловлено следующим рядом преимуществ по сравнению с циклонными: более высокая степень улавливания мелкодисперсной пыли; меньшая степень абразивного износа аппарата; большая удельная производительность; меньшая чувствительность фракционной эффективности к колебаниям расхода газа и концентрации пыли в нем; возможность более эффективной очистки горячих газов и регулирования процесса пылеулавливания изменением соотношений расходов газа через потоки, а в некоторых случаях менее высокие затраты.

В то же время эффективность работы пылеуловителей на встречных закрученных потоках в значительно большей степени зависит от конструктивных параметров и аэродинамического режима работы, в сравнении с обычными инерционными пылеуловителями циклонного типа в виду более сложной конструкции. Поэтому для обеспечения высоких значений эффективности улавливания пылеуловителей ВЗП необходимы данные позволяющие осуществлять подбор его характеристик исходя из условий конкретного производства, технологического процесса и свойств улавливаемой пыли.

Таким образом, исследования направленные на снижение пылевых выбросов путем оптимизации конструктивных характеристик пылеуловителей на встречных закрученных потоках являются актуальными.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы - Снижение выбросов в атмосферу от пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии посредством оптимизации конструктивных характеристик пылеуловителей на встречных закрученных потоках.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

теоретический анализ процесса пылеулавливания в инерционных пылеуловителях на встречных закрученных потоках;

выявление факторов, оказывающих наибольшее влияние на эффективность и аэродинамическое сопротивление пылеуловителей на встречных закрученных потоках;

экспериментальная оценка влияния конструктивных параметров верхнего ввода на эффективность улавливания аппаратов ВЗП при различных аэродинамических режимах;

экспериментальная оценка влияния конструктивных параметров верхнего ввода на аэродинамическое сопротивление аппаратов ВЗП;

опытно-промышленные исследования по оптимизации аппаратов

ВЗП;

разработка рекомендаций по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП.

Основная идея работы состоит в повышении эффективности улавливания пылеуловителей на встречных закрученных потоках путем определения оптимальных характеристик верхнего ввода.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, лабораторные и опытно-промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПЭВМ и сертифицированных программ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях, с результатами других авторов.

Научная новизна работы:

получены зависимости, характеризующие затухание интенсивности закрутки газового потока в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителей ВЗП;

экспериментально подтверждено предположение об автомоделыгости кинематической структуры течения в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителя ВЗП по отношению к начальному значению интенсивности закрутки потока;

получена экспериментальная зависимость эффективности улавливания и коэффициента местного сопротивления пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру;

установлено, что оптимальные значения интенсивности закрутки потока на входе в пылеуловители на встречно закрученных потоках превышают аналогичные для пылеуловителей циклонного типа;

установлено, что для пылеуловителей на встречных закрученных потоках оптимальная величина углубления патрубка очищенного газа в сепарационную камеру меньше аналогичного значения для пылеуловителей циклонного типа.

Практическое значение работы:

произведена реконструкция систем пылеулавливания действующего производства посредством оптимизации верхнего ввода пылеуловителей ВИП;

разработаны рекомендаций по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП.

Реализация результатов работы:

рекомендации по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП использованы ООО "Волгоградский НИИ ПКВ" при разработке проектной документации для предприятий строительной отрасли;

разработана и внедрена система пылеулавливания опытно-промышленного цеха ООО СМУ «Спецгазмонтаж» (г. Волгоград);

материалы диссертационной работы используются кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция», кафедрой «Безопасности жизнедеятельности в техносфере» ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке бакалавров по специальностям П0\09"Тетогазоснабжение и вентиляция" и 280202 "Инженерная защита окружающей среды ".

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

полученные зависимости, характеризующие затухание интенсивности закрутки газового потока в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителей ВЗП, могут с достаточной степенью достоверности быть использованы при составлении расчетной модели движения пылевой частицы;

предложенная расчетная модель для определения траектории движения пылевой частицы в сепарационной камере пылеуловителей ВЗП обеспечивает возможность оценки влияния интенсивности закрутки в верхнем вводе на эффективность пылеулавливания;

зависимости эффективности улавливания и коэффициента местного сопротивления пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру, полученные в результате экспериментальных исследований, позволяют определить значения параметров, обеспечивающих работу пылеуловителя в оптимальном режиме;

разработанные рекомендации по подбору параметров верхнего ввода обеспечивают возможность более корректного расчета при проектировании пылеуловителей серии ВИП, используемых в системах

пылеулавливания на предприятиях строительной индустрии для снижения выбросов в атмосферу.

Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: конференции молодых инженеров-экологов «Проблемы охраны производственной и окружающей среды» (г. Волгоград, 2010 г.); ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, (г. Волгоград, 2010-2013 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Перспективные разработки науки и техники-2013» (г. Пшемыслъ, Польша, 2013 г.); Международной научно-практической конференции «Современная наука: теоретический и практический взгляд» (г. Уфа, 2013 г.)

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 11 работах, в числе которых 5 статей, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и 2 патента на полезную модель.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы 134 страницы, в том числе: 103 страницы - основной текст, содержащий 12 таблиц на 18 страницах, 35 рисунков на 35 страницах; список литературы из 121 наименований на 12 страницах; 4 приложения на 16 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенных исследований.

Первая глава посвящена аналитическому обзору и выбору направления исследования.

