Очистка пилогазових потоків в циклоні з ступеневим відведенням пилу - Автореферат

На вирішення цієї проблеми в промисловорозвинених країнах виділяються значні кошти, адже обєми викидів в атмосферу обмежуються міжнародними конвенціями, і впровадження нових безвідходних технологій виробництв, створення нових ефективних методів і апаратів очистки, вдосконалення діючої газоочисної апаратури є єдиним шляхом для зростання обсягів господарської діяльності і розширення виробництва. Серед можливих шляхів вдосконалення обладнання для очистки газів від пилу як один із перспективних варто відмітити створення пиловловлювачів, в яких поєднані принципи дії декількох апаратів. В таких апаратах за рахунок встановлення циліндричної жалюзійної решітки, закритої знизу глухим конічним днищем, створюються умови для додаткового розділення пилогазового потоку при проходженні через решітку і усуваються характерна для циклонів турбулізація повітряного потоку при зміні його напряму і захоплення ним частинок уже виділеного з потоку пилу. Пошук шляхів усунення цього недоліка зумовив рішення створити апарат, в якому відвід виділених з пилогазового потоку частинок пилу здійснюється ступенево по його висоті. Для досягнення поставленої мети передбачається вирішення таких задач: - провести аналіз роботи і конструкцій пиловловлювачів, в яких поєднані принципи дії відцентрових і жалюзійних апаратів, і обґрунтувати доцільність створення циклона з ступеневим відведенням пилу;Частинки пилу, що є в цих шарах, за рахунок значно більшої, ніж газу, густини, майже зберігаючи попередній напрям руху, не проходять в зазори між пластинами решітки, а вдаряються об пластини, відбиваються від них в бік потоку, підхоплюються ним, вдаряються в наступну пластину, знову відбиваються в потік і в кінцевому рахунку опускаються нижче жалюзійної решітки в конічну частину апарата. Найважливішими параметрами, які зумовлюють роботу створеного пиловловлювача і вплив яких на величини ступеня очистки і гідравлічного опору досліджувався, є: 1) витрата пилогазового потоку, яку в більшості випадків виражають через швидкість потоку у вхідному патрубку wвх. або через швидкість потоку у поперечному перерізі (плані) апарата wпл. Для апарата Ш 0,1 м, крім впливу величини зазорів, досліджувався вплив різних способів відводу очищеного повітря із апарата (вихлоп в атмосферу, коліно, кільцевий дифузор) і конічного днища під жалюзійною решіткою (кут при вершині 600, 900, і 1200). Швидкість у вхідному патрубку wвх. становить при цьому 28 м/с, коефіцієнт опору о1, віднесений до вхідної швидкості, становить 1,84, швидкість проходження газу через жалюзійну решітку wp. становить 4,65 м/с, а швидкість газу у вихлопній трубі wвих. Вказані залежності приведені для таких умов роботи: 1) пиловловлювач працював під тиском; 2) очищений газ відводиться з вихлопної труби безпосередньо в атмосферу (вихлоп); 3) зазор між циліндричною і конічною частиною корпуса становив 10 мм, в конічній частині - 10 мм, а у пиловпускному патрубку 20 мм; 4) під жалюзійною решіткою встановлене конічне днище з кутом при вершині 90°.Проведені експериментальні дослідження двох різних за продуктивністю пиловловлювачів і визначені їх технічні характеристики: а) гідравлічний опір і його залежності від швидкості в поперечному перерізі (плані) апарата і від швидкості у вхідному патрубку . Для пиловловлювача діаметром 0,4 м продуктивністю 0,44 м3/с (1600 м3/год) коефіцієнт гідравлічного опору, віднесений до швидкості газів в плані, становить 115, а коефіцієнт опору віднесений до швидкості у вхідному патрубку, становить 1,84. Для пиловловлювача діаметром 0,1 м продуктивністю 0,0275 м3/с (100 м3/год) коефіцієнт опору, віднесений до швидкості в плані, становить 107, а віднесений до вхідної швидкості, становить 1,91; = 3,5 м/с в апараті діаметром 0,4 м досягає 95%, а в апараті діаметром 0,1 м - 96%; Проведений теоретичний розрахунок гідравлічного опору створеного апарата за трьома методиками і шляхом порівняння з даними експериментальних досліджень рекомендовано дві з них як придатні для цього пиловловлювача.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. На основі аналізу конструкцій і показників роботи відцентрових пиловловлювачів з жалюзійним відводом очищеного газу обґрунтована доцільність створення в таких апаратах ступеневого відведення відсепарованого пилу.

2. Розроблена конструкція циклона з ступеневим відведенням пилу, на яку отримано деклараційний патент України № 62320А.

