Система обеспыливания для производства керамзита

При производстве керамзитового гравия (щебня) обеспыливание отходящих газов и воздуха, удаляемого аспирационными системами, необходимо для снижения загрязнения пылевыми выбросами окружающей среды, создания требуемых санитарно-гигиенических условий труда, а также для повышения эффективности производства, поскольку возврат уловленной пыли в производственный цикл сокращает расход сырья, топлива и электроэнергии [1−5].

Для эффективного решения этих задач необходимы данные об основных свойствах пыли, выделяющейся в производстве керамзита. Обобщенные результаты собственных экспериментальных исследований и сопоставления с данными других авторов о дисперсном составе пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух, приведены на рис. 1.

Рис. 1. — Распределение частиц керамзитовой пыли по размерам.

1, 2 — по данным, приведенным в [7]; 3 — по результатам проведенных экспериментальных исследований.

Анализ полученных данных показывает, что на фоне мелких частиц наблюдаются ярко выраженные крупные. Очевидно, что в первом приближении линии распределения удовлетворяют логарифмически нормальному распределению. В интервале участка с размером частиц пыли от 1 до 100 мкм (кривая 1) и для частиц пыли при от 1 до 40 мкм (кривая 2) эти зависимости близки к прямой линии и удовлетворительно описываются формулой.

(1).

Кривая 3 в интервале от 1 мкм до 30 мкм принимает также вид прямой и удовлетворительно описывается зависимостью.

(2).

где D — интегральная функция распределения массы частиц пыли керамзита по размерам; - размер частиц пыли керамзита, мкм; - стандартное логарифмическое отклонение.

Также установлено, что в зону дыхания работающих поступает пыль с размерами частиц: максимальный — 20 мкм, минимальный — 2 мкм, медианный диаметр — 16 мкм. Доля частиц с размерами частиц менее 10 мкм — РМ₁₀ — колеблется в пределах от 15 до 40%. Содержание частиц с размерами менее 2,5 мкм — РМ_2,5 — составляет 0,3%.

Результаты исследований основных свойств пыли приведены в табл. 1.

Таблица № 1 Результаты исследований основных свойств пыли, выделяющейся при производстве керамзита.

Для решения задачи обеспыливания воздушной среды при производстве керамзита для систем аспирации и пневмопылеуборки предлагается обеспыливающая установка, схема которой показана на рис. 2.

Рис. 2. — Схема установки обеспыливания

Предлагаемая схема компоновки обеспыливающей установки разработана с учетом результатов по исследованию режимов работы пылеуловителей с вихревыми закрученными потоками (далее ВЗП), ранее полученных в работе [6].

Было установлено, что при организации отсоса из бункерной зоны инерционного аппарата эффективность последнего возрастает и снижается аэродинамическое сопротивление. Также выявлено, что эффективность аппарата ВЗП повышается при подаче на нижний ввод аппарата пылевоздушного потока с меньшей концентрацией, чем на верхний.

С учетом изложенного выше, предлагаемая система включает в себя два последовательно установленных аппарата ВЗП. Из бункерной зоны пылеуловителя первой ступени организуется отсос. Для очистки пылевоздушной смеси, отсасываемой из бункера первого аппарата, предусмотрена установка дополнительного пылеуловителя с меньшим диаметром корпуса. Из третьего (дополнительного) аппарата ВЗП после очистки воздух подается на нижний ввод пылеуловителя второй ступени.

Пыль, уловленная во всех трех аппаратах, выгружается из бункеров и возвращается в технологический процесс.

Такое решение позволяет:

• — вследствие организации отсоса из бункерной зоны повысить эффективность аппарата первой ступени, что приведет к повышению степени очистки всей системы в целом;
• — вследствие организации отсоса из бункерной зоны снизить аэродинамическое сопротивление первого пылеуловителя, что предотвратит значительное возрастание потерь давления во всей системе, обусловленное установкой дополнительного оборудования;
• — вследствие подачи на верхний и нижний входы пылеуловителя второй ступени пылевоздушных потоков с разной концентрацией обеспечить повышение его эффективности, что, в свою очередь, приведет к возрастанию эффективности системы в целом.

