книги / Оптимизация систем обеспыливания воздуха в промышленных зданиях
..pdfгде бПпо - |
среднеквадратичное |
от |
|
|
|
|
|
|
|
|||
клонение; ггоп - |
число замеров; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7ппо1~ экспериментальные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
эффективности; ^пп01 " |
расчетные |
|
|
|
|
|
|
|
||||
значения эффективности в соответ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ствии с ММ* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экстремум функционала (92) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
был найден с |
помощью ЭВМ СМ в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
два этапа* Расчет на первом эта |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пе осуществляли |
по методу Монте- |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Карло. При этом вместо разност |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ных уравнений разыгрывался слу |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
чайный процесс |
поиска области |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
экстремума |
с |
помощью генератора |
R ic.42 . Зависимость |
эффектив |
||||||||
случайных чисел* Когда |
область |
|
ности |
обеспыливания |
паром |
от |
||||||
экстремума |
была |
едженв, |
появилась ®2а ч ем ^ ск ор ^ сти |
ънаьЪр ч |
|
|||||||
возможность на |
втором этапе поис - |
духа |
в укрытии: / - |
|
||||||||
ка экстремума |
применить метод |
, |
= 55 |
мкм;£/улр= 0 ,1 |
м /с; |
2 = - |
||||||
соответственно 28; 0, 1; |
3 |
- |
||||||||||
наискорейшего |
сцуска /2 9 ,6 9 ,7 3* /*^ |
15; 0и,.1J.;, |
ч*t - |
55:UU* э< |
- 55; |
1,0; |
||||||
Отклонение |
расчетных данных |
^ |
|
и |
8»8* |
|
|
|
||||
от экспериментальных значений |
эффективности |
НПО при б/УА^=Ю,5 |
«- |
|||||||||
1,5 м/с не |
превипает 1,9 %. Для значений и*кр= 0 ,1 |
0,5 |
м /с |
отклонение составляет 7,78 %. Учитывая сложность механизма ППО в укрытиях АУ, можно допустить, что достигнутая адекватность
ММявляется приемлемой* Инженерная формула для расчета эффективности ППО от гигро
скопических пылей имеет вид
п |
- / |
|
+ V- iO% * |
) (93) |
6ппо~ ^ |
2/Риулр |
|
У |
|
|
Используя приведенные выше зависимости и дополнительные свя |
|||
зи и |
ограничения ММ ППО, можно рассчитать оптимальную систему |
обеспы/швания* Алгоритм оптимального расчета СПО аналогичен по структуре и последовательности алгоритму оптимизации СТО (см . рис. 3 2 ).
С помощью расчета на ЭВМ разработана и создана система обеспыливания паром узлов перегрузки калийного и титанового кон центратов в цехах и отделениях калийного рудоуправления и титано магниевого комбинате (рис* 43 - 45)*
А-А
5
»0 . 45. Смет CDO уэлсв пересыпа келейных удобреяй: о - в
отдеяеяв сункн п а м к кояаевтрвтов ( |
/ - течка; 2 - конвей |
|||||
ер с материлам; 3 - |
перфорированный шрораспределтеяьшй ксн- |
|||||
ТУР; 4 - растреяе |
в укры т; о - корпус укрытая; 6 - лето |
|||||
конвейера; 7 - |
асярвщовяя воронка);о |
- в подготоввтельвом |
||||
отделеяа |
( / |
- |
веятвяь с ручным приводом; 2 - |
паропровод;i - |
||
течка; 4 |
- |
укрытие; 5 - насадок (сопло); о - |
фартук |
Шже приводится описание двух СПО, действующих в отделениях электроплавки и подготовки шихты титано-магниевого комбината.
Первая система (см* |
рас* 43) работает следующим образом* |
Запылен |
|
ный воздух поступает в корпус 2 |
при падении материала по |
загру |
|
зочному желобу 3 на |
ленту транспортера 1 и двигается по |
направле |
|
нию к аспирационному |
патрубку 4 |
• Уплотнительные элементы 9 направ |
ляют поток воздуха в зону расположения пылеосадительных ромбовид ных спиралей 7 • Пар из распределительного контура 6 поступает во внутренний объем спиралей 7 , конденсируется на их поверхнос ти и двлее конденсат стекает в эластичный коллектор 8 • При дви жении материала по ленте t эластичные элементы^ сообщают спи ралям 7 колебательное движение, способствующее увеличению объема парового облака.
