Это моя разработка 2005 года. Рисунки приципить не удалось
ОЧИСТКА ВОЗДУХА (ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ) В СИСТЕМАХ
ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛИТЕЙНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
ОТ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ АЭРОЗОЛИ
Для очистки запыленных воздушных (газовых) выбросов создан большой ассортимент сухих и мокрых уловителей твердых и жидких аэрозолей. Основным показателем таких аппаратов явялется их эффективность в зависимости от дисперсности улавливаемого аэрозоля.
Литейное производство характеризуется наличием аэрозолей высокой дисперсности. На рис. 1 показано распределение содержания по весу в зависимости от дисперсности частиц пыли, находящейся в воздухе и аэрозолей в дыму мартеновских производств.
<!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->Содержание 100
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->частиц, % 1
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->по весу
10
1,0 2
0,1 1,0 10 100 Размер частиц,
мкм
Рис. 1. Распределение содержания частиц в
воздушной (газовой) среде.
1 - пыль в воздухе, 2 - дым мартеновских печей.
Данные рисунка 1 показывают, что для достижения 99 % эффективности достаточно удалить все аэрозоли из воздуха с размерами более 0,8 мкм. Для дыма мартеновских печей нужно эффективно удалять аэрозоли с размерами выше 0,3 – 0,4 мкм. Такая же ситуация наблюдается и для сварочных аэрозолей.
Анализ эксплуатации различных типов аппаратов удаления аэрозолей (волокнистые фильтры, мокрые и электрические) показывает, что в промышленных условиях наибольшее применения нашли волокнистые и мокрые фильтры.
Каждые из этих типов аппаратов обладают как рядом преимуществ, так и определенными недостатками. Волокнистые фильтры более эффективны при очистки воздуха (газовой среды) от высокодисперсной аэрозоли, но более сложны в эксплуатации.
Из мокрых пылуловителей наиболее эффективен пылеуловитель Вентури при расходе воды 0,7 л/м³ обрабатываемого воздуха и скорости в горловине около 70 м/с. В этом случае достигается 80 % эффективность очистки воздуха от аэрозоли со средним диаметром 0,8 мкм. Остальные мокрые пылеуловители эффективно улавливают аэрозоли с размерами более 1,5 - 2 мкм, что достаточно для очистки воздуха от пыли, но недостаточно для очистки дыма мартеновских, литейных производств и газов после сварочных постов.
С целью интенсификации процессов очистки воздуха (газовой среды) от высокодисперсной аэрозоли при контакте ее с водой, нами были проведены теоретические исследования гидродинамики течения аэрозолей и мелкодисперсных водяных капель в газовых потоках высокой турбулентности. На основании функций Н.Е. Жуковского в элементарном микровихре, с учетом инерционности твердых частиц и частиц жидкости нами были получены теоретические данные, позволяющие описать вероятность столкновения этих частиц и укрупнения их. Расчеты показали, что для твердой и жидкой аэрозоли имеются граничные размеры их, когда вероятность столкновения и укрупнения частиц в высокотурбулизированном газожидкостном потоке достаточно высока. Этот размер частиц колеблется в пределах от 0,25 – 0,3 мкм. Если частицы имеют такой средний размер, то для эффективного улавливания их необходима «бесконечная» поверхность контакта между жидкой фазой и воздухом или «бесконечно» малый определяющий размер элементарного вихря.
В результате теоретических исследований была разработан технологический процесс, в котором диспергирование жидкости осуществляется во вращающемся турбулентном потоке газа. Одновременно в этом турбулентном потоке газа существует полузамкнутые вторичные турбулентные потоки. В зонах соединения основного и вторичных турбулентных потоков происходит интенсивная коагуляция аэрозольных частиц и диспергированной жидкости. Необходимое количество жидкости (воды) для осуществления эффективного технологического процесса не превышает 0,04 кг/кг обрабатываемого воздуха.
На основе этого технологического процесса создан типоразмерный ряд установок очистки воздуха (газовой среды) от высокодисперсной аэрозоли. На рис. 2 показано сравнение эффективности очистки воздуха от высокодисперсной аэрозоли разработанного технологического процесса и наиболее эффективного процесса мокрой очистки воздуха от высокодисперсной аэрозоли (пылеуловитель Вентури).
<!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--> Эффектив- 100
<!--[if !vml]--><!--[endif]--> ность, % 1
<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 75
<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 50
<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 2
<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 25
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
0
0,5 1,0 1,5 2,0 Размер частиц,
мкм
Рис. 2. Фракционная эффективность очистки воздуха.
1 - разработанный технологический процесс; 2 -
пылеуловитель Вентури.
<!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->
Сравнительные исследования этих двух технологических процессов проводились на отходящих газах от печей плавки медных сплавов, в которых преобладают возгоны и окислы цветных металлов. Как видно из рисунка разработанный технологический процесс эффективнее пылеуловителя Вентури. При этом необходимо отметить, что затраты энергии на организацию разработанного технологического процесса в 1,8 – 2,5 раза меньше, чем на организацию процесса очистки в пылеуловителе Вентури.