Для оценки эффективности предложенной системы по аналогии с [6] составим балансовые уравнения по воздушным потокам.

(3).

где — объем воздуха, поступающего на очистку в систему, м³/ч; - объем воздуха, выходящего после очистки из аппарата первой ступени, м³/ч; - объем пылевоздушной смеси, отсасываемой из бункера первого пылеуловителя. обеспыливание керамзит производство Эффективность каждого из аппаратов составит.

;; (4).

и;; .

Обозначим и составим систему балансовых уравнений по массе перемещаемой пыли.

(5).

где — масса пыли в потоке, поступающем в систему на очистку, кг/ч; - масса пыли в воздухе на входе в пылеуловители, кг/ч.

Тогда.

(6).

Следовательно, эффективность всей системы может быть определена как.

(7).

(8).

где — масса пыли в воздухе, выходящем из системы, кг/ч.

Величину проскока для первого аппарата можно рассматривать как совокупность двух составляющих — и .

(9).

Тогда.

(10).

При постоянном расходе воздуха, поступающего на очистку, т. е. при, имеем.

(11).

Пусть. Тогда .

(12).

При этом, , , — экспериментальные величины. С учетом этого выражение (12) можно представить в виде.

(13).

• 1. Горчаков, А. И. Строительные материалы [Текст]: Монография / А. И. Горчаков. — М.: Высш. школа, 1982. — 352 с.
• 2. Ицкович, С. М. Заполнители для бетона [Текст]: Монография / С. М. Ицкович. — Минск: Вышэйшая школа, 1983. — 256 с.
• 3. Балтеренас, П. С. Обеспыливание воздуха на предприятиях строительных материалов [Текст]: Монография / П. С. Балтеренас. — М.: Стройиздат, 1990. — 180 с.
• 4. Банит, Ф. Г. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов [Текст]: Монография / Ф. Г. Банит, А. Д. Мальгин. — М.: Стройиздат, 1979. — 352 с.: ил.
• 5. Бобровников, Н. А. Охрана воздушной среды от пыли на предприятиях строительной индустрии [Текст]: Монография / Н. А. Бобровников. — М., 1981. — 99 с.
• 6. Сергина, Н. М. Совершенствование схем компоновки многоступенчатых систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами [Текст]: дис. канд. техн. наук: 05.14.16: защищена 31.03.00: утв. 04.07.00 / Сергина Наталия Михайлова — Волгоград, 2000. — 171 с. — Библиогр.: С. 137−149.
• 7. Кисленко, Т.А., Кошкарев, С.А. О применении аппарата пылеулавливания с комбинированной схемой сепарации пыли из пылегазового потока в производстве керамзита [Текст] // Альтернативная энергетика и экология. — 2013. — № 11. — С. 47−49
• 8. Сергина Н. М., Боровков Д. П., Семенова Е. А. Совершенствование методов очистки воздуха рабочей зоны от пыли известкового щебня, выделяющейся при разгрузке железнодорожных вагонов [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, № 4. Ч.2. — Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. рус.
• 9. Кондратенко, Т.О., Семенова Е. А., Соломахина, Л. Я. Повышение экологической безопасности производства газобетона [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 3. — Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. рус.
• 10. Pasquill. F., 1976: Atmospheric Dispersion Parameters in Gaussian Plume Modeling: Part II. Possible Requirements for Change in the Turner Workbook Values. EPA-600/4−76−030b. / U.S. Environmental Protection Agency. — 44 p.
• 11. Workbook of atmospheric dispersion estimates: an introduction to dispersion modeling / D. Bruce Turner. — 2000. — 168 р.