Приведены результаты аналитического обзора исследований по оптимизации работы пылеуловителей на встречных закрученных потоках. Одним из центральных выводов, полученных в ходе анализ материалов состоит в том, что подавляющее большинство исследований посвящено оптимизации аэродинамического режима работы пылеуловителей ВЗП. В настоящий момент достаточно подробно изучено влияние на процесс пылеулавливания таких важных характеристики как доля расхода подаваемого на нижний ввод пылеуловителя, расход газа подаваемого на очистку, концентрация твердой фазы в пылегазовом потоке, соотношение концентраций первичного и вторичного потоков и т.д. В разное время данными вопросами занимались Б. С. Сажин, Е. И. Богуславский, Л. И. Гудим, Е. П. Медников, Ю. В. Красовицкий, В. Н. Азаров, Б. Т. Донченко, В. Н. Мартьянов, Д. В. Азаров и ряд других исследователей.

Результаты же исследований конструктивных характеристик аппаратов ВЗП характеризуются существенно меньшим объемом, и в основном, сводятся к разработке и исследованиям различных компоновочных схем для систем аспирации и обеспыливающей вентиляции.

В ходе анализа типовых размеров различных серий пылеуловителей ВЗП и ВИП установлено, что за основу при их проектировании брались типовые пылеуловители циклонного типа. Однако в виду существенных отличий обусловленных наличием вторичного закрученного потока процесс пылеулавливания может происходить в неоптимальном режиме.

Во второй главе на основании анализа теоретических закономерностей выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс пылеулавливания в сепарационной камере аппаратов на встречных закрученных потоках.

Для получения данных о параметрах пристеночного течения в пылеуловителях на встречных закрученных потоках были проведены экспериментальные исследования, суть которых заключалась в определении изменения направления и абсолютной величины вектора скорости газового потока в пристеночной зоне пылеуловителя ВЗП. Анализ экспериментальных результатов определения окружной и осевой составляющих скоростей газового потока в пристенной зоне сепарационной камеры, позволяет сделать предположение об автомодельности кинематической структуры течения в пристенной зоне ^по отношению к начальному значению интенсивности закрутки потока Ф*0.

Для проверки данной гипотезы на основании экспериментальных значений построены кривые, характеризующие изменение локального параметра интенсивности закрутки потока по высоте сепарационной камеры.

1,00 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 0,86 0,84 0,82 0,80 0,78 0,7В 0,74 0,72 0,70 0,68

0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 WD

Рис. 1. Зависимости характеризующие изменение локального пристеночного параметра интенсивности закрутки tg(<p) / tg(<p)0 (1) и тангенциальной составляющей скорости воздушного потока в пристеночной зоне U/Ua (2) по высоте сепарационной камеры.

^H^M^I™^ (3)

Все результаты, полученные при различных значениях Ф 0 ложатся на гладкую кривую (рис. 1). Аналогичная картина наблюдается с отношением начального значения окружной составляющей скорости к значениям полученным в ходе измерений по высоте сепарационной камеры U/U«,.

Полученные кривые представляют собой монотонно убывающие зависимости степенного вида, описывающиеся уравнениями:

tg(<p)/tg(<p)0 = 0,902(h/D) 9 (1)

U/Ua = 0,88(h/D)°'m (2)

Основными силами, оказывающими значимое влияние на пылевую частицу, движущуюся в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителя ВЗП являются: сила сопротивления обтеканию газовым потоком; центробежная сила; Кориолисова сила; сила тяжести. Для описания движения пылевой частицы в закрученном потоке наиболее удобным является использование цилиндрической системы координат.

В радиальном направлении на частицу оказывают воздействие центробежная сила F4, и радиальная проекция силы сопротивления обтеканию газовым потоком F^. Для определения последней использована гипотеза об отсутствии радиальной составляющей скорости газового потока в пристенной зоне слабо и умеренно закрученного течения. Таким образом:

dt1 [dt J \dt) 8

Проекция сил на подвижную касательную ось г складывается из проекции силы сопротивления обтеканию потоком и Кориолисовой силы. Заменяя угловую скорость линейной на подвижной оси:

d2r fdr _rY Idrdr ... m—r=--UT ——2—m------(4)

dt \dt J 8 rdtdt

Проекция сил на вертикальную (продольную) ось складывается из силы тяжести Fm и вертикальной проекции силы сопротивления обтеканию частицы газовым потоком Ftl:

Для упрощения полученных уравнений, характеризующих проекции сил на продольную и подвижную касательную оси, принимается допущение о совпадении окружной и продольной составляющих скорости соответствующим проекциям скорости газового потока. Данное допущение основано на результатах визуального наблюдения, позволяющих утверждать, что частицы крупностью до 180 мкм в пристенной области практически движутся по траектории движения закрученного газового потока в виду незначительных масс и сил инерции в сравнении с аэродинамическими силами. Тогда уравнения, описывающие движение частицы, принимают вид:

d\ (dcpY (dr^p^nd* d(p Ur dx TJ ...

m—T = m— r+ — -i—1-——— = —— • — = Ur (6)

dt \dt J \dt) 8 dt R dt W

Используя соотношение (1) и (2) имеем:

(р-г (ПСОГ7 „-0,183 Л

т—--тг Л2

Я

/

+и

& (7)

Л Л ' .

Для оценки влияния, оказываемого на эффективность улавливания аппарата ВЗП, интенсивности закрутки, создаваемой верхним вводом, проведены численные эксперименты. Для получения частных решений методом численного интегрирования полученной системы приняты следующие начальные условия: за начало отсчета принимается точка, расположенная на нижней границе тангенциального ввода, наиболее близкая к центру поперечного сечения сепарационной камеры х = 0, г = 0.6К (ширина тангенциального патрубка принята равной ОМ). Тангенциальная

составляющая скорости частицы ~ а начальное значение угловой

скорости соответственно Значение вертикальной (продольной)

составляющей скорости частицы на входе в сепарационную камеру согласно допущениям, принятым при составлении, уравнений равна начальному

значению вертикальной составляющей скорости газового потока — = ил.