Вторая СПО (см* рис* 44) предназначена для обеспыливания Процесса выгрузки концентрата из дозатора на ленту главного транспортера* Запыленный воздух под действием аспирации направ ляется из квмеры дозатора в первую камеру укрытия, цце он встре чается с паровым облаком, образованным парораспределительным устройством. После взаимодействия с паром в первой камере пыле воздушный поток проходит перешчку между камерами, интенсивно перемешиваясь, а затем попадает в расширение второй камеры, где резко теряет скорость, что в значительной мере способствует осаждению пыли на ленту транспортера и предотвращению ее уноса в СА.
|
Опыт эксплуатации второй СПО показал, |
что |
запыленность воз |
|
духа снизилась: в рабочей зоне с |
211,4 до |
2,93 |
мг/м3 , не входе |
|
в |
аспирационную воронку о 3,09 до |
1,25 гД |3 и в удаляемсм воздухе |
||
с |
1,0 до 0,27 г/м3* Экономический эффект от внедрения системы |
|||
составил416 тыс* руб «/год на одну |
систему* |
|
|
3*3* Обеспыливание .оборудования пеной
Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек-цузырьков воздуха, разделенных пленками жидкости* ЭДдкве пленю образуют в совокупности пленочный каркас, являющийся осно вой пены* Пенную оиотему характеризуют следующие основные показа тели: вопениваемость (пенообразупцвя способность раствора) - объем пены, образуемый из постоянного количества раствора при соблюдеюв определенных условий в течение определенного времени;
134
кратность крпн • представляющая собой отношение объема пены к
объему растворе9 пошедшего на ее |
образование; стойкость VnH 9 |
||
т .е . время |
существования элемента |
пены (отдельного |
пузырька» |
пленки) или |
определенного ее объема; дисперсность бпн • кото |
||
рая обычно характеризуется оредним размером пузырька» распреде |
|||
лением пузырьков по размерам или поверхностью раздела раствор - |
|||
воздух в единице объема пены*. Пена является неустойчивой дис |
|||
персной системой* С момента получения пены начинается ее само |
|||
произвольное разрушение: жидкость» содержащаяся в пленке» сте |
|||
кает между двумя ее поверхностями (стенкам))» в результате |
|||
пленка постоянно утоньшается» а при некоторой критической тол |
|||
щине разрушается* При наличии внешних воздействий» |
например» |
||
запыленного |
потока воздуха» процесс разрушения пены может у с |
||
коряться / 66/ . |
|
|
|
Применение пены для обеспыливания основано ш |
следующих пред |
||
посылках. Пена имеет значительно больший объем» чем |
жидкость» |
из которой она образована* Это позволяет при относительно неболь шом расходе пенообразуодей жидкости увеличить площадь поверхнос ти взаимодействия ее с пылью по сравнению с площадью взаимодей ствия при гадрообеспыливании. Кроме того» слоем пены можно изо лировать источники пылеобразования и воспрепятствовать переходу пыли во взвешенное состояние и распространению ее в воздушную среду. Это одно из достоинств данного способа обеспыливания»
особенно при |
производствах» где |
пыль плохо |
смачивается водой |
|
и применение |
СТО или СПО не обеспечивает высокой |
эффективности |
||
или недопустимо по технологам. |
|
|
|
|
Для обеспыливания.наиболее |
приемлема |
пена» |
которая при кон |
такте с пылью устойчива в течение некоторого времени. Это объяс
няется тем, что |
при быстром разрушении пены действие ее |
сведется |
к обычному гадрообеспыливаниго и» наоборот» при чрезмерно |
медлен |
|
ном разрушении |
пена будет оказывать лишь экранирующее действие. |
|
В зоне контвкта |
пены с пылью происходит разрушение пузырьков пе |
ны и цри этом освободившаяся жидкость расходуется на смачивание пылевых частиц и материала. Процесс разрушения пены замедляется цри отсутствии сухой поверхности» в результате чего количество пены» расходуемой на обеспыливание, пропорционально массе пыли. Поэтому в СОП жидкость расходуется более экономно» чем в СГО. Цри использовании пены как экранирующей поверхности у источника
пылеобрезования необходимо поддерживать слой пузырьков пены, дос таточный для надежного улавливания пылевых частиц.
Для получения пен обычно используют водные растворы поверх ностно-активных веществ (ПАВ), часто со специальными добавками для придания им определенных свойств. Требования к таким вещест вам-пенообразователям (ПО) определяются прежде всего необходи мостью получения пены с требуемыми свойствами /8 2 -8 6 ,1 0 4 /. Вчд требований вытекает из условий применения ПО: способов их хране ния и транспортирования, способов приготовления рабочих раство ров, возможности контакта рабочих растворов или пены с элемен тами технологического оборудования и др. Стоимость ПО в конкрет ных условиях, влияющая на технико-экономическую эффективность применения пены. Помимо указанных выше технических требований к ПО для обеспыливания предъявляются и гигиенические требова ния, предусматривающие отсутствие отрицательного эффекта при контакте человека с ПО, растворами, пеной, а также при попада нии растворов ПО в виде аэрозоля в органы дыхания человека.