Радиальная составляющая скорости частицы во входном сечении сепарационной камеры, исходя из тех же допущений, равна составляющей

с1г

скорости воздушного потока, т.е. —= о

Л

Достаточным условием, позволяющим сделать вывод о сепарации пылевидной частицы, является значение радиальной координаты, равное радиусу сепарационной камеры г = Я. При этом значение угловой координаты <р не имеет практического значения. В качестве переменных приняты размер пылевой частицы с1ч, и начальный параметр интенсивности закрутки потока Ф*0. Свойства пылевых частиц (плотность рч, и коэффициент аэродинамического сопротивления Х^) приняты соответствующими пыли кварцевого песка соответствующей фракции.

В графическом виде результаты вычислительного эксперимента приведены на рис. 2. Как следует из полученных результатов, минимальный размер частиц сепарируемых в результате контакта со стенкой при прохождении сепарационной камеры, составляет 25 мкм. Для улавливания частиц данной фракции необходимо задавать значения ф"0 = 6. При дальнейшем увеличении крупности частиц происходит снижение значений Ф\

Рис. 2. Результаты расчета зависимости радиальной координаты пылевой частицы от вертикальной при движении в сепарационной камере пылеуловителя ВЗП: 1 - = 37, ф'0 = 4; 2 - с/, = 35, ф"0 = 4,4; 3 -с/ч = 33, Ф'0 = 4- с!ч = 25, Ф\ = б.

Минимальное значение интенсивности начальной закрутки, принятое в ходе эксперимента, позволяющее согласно расчетам улавливать частицы кварцевого песка крупностью 37 мкм составляет Ф о = 4. Данное значение характерно для пылеуловителей циклонного типа и позволяет сепарировать частицы крупнее 50 мкм. На рис. 3 представлена зависимость начального параметра интенсивности закрутки потока верхним тангенциальным вводом пылеуловителя ВЗП, необходимого для сепарирования частиц кварцевого песка различной крупности Ф

Рис. 3. Расчетная зависимость формпараметра закрутки потока верхнего ввода пылеуловителя ВЗП от размера пылевой частицы Ф

Анализ формы кривой показывает, что основную роль в процессе движения частицы играет центробежная сила, пропорциональная квадрату окружной скорости. Таким образом, параметр интенсивности закрутки потока

несомненно является важнейшим с точки зрения эффективности работы пылеуловителя фактором. Кроме того, важнейшую роль играет время нахождения частицы в сепарационной камере, которое применительно к аппарату ВЗП ограничено не столько ее высотой, сколько расстоянием между нижним вводом и торцом выпускного патрубка.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям по оптимизации параметров верхнего ввода пылеуловителей на встречных закрученных потоках.

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 4. При проведении экспериментальных исследований в качестве параметров оптимизации приняты эффективность пылеулавливания и аэродинамическое сопротивление. При проведении исследований методами планирования эксперимента в качестве определяющих факторов были выбраны: Recp -среднерасходовое число Рейнольдса в сепарационной камере; Ф*. -формпараметр закрутки создаваемый сменным верхним тангенциальным вводом; h/D - заглубление выходного аксиального патрубка в сепарационную камеру отнесенное к диаметру аппарата; Ь„/Ьобщ - отношение расхода

Рис. 4. Схема экспериментальной установки. 1 - входной воздуховод; 2 -

сменный верхний тангенциальный ввод; 3 - пылеуловитель ВИП; 4 -фланцевое соединение; 5 - регулировочный шибер; 6 - замерный штуцер; 7 - лопастной успокоитель потока; 8 - патрубок очищенного газа; 9 - узел приготовления пылевоздушной смеси; 10 - бункер уловленной пыли; 11 - вторичный ввод потока; 12 - тангенциальный закручиватель закручиватель вторичного ввода; 13 - вентилятор.

Для получения функций отклика в виде уравнения второго порядка на втором этапе исследований был реализован полный факторный экперимент Зк (где к=4 - число факторов). В результате аппроксимации экспериментальных

данных полиномом второй степени с учетом значимости вычисленных коэффициентов, определенных при помощи критерия Стьюдента, на уровне значимости а = 0,05, принятом для технических экспериментов, получены уравнения. регрессии, характеризующие зависимость эффективности улавливания и коэффициента местного сопротивления от формпараметра закрутки, заглубления выходного патрубка и отношения расхода поступающего на нижний ввод к общему подаваемому в пылеуловитель. Для режима работы пылеуловителя характеризующегося значением Кеср = 50000 уравнения имеют вид:

;7 = 23,30 +14,23Ф® -1,68—+ 189,25——ЦИ^'У-0,1оГ—Т —321,33| -М _0,13<# ■ — (8) # = 235,13-64, \1Ф) +27,23-^+8,45(0^-50,((-Ь_1 + юф».Л.А- (9)

А>вч В £общ

При работе пылеуловителя с расходами ниже и выше (соответственно Кеср = 38000 и Яеср = 62000) наблюдается существенное снижение эффективности улавливания, что позволяет считать значение Яеср = 50000 оптимальным для аппаратов серии ВИП, что хорошо согласуется с

Рис. 5. Зависимость эффективности пылеулавливания аппарата ВИП от геометрического параметра эффективности закрутки верхнего ввода г](ф\) при Яеср = 50000 : \-Ьн /1о6щ = 0,3, Ш = 1,4; 2-Ьн /Ьо6щ = 0,3, Ш = 1,8; 3-1Н /ЬоГщ = 0,3, Ш = 2,2; 4-Ь„ /Ьо6щ = 0,2, Ш = 1,4; 5-Ьн /Ьобщ = 0,2, Ш = 1,8; 6 - ¿„ /Ъобщ = 0,2, И/с1 = 2,2; 1-Ьн /Ьобщ = 0,4, Ш = 1,4; 8 - и /Ьобщ = 0,4, Ш = 1,8; 9 -Ьн /Ьо6щ = 0,4, ИМ = 2,2.

На рис. 5 приведена зависимость эффективности пылеулавливания аппарата ВИП от геометрического параметра эффективности закрутки верхнего

ввода. Как следует из приведенных результатов, эффективность улавливания существенно возрастает при увеличении интенсивности закрутки потока в верхнем вводе во всем диапазоне варьирования экспериментальных факторов.

На практике повышение величины Ф*. до величин выше 5,5 не желательно в виду существенного повышения аэродинамического сопротивления пылеуловителя, о чем свидетельствуют данные приведенные на рис. 6. Так, например, при увеличении интенсивности закрутки с Ф*г = 5 до ф\ = б происходит увеличение коэффициента местного сопротивления пылеуловителя на величину 48...52% в зависимости от режима работы. Совместный анализ экспериментальных данных по эффективности пылеулавливания и аэродинамическому сопротивлению позволяет считать

от геометрического параметра эффективности закрутки верхнего ввода С(Ф ¿: 1 - Яе=50000,ЬЛ„«Щ = 0,3; 2 ~Ле=50000, ЬЛовщ = 0,2; 3 - Яе=50000, 1,Дойц, = 0,4; 4 - 62000, ЬЛовщ = 0,3; 5 -Ие=62000, ЬЛовщ = 0,2; 6 - Яе=62000, ЬЛоби, = 0,4; 7 -Яе=38000, ЬЛоби, = 0,3; 8 - Ие=38000, ЬЛовщ = 0,2; 9 - Пе=38000, ЬЛобщ = 0,4.

Рис.7. Зависимость эффективности пылеулавливания аппарата ВИП от отношения расхода нижнего ввода к общему, подаваемому на очистку t](LH /Ьовщ) при Recp = 50000: 1 - ф'г = 6, h/d = 1,4; 2 -Ф*г = 6, h/d = 1,8; 3 - Ф*г = 6, h/d = 2,2;4 - Ф*г = 5, h/d = 1,4; 5 - Ф*г = 5, h/d = 1,8; 6 - Ф\ = 5, h/d = 2,2;7 - Ф% = 4,h/d= 1,4; 8 - Ф'г = < h/d = 1,8; 9-Ф\ = 4, h/d = 2,2.

На рис. 7 приведена зависимость эффективности пылеулавливания аппарата ВИП от отношения расхода нижнего ввода к общему, подаваемому на очистку. Максимальная эффективность улавливания достигается в диапазоне значений L/Lo6u,=0,28...0,32 во всем диапазоне варьирования экспериментальных факторов. Следует отметить, что данные значения интенсивности закрутки больше аналогичных значений пылеуловителей циклонного типа. Данный факт, вероятно, объясняется отличной кинематической картиной в сепарационной камере аппаратов типа ВЗП и ВИП, обусловленной наличием вторичного закрученного потока.

Данные, представленные на рис. 8., характеризуют зависимость эффективности пылеулавливания аппарата ВИП от относительного углубления выходного патрубка. Зависимость имеет монотонно убывающий характер во всем диапазоне варьирования экспериментальных факторов. Следует отметить, что полученные данные существенно отличаются от результатов аналогичных экспериментов с обычными пылеуловителями циклонного типа. Так, например, для пылеуловителей серии ЦН, послуживших прототипами для аппаратов серии ВЗП, величина оптимального углубления лежит в пределах 2...2,5. Причем эффективность циклона резко снижается при уменьшении значений h/D. Снижение эффективности улавливания в данном случае объясняется тем, что часть потока, поступившего в сепарационную камеру по входному патрубку не успевает приобрести закрутку и направляется по пути наименьшего сопротивления в выходной патрубок, минуя сепарационную

камеру. При этом, чем меньше расстояние между нижней стенкой входного патрубка и торцом выходного, тем большее количество пылегазовой смеси минует сепарационную камеру, снижая степень очистки.

1,3 1.4 1.5 1« 17 1,8 1.9 2 2.1 2Í м,

Рис. 8. Зависимость эффективности пылеулавливания аппарата ВИП от относительного углубления выходного патрубка r¡(h /D) при Recp = 50000: 1 - Ф> б, LH/Ьо6щ = 0,3; 2-Ф> 1И/Ьо6щLn/L0ÚU{ = 0,2; 3-ф г = 6, Ь,Лабщ = 0,4; 4 - Ф г = 5, LH /Ь0бщ = 0,3; 5 - Ф> 5, ЬИ /1общ -0,2; 6 - Ф г = 5, L„ /Ьобщ = 0,4; 7 - ф'г = 4, L,, /Ьобщ = 0,3; 8 - 4, К /Ьобщ = 0,2; 9 -ф г = 4, LH /Ьобщ = 0,4.

Применительно к пылеуловителям на встречных закрученных потоках наблюдается принципиально иная картина. Вторичный закрученный поток направленный вертикально вверх расширяется под действием центробежной силы. Однако по мере подъема по сепарационной камере при приближении к входному сечению патрубка очищенного газа он начинает испытывать влияние аэродинамических сил, направляющих его в приосевую зону, к источнику разрежения. При этом пылевые частицы, не успевшие достичь пристеночной зоны сепарационной камеры, увлекаются в выходной патрубок.