В лабораторных условиях исследованы характеристики многих
ПАВ, а также специальных продуктов, |
предназначенных для получе |
|||
ния пенообразующих растворов. Были испытаны пенообразователи |
||||
НО—I* ДЕ-19, моющее средство "Прогресс", Рас - |
АЬ |
9 пенообра |
||
зователь на основе |
смачивателей ДБ и ГПАА. Эти |
вещества не от |
||
вечают требованиям, |
предъявляемым к |
ПО для обеспыливания. Основ |
||
ными их недостатками являются относительно большая добавка к |
||||
воде (2-5 %) и раздражающее действие |
продуктов |
разрушения пен на |
||
органы дыхания человека. Вззработан |
специальный пенообразова |
тель ПО-12, представляющий собой смесь алкилсульфатов и алкил-
сульфонатов в сочетании с добавками |
/ 9 / . |
В состав ПО-12 входят |
|
17 % первичных алкилсу льфатов |
Cjg-Cjg; |
8? - алкилсульфонатов |
|
натрия (паста); Ъ%- глицерина; |
3-5 |
% - |
гексаметафоофата нат |
рия; 65-67 %воды. Применение в составе ПО двух видов ПАВ обес печивает оптимальное значение показателей пенообразующей и сма чивающей способности раствора, а добавка глицерина стабилизиру ет свойства продукта. Пенообразователь ПО-12 представляет собой однородную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета, име ет слабый запах. Температура застывания ПО не более -2 °С; раст воримость в воде при температуре 20 °С и концентрации 2 % - пол ная без выделения осадка; водородный показатель водного раство ра концентрацией I % составляет 8-ID; вязкость при температуре 20 °С - 40 млг/с; кратность пены, полученной из водного раствора концентрацией I %9 не менее 150. Смачивающая способность раст-
136
вора концентрацией I %9 определяемая по продолжительности пленоч ной флотации пыли» не хуже» чем у раствора ДБ концентрацией 0»5 %. Пенообразователь ПО-12 относится к трудногорючим» малоопасным ве ществам. Однопроцентный водный раствор пенообразователя ПО-12 без вреден» его можно транспортировать и хранить в металлической таре. По основным показателям пенообразователь ПО-12 значительно превос
ходит. аналогичные вещества (табл. |
12) . |
Таблица 12 |
|||
|
|
|
|
||
|
Сравнительная |
оценка |
ПО |
|
|
Показатели |
|
|
ПО-12 |
Матка ПО |
"Прогресс" |
|
|
|
ПО-1 |
||
Вэбочая концентрация» |
% |
|
I |
3-5 |
2-3 |
Кратность пены |
|
|
196 |
3D9 |
172 |
Вроц, пленочной флотации |
пыли»с |
29 |
68 |
21 |
|
Раздражающее действие |
на |
органы |
Нет |
Резкое |
Очень |
дыхания |
|
|
|||
|
|
|
|
|
резкое |
Во Всесоюзном научно-исследовательском проектном институте поверхностно-активных веществ (ВНИИПАВ) совместно с МакНИИ (№ н- углепрсмом) разработан новый ПО "Углепен"• Он обладает хорошими пенообразупцими и смачивающими свойствами. Применение пеногенери рующих устройств для ПО позволяет подучать типы пены» эффективные для обеспыливания с кратностью от 50 до 300. Продукт не токсичен и не оказывает неблагоприятного влияния на самочувствие рабочих. "Углепен" представляет собой однородную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета. Его применение обеспечивает снижение запылен ности воздуха на 70-90 Влажность различных материалов при этом повышается на 0»9-1»1 %• Производство ПО "Углепен" осуществляет ся на Волгодонском химзаводе.
Кратность пены - характеристика» показывающая» сколько объе
мов пены |
IЬн |
можно получить из |
одного объема жидкости 1 ^ . Объем |
||
пены VnH |
= Vg + Уж 9 |
^ |
“ объем воздуха. Следовательно» |
||
крпн^Цм/Уж^СУв * |
|
• |
Кратность пены определяют по стан |
||
дартной методике /8 2 /, |
Методика |
определения пенообразующей и смачи |
|||
вающей способности пеДО приведена в работе / 9 / . |
|||||
Основные |
факторы» |
определяющие кратность пены» - это тип ПО |
|||
и его концентрация в растворе» |
опоооб в параметры генерирования |
||||
пены» расход раствора |
ПО и др. |
|
также от плотности в количества |
|
------\1— - - |
I |
<> уз |
|||||
слоев сетки (рее. 48)• Оптидель |
|
|
т |
“ |
|
|
|||
ное значение |
скорости |
продувки |
|
|
|
|
|
1 |
|
находится в |
пределах |
1-2 м /с . |
|
|
|
( |
|
|
|
В пеногенераторах ажекционного |
|
|
|
|
|
|
|||
типа существенное влияние на |
О |
7 |
Z |
5 |
4 |
SCno'% |
|||
кратность пены оказывает давле |
|||||||||
ftoc. |
47. |
Зависимость стойкости |
|||||||
ние жидкости, распыляемой уст |
|||||||||
ройством для получения пены. С |
пены от коьцентрации раствора ПО: |
||||||||
1 |
I10-I; 2 -foC |
-N a |
,3 - ДБ |
||||||
увеличением концентрации ПАВ величию |
оптнмвльного давления увели- |
||||||||
чивается (рис. 4 9 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л/с |
ftjc.48 . Зависимость кратности |
( t f ) |
и стойкости ( J ) |
пены от |
|
скорооти продувки сеток |
различной |
плотности: / , 2 ,3 |
- одно-, |
|
двух- и трехе дойная |
сетка |
соответственно |
|
Установлено» что расход пены L nH для смачивания пыля умень шается с увеличением Кратности пены, причем более существенно