Кроме того, при уменьшении углубления выходного патрубка на аппаратах типа ВИП и ВЗП в сравнении с пылеуловителями циклонного типа менее выражен эффект перетекания первичного потока в выходной патрубок в следствии отжатия его в пристеночную область вторичным закрученным потоком. Таким образом, снижение величины углубления выходного патрубка позволяет повысить среднюю интенсивность закрутки вторичного потока, от которой в существенной мере зависит эффективность работы пылеуловителей на встречных закрученных потоках.

Также следует отметить, что уменьшение значения величины h/D ниже 1,4 приводит к резкому ступенчатому снижению эффективности улавливания аппарата, поэтому на этапе планирования данное значение выбрано в качестве минимального по результатам предварительных экспериментов. Как было

отмечено выше, изменение величины углубления выходного патрубка не оказывает значимого влияния на аэродинамическое сопротивление пылеуловителя. Поэтому, обобщая результаты экспериментальных исследований, в качестве оптимального значения углубления выходного патрубка в сепарационную камеру следует принять h/D = 1,4.

Четвертая глава посвящена описанию практической реализации результатов исследования, в ходе которого проведена реконструкция пылеулавливающего оборудования систем обеспыливания воздуха предприятий строительной индустрии.

На рис. 9 представлена схема системы пылеулавливания В1 опытно-промышленного цеха ООО СМУ «Спецгазмонтаж», предназначенной для улавливания абразивной пыли отходящих от станков (обдирочный, круглошлифовальный, плоскошлифовальный, заточного) и пылегазовой смеси от сварочного поста. В качестве основного пылеулавливающего оборудования система В - 1 содержит пылеуловитель циклонного типа ЦН -15 0 600 мм.

Рис. 9. Схема системы пылеулавливания В - 1 Опытно-промышленного цеха ООО СМУ «Спецгазмонтаж». Пылеуловитель ВИП - 600 с параметрами Ф*г = 6, Ь„/Ьобщ = 0,28, установлен после реконструкции взамен циклон ЦН — 15 0600 мм.

Основным источником пылевыделений в цехе является шлифовальное оборудование. Пылевые отходы, образующиеся в результате механической обработки металлических деталей абразивным методом, представляют собой

+3,000

мелкодисперсный пылевидный материал, состоящий преимущественно из частиц кварцевого песка и металлических частиц. В виду мелкодисперсного состава пыли, выделяющейся при механической обработке металлических деталей абразивным материалом, эффективность пылеулавливания циклона ЦН -15 не достигает номинальных значений (85 %) и составляет мене 60 %, что является причиной неэффективной работы системы в целом.

В ходе реконструкции системы пылеулавливания, произведена замена основного пылеулавливающего оборудования. В место циклона ЦН - 15 применен пылеуловитель на встречных закрученных потоках ВИП - 600.

Эффективность очистки пылевых выбросов системой аспирации, в результате реконструкции, заключавшейся в замене пылеуловителя ЦН - 15 пылеуловителем на встречных закрученных потоках ВИП - 600, возросла с 59,2% до 91,8%.

Общий экономический эффект от внедрения результатов исследования на предприятиях строительной индустрии, достигнутый за счет снижения выбросов в атмосферный воздух составляет 45 900 руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение важной и актуальной задачи: снижение выбросов в атмосферу от пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии посредством оптимизации конструктивных характеристик пылеуловителей на встречных закрученных потоках.

Основные выводы по работе

1. Аналитически установлена и экспериментально подтверждена рациональность изменения конструктивных характеристик пылеуловителей на встречных закрученных потоках, применяемых в системах обеспыливающей вентиляции.

2. Получена экспериментальная зависимость эффективности улавливания пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру.

3. Получена экспериментальная зависимость коэффициента местного сопротивления пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру.

4. Экспериментально установлено повышение эффективности пылеулавливания аппарата ВИП при увеличении параметра закрутки потока верхнего ввода. Совместный анализ экспериментальных данных по эффективности пылеулавливания и аэродинамическому сопротивлению позволяет считать оптимальным значения интенсивности закрутки верхнего ввода аппаратов ВИП, лежащей в пределах Ф*г =5,2...5,4.

5. Экспериментально установлено, что максимальная эффективность улавливания достигается в диапазоне значений LH/Lo6n, = 0,28...0,32 во всем диапазоне варьирования экспериментальных факторов.

6. Экспериментально установлено, что оптимальным значением относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру является h/D = 1,4.

7. На основании результатов исследований разработаны рекомендации по подбору конструктивных параметров верхнего ввода пылеуловителей на встречных закрученных потоках.

8. Общий экономический эффект от внедрения результатов исследования на предприятиях строительной индустрии, достигнутый за счет снижения снижение выбросов в атмосферный воздух, составляет 45 900 руб./год.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

L - расход аспирационного газа, м3/час; w - тангенциальная скорость пылевой частицы, м/с; v — тангенциальная скорость газового потока, м/с; г —

радиальная координата, м; а - ширина сечения тангенциального ввода, отнесенная к диаметру воздуховода; Ф - интегральный параметр закрутки потока; Фг - интегральный параметр закрутки потока, создаваемый закручивателем; а - угол наклона тангенциального патрубка, град; £ -коэффициент местного сопротивления; <в - угловая скорость движения частицы,1/с; v - кинематическая вязкость воздуха, м2/с; р - плотность воздуха, кг/мЗ; рч - плотность частицы, кг/мЗ; d4 - эквивалентный диаметр частицы, м; иг - радиальная составляющая скорости движения воздуха в окрестности частицы, м/с.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Работы, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Бурба, И. В. Об оптимизации параметра интенсивности закрутки первичного потока в пылеуловителях на встречных закрученных потоках / Д. П. Боровков, И. В. Бурба, Д. В. Азаров // Вестн. Волгогр. гос. архитектур.-строит, ун-та. Сер.: Стр-во и архитектура. - 2013. — Вып. 32 (51).-С. 188-193.

2. Бурба, И. В. Экспериментальные исследования по оптимизации конструктивных параметров верхнего ввода пылеуловителя на встречных закрученных потоках / И. В. Бурба, Д. П. Боровокв, Д. В. Азаров // Вестн. Волгогр. гос. архитектур.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архитектура. - 2013. - Вып. 32 (51). - С. 194-199.

3. Бурба, И. В. Влияние параметров тангенциального ввода на

эффективность пылеуловителей на встречных закрученных потоках / И. В. Бурба, Д. В. Луканин // Вестн. Волгогр. гос. архитектур.-строит. унта. Сер.: Стр-во и архитектура. - 2013. - Вып. 33 (52). - С. 131-138.

4. Бурба, И. В. Повышение эффективности пылеуловителей на встречных закрученных потоках / Д. П. Боровков, И. В. Бурба, К. О. Чичеров // Региональная архитектура и строительство. - Пенза: Изд-во ПГУАС, 2013.-Вып. 3(17).-С. 157-163.

5. Бурба, И. В. Исследование по оптимизации характеристик верхнего ввода пылеуловителей со встречными закрученными потоками / Д. П. Боровков, П. А. Сидякин, И. В. Бурба, С. И. Экба // Фундаментальные исследования. - Пенза: Изд-во Академия естествознания, 2013. - № 11 Ч. 5.-С. 866-871.

Патенты

6. Устройство для очистки воздуховодов систем аспирации / И. В. Бурба [и др.]. Заявка на получение патента на полезную модель № 2013133085/11 от 16.07.2013 г.

7. Экспериментальная установка для исследования параметров закрученного пылегазового потока / И. В. Бурба [и др.]. Заявка на получение патента на полезную модель № 2013133084/11 от 16.07.2013 г.

Отраслевые издания и материалы конференций

8. Бурба, И. В. Сравнительная оценка сухих и мокрых пылеуловителей. / И. В. Бурба, Н. А. Маринин // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: сб.науч. ст. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 4. С. 19-23.

9. Бурба, И. В. Влияние интенсивности закрутки верхнего ввода на эффективность пылеулавливания аппарата ВЗП. / И. В. Бурба // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: сб.науч. ст. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 5. С. 23-26.

10. Бурба, И. В. Исследование влияния интенсивности закрутки верхнего тангенциального ввода аппарата ВЗП на эффективность пылеулавливания / И. В. Бурба // Современная наука: теоретический и практический взгляд: материалы Междунар. науч.-практ. конф. 29-30 окт. 2013 г. - Уфа: Изд-во РИЦ БашГУ, 2013. - Ч. 2. - С. 60-63.

11. Бурба, И. В. Экспериментальное исследование пылеуловителей ВЗП посредством оптимизации конструктивных параметров верхнего тангенциального ввода / И. В. Бурба // Перспективные разработки науки и техники - 2013: материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. 7-15 нояб. 2013 г. - Przemysl: Изд-во Nauka I studia, 2013. - Режим доступа: www.rusnauka.com

Бурба Иван Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ НА ВСТРЕЧНЫХ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 14.04.2014 г. Заказ №тЗТираж 100 экз. Печ. л. 1,0

Формат 60 х 84 1/16 Бумага писчая. Печать плоская.

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет 400074, Волгоград, ул. Академическая, 1 Отдел оперативной полиграфии

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

04201458724 БУРБА ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ НА ВСТРЕЧНЫХ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук БОРОВКОВ

ДМИТРИЙ ПАВЛОВИЧ

Волгоград - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................... 4

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ................................................ 9

1.1 Обзор применения пылеуловителей на встречных закрученных потоках в системах аспирации предприятий строительной индустрии......................................... 9

1.2 Анализ и обобщение исследований по оптимизации пылеуловителей на встречных закрученных потоках...... 19

1.3 Выбор направления исследования.............................. 29

1.4 Выводы............................................................... 32

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ В

ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯХ НА ВСТРЕЧНЫХ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ .................................. 34

2.1 Описание процесса улавливания в пылеуловителях

на встречных закрученных потоках............................ 34

2.2 Расчетная модель для определения эффективности пылеуловителя на встречных закрученных потоках......... 45

2.3 Расчет эффективности пылеуловителей на встречных закрученных потоках.............................................. 48

2.4 Выводы................................................................ 54

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО

ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕРОВ ВЕРХЕГО ВВОДА ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ ВИП...................................... 56

3.1 Описание экспериментальной установки....................... 56

3.2 Методика проведения экспериментальных исследований.. 57

3.3 Анализ результатов экспериментальных исследований..... 71

3.4 Выводы............................................................... 86

ГЛАВА4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ................. 88

4.1 Разработка рекомендаций по оптимизации конструктивных параметров пылеуловителей на встречных закрученных потоках для систем обеспыливающей вентиляции.................................... 88

4.2 Реконструкция системы аспирации.............................. 93

4.3 Расчет экономического эффекта от реализации результатов исследования........................................ 97

4.4 Выводы................................................................ 102

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................... 103

Библиографический список....................................... 105

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................... 118

Приложение А. Условные обозначения........................ 119

Приложение Б. Проверка воспроизводимости

экспериментальных исследований.................................. 122

Приложение В. Рекомендаци по оптимизации конструктивных параметров пылеуловителей на встречных закрученных потоках для систем

обеспыливающей вентиляции................................... 126

Приложение Г. Документация.................................... 133

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Производство строительных материалов представляет собой сложный технологический процесс, связанный с получением и использованием измельченных мелкодисперсных материалов, что обуславливает пылевое загрязнение воздушной среды. Традиционно используемые инерционные пылеуловители зачастую не обеспечивают возросшие требования к качеству очистки пылевых выбросов. Внедрение наиболее эффективных способов очистки пылевых загрязнений таких, как мокрое пылеулавливания, электрофильтры и т.д. сдерживается их технологической сложностью, и как следствие возрастающими капитальными и эксплуатационными затратами.

В последние годы на предприятиях строительной индустрии в качестве пылеулавливающих средств сухой очистки получили широкое распространение вихревые пылеуловители на встречных закрученных потоках (ВЗП). Внедрение таких пылеуловителей обусловлено следующим рядом преимуществ по сравнению с циклонными: более высокая степень улавливания мелкодисперсной пыли; меньшая степень абразивного износа аппарата; большая удельная производительность; меньшая чувствительность фракционной эффективности к колебаниям расхода газа и концентрации пыли в нем; возможность более эффективной очистки горячих газов и регулирования процесса пылеулавливания изменением соотношений расходов газа через потоки, а в некоторых случаях менее высокие затраты.

Таким образом, исследования направленные на снижение пылевых выбросов путем оптимизации конструктивных характеристик пылеуловителей на встречных закрученных потоках являются актуальными.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы — снижение выбросов в атмосферу от пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии посредством оптимизации конструктивных характеристик пылеуловителей на встречных закрученных потоках.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

теоретический анализ процесса пылеулавливания в инерционных пылеуловителях на встречных закрученных потоках;

выявление факторов оказывающих наибольшее влияние на эффективность и аэродинамическое сопротивление пылеуловителей на встречных закрученных потоках;

экспериментальная оценка влияния конструктивных параметров верхнего ввода на эффективность улавливания аппаратов ВЗП при различных аэродинамических режимах;

экспериментальная оценка влияния конструктивных параметров верхнего ввода на аэродинамическое сопротивление аппаратов ВЗП;

опытно-промышленные исследования по оптимизации аппаратов ВЗП; разработка рекомендаций по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП.

Основная идея работы состоит в: повышении эффективности улавливания пылеуловителей на встречных закрученных потоках путем определения оптимальных характеристик верхнего ввода.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, лабораторные и опытно-промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПЭВМ и сертифицированных программ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях, с результатами других авторов.

Научная новизна работы состоит в том, что: получены зависимости характеризующие затухание интенсивности закрутки газового потока в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителей ВЗП;

экспериментально подтверждено предположение об автомодельности кинематической структуры течения в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителя ВЗП по отношению к начальному значению интенсивности закрутки потока;

получена экспериментальная зависимость эффективности улавливания пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру;

получена экспериментальная зависимость коэффициента местного сопротивления пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру;

установлено что оптимальные значения интенсивности закрутки потока на входе в пылеуловители на встречно закрученных потоках превышают аналогичные для пылеуловителей циклонного типа;

установлено что для пылеуловителей на встречных закрученных потоках оптимальная величина углубления патрубка очищенного газа в сепарационную камеру меньше аналогичного значения для пылеуловителей циклонного типа.

Практическое значение работы: произведена реконструкция систем аспирации действующего производства посредством оптимизации верхнего ввода пылеуловителей ВИП;

разработаны рекомендаций по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП.

Реализация результатов работы: рекомендации по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП, использованы ООО "Волгоградский НИИ ПКВ" при разработке проектной документации для предприятий строительной отрасли;

разработана и внедрена система аспирации опытно-промышленного цеха ООО СМУ «Спецгазмонтаж» (г. Волгоград);

материалы диссертационной работы используются кафедрой отопления, вентиляции и экологической безопасности, кафедрой безопасности жизнедеятельности в техносфере ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке инженеров по специальности 270109 "Теплогазоснабжение и вентиляция", инженеров и бакалавров по специальности 280202 "Инженерная защита окружающей среды ".

На защиту выносятся: зависимости характеризующие затухание интенсивности закрутки газового потока в пристенной зоне сепарационной камеры пылеуловителей ВЗП;

расчетная модель для определения траектории движения пылевой частицы в сепарационной камере пылеуловителей ВЗП;

результаты экспериментальных исследований зависимости эффективности улавливания пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру;.

результаты экспериментальных исследований зависимости коэффициента местного сопротивления пылеуловителя ВИП от параметра интенсивности закрутки верхнего ввода, доли расхода подаваемого на нижний ввод и относительного углубления выходного патрубка в сепарационную камеру;

рекомендаций по подбору параметров верхнего ввода пылеуловителей серии ВИП.

Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: конференции молодых инженеров-экологов «Проблемы охраны производственной и окружающей среды» (г. Волгоград, 2010 г.); ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного

университета, (г. Волгоград, 2010-2013 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Перспективные разработки науки и техники-

2013» (г. Пшемысль, Польша, 2013 г.); Международной научно-практической конференции «Современная наука: теоретический и практический взгляд» (г. Уфа, 2013 г.).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 11 работах, в том числе в 5 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и 2 патентах на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 134 страницы, в том числе: 103 страницы - основной текст, содержащий 12 таблиц на 18 страницах, 35 рисунков на 35 страницах; список литературы из 121 наименований на 12 страницах; 4 приложений на 16 страницах.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор применения пылеуловителей на встречных закрученных потоках в системах аспирации предприятий строительной индустрии

Пылеуловители на встречных закрученных потоках (ВЗП), в настоящий момент находят все большее применение в различных отраслях индустрии, обеспечивая решение как экологических, так и гигиенических задач, связанных с локализацией и очисткой пылевых загрязнений выделяющихся при различных производственных процессах и технологических операциях [2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 16, 34, 44, 49, 54, 61, 64, 65, 66, 68, 70, 75].

Пылеуловители на встречных закрученных потоках обладают основными преимуществами, характерными для инерционных пылеуловителей циклонного типа, к числу которых относиться относительная простота конструкции, надежность и долговечность, простота эксплуатации, и как следствие низкие капитальные вложения, эксплуатационные и амортизационные затраты [2, 8, 12, 15, 18, 24, 28, 29, 31, 36, 55, 57, 59, 60]. При этом, пылеуловители ВЗП имеют более высокую эффективность улавливания. Причем наибольший прирост эффективности улавливания пылеуловителей на встречных закрученных потоках, в сравнении с циклонами классической компоновки наблюдается при улавливании мелких фракций пыли [2, 4, 8, 14, 26, 43, 47, 51, 52, 67, 72, 79, 80].

Данное обстоятельство особенно важно при проектировании систем аспирации предприятий строительной индустрии от пылевых выбросов технологического оборудования. Производство строительных материалов и конструкция в подавляющем большинстве случаев связано с получением, обработкой, использованием, хранением и транспортированием

измельченных порошкообразных и пылевидных материалов. Это обуславливает значительный уровень пылевыделений от технологического оборудования.

Рис 1.1. Интегральная кривая распределения массы пылевых частиц содержащихся в газах отходящих от технологического оборудования предприятий строительной индустрии по диаметрам

D(dH)

1 - Гипсоварочный цех ОАО «Кубанский гипс Кнауф»; 2 - цех по производству керамического кирпича ОАО «Себряковский комбинат асбестоцементных изделий»; 3 - Цех по производству деревянных строительных конструкцмй ЗАО «Стройдеталь»; 4 -участок основного производства Волгоградского АО «ЖБИ - 1»; 5 - цех по изготовлению асбестоцементных труб ОАО «Себряковский комбинат асбестоцементных изделий».

На рис 1.1 приведены сведения о дисперсном составе пылевых частиц отходящих от технологического оборудования предприятий строительной индустрии. Анализ данных о крупности частиц поступающих в атмосферный воздух показывает, что их можно классифицировать как мелкодисперсные. Медианный диаметр рассматриваемых пылей составляет ¿¡о = 5...14 мкм., а доля фракций РМю и РМ2,5, представляющих наибольшую опасность для здоровья человека и наносящий максимальный ущерб окружающей среде [4] изменяется в пределах 20...90% и 6... 20% соответственно.

Данное обстоятельство показывает, что к пылеулавливающему оборудованию систем аспирации от пылевого загрязнения предъявляются повышенные требования относительно эффективности улавливания мелких фракций пыли. На практике зачастую дело обстоит иначе. Как правило, в качестве основного пылеулавливающего оборудования применяются обычные аспирационные циклоны [2, 5, 6, 14], показывающие достаточно высокие значения эффективности улавливания при очистке технологических выбросов. Кроме того, к пылеуловителям систем аспирации зачастую предъявляются требования возврата уловленного продукта в производство, при этом частицы мелких фракций практически не оказывают влияние на общую эффективность в виду малой массы. Основной же задачей систем аспирации предприятий является снижение воздействия пылевых выбросов на атмосферный воздух и здоровье человека. Поэтому важнейшей задачей и главным требованием, предъявляемыми к пылеуловителям систем локализующей вентиляции является обеспечение максимально высокой эффективности улавливания мелких фракций пыли.

Пылеуловители на встречных закрученных потоках характеризующиеся повышенной в сравнении с обычными пылеуловителями циклонного типа эффективностью улавливания пылевых частиц мелких фракций по этой причине находят все более широкое распространение в системах аспирации предприятий строительной индустрии [2, 4, 10, 11, 44, 49, 54, 61, 64, 65, 70, 75]. Ниже приводится описание ряда компоновочных схем систем аспирации

предприятий строительной индустрии в которых применены пылеуловители на встречных закрученных потоках.

Известно, что одними из наиболее мощных источников пылепоступления являются производства, технологический процесс которых связан с использованием, переработкой и изготовлением пылевидных и порошкообразных материалов являются транспортерные линии (ленточные конвейеры, шнеки, нории, цепные и ковшевые элеваторы и т.д.), а также узлы пересыпки и загрузки сырья и материалов [4].

Например, на рис. 1.2 представлена схема системы аспирации гипсоварочного цеха ОАО «Кубанский гипс Кнауф», при работе узла пересыпки сырьевого гипсового камня [19]. В качестве основного пылеулавливающего оборудования системы аспирации узла пересыпки гипсового камня применен пылеуловитель ВЗП - 600. Реконструированная система аспирации содержит два отсоса от верхней и нижней зон укрытия, аспирационные потоки которых подводятся соответственно к верхнему и нижнему вводам аппарата ВЗП.

Рис. 1.2. Система аспирашш узла пересыпки гипсового камня. 1 -укрытие узла пересыпки: 2 - ленточные конвейеры; 3 - гипсовый камень; 5 - верхний и нижний отсосы: 6 — пылеулови