3. Проведені експериментальні дослідження двох різних за продуктивністю пиловловлювачів і визначені їх технічні характеристики: а) гідравлічний опір і його залежності від швидкості в поперечному перерізі (плані) апарата і від швидкості у вхідному патрубку . Для пиловловлювача діаметром 0,4 м продуктивністю 0,44 м3/с (1600 м3/год) коефіцієнт гідравлічного опору, віднесений до швидкості газів в плані, становить 115, а коефіцієнт опору віднесений до швидкості у вхідному патрубку, становить 1,84. Для пиловловлювача діаметром 0,1 м продуктивністю 0,0275 м3/с (100 м3/год) коефіцієнт опору, віднесений до швидкості в плані, становить 107, а віднесений до вхідної швидкості, становить 1,91;

б) ефективність пиловловлювання і її залежності від швидкості в плані і від швидкості у вхідному патрубку . Найвищий показник ефективності вловлювання стандартного кварцового пилу з медіанним діаметром частинок 50 = 8 мкм густиною 2650 кг/м3 при оптимальній швидкості wпл. = 3,5 м/с в апараті діаметром 0,4 м досягає 95%, а в апараті діаметром 0,1 м - 96%;

в) залежності між ефективністю пиловловлювання і гідравлічним опором для обох апаратів, важливі для оцінки вартості процесу очистки.

4. Проведений теоретичний розрахунок гідравлічного опору створеного апарата за трьома методиками і шляхом порівняння з даними експериментальних досліджень рекомендовано дві з них як придатні для цього пиловловлювача.

5. Теоретично розрахована ефективність пиловловлювання на основі математичної моделі, побудованої з врахуванням режимних і конструктивних параметрів створеного апарата і його особливостей.

6. Шляхом обробки експериментальних даних отримані узагальнені критеріальні рівняння для розрахунку парціальних коефіцієнтів очистки.

7. Проведена порівняльна оцінка результатів теоретичних розрахунків і результатів експериментальних досліджень. При визначенні гідравлічного опору розходження між теоретичними і експериментальними даними не перевищують 14 %, а при визначенні ефективності очистки - 7,8 %.

8. Для визначення технічних показників і конструктивних розмірів створеного пиловловлювача розроблена методика його розрахунку.

9. Проведені заходи щодо практичного застосування створеного пиловловлювача, розрахована економічна ефективність його використання, обґрунтовані рекомендації по раціональному використанню і техніко-економічній оптимізації. Пиловловлювач продуктивністю 1700 м3/год знайшов застосування на двох підприємствах: Дружбівському цеху переробки деревини Тернопільського державного лісогосподарського обєднання “Тернопільліс” і ТОВ “Дружба Будіндустрія”. Річний економічний ефект від застосування на першому підприємстві становить 43 тис. грн., на другому - 38 тис. грн., що підтверджено актами впровадження.

1. Куц В. П., Марціяш О. М., Ярош Я. Д. Доцільність і передумови створення циклона з ступеневим відведенням твердої фази / Вісник Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2003. Т. 8, №4. - С.128-132.

2. Куц В. П., Марціяш О. М., Ярош Я. Д. Визначення гідравлічного опору циклона зі ступеневим відведенням твердої фази / Вісник Сумського державного університету. Серія “Технічні науки”. - Суми, 2003. №12(58). - С.98-102.

3. Куц В. П., Марціяш О. М. Методи розрахунку гідравлічного опору циклона з ступеневим відведенням пилу / Науковий вісник Українського державного лісотехнічного університету. Збірник науково-технічних праць. - Львів, 2004. Вип. 14.7. - С.91-99.

4. Куц В. П., Марціяш О. М. Визначення ефективності очищення в циклоні з ступеневим відведенням пилу / Вісник Національного університету “Львівська політехніка № 516 “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - Львів, 2004. - С.93 - 98.

5. Куц В. П., Марціяш О. М. Розрахунок і області раціонального застосування циклона зі ступеневим відведенням пилу / Науковий вісник Українського державного лісотехнічного університету. Збірник науково-технічних праць. - Львів, 2004. Вип. 14.1. - С. 67-71.

6. Куц В. П., Марціяш О. М. Методика визначення техніко - економічних показників циклона з ступеневим відведенням пилу / Вісник Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2004. Т. 9, №2. - С. 83-88.

7. Пат. 62320А Україна, 7ВО4С 3/06. Циклон підвищеної ефективності із ступеневим відведенням твердої фази: Пат. 62320А Україна, 7ВО4С 3/06 /Куц В. П., Марціяш О. М., Ярош Я. Д. Заявл. 20.03.03; Опубл. 15.12.03; Бюл. №12. - 2с.

8. Пат. 59094А Україна, 7G01N 15/04. Спосіб визначення дисперсного складу порошкоподібного матеріалу: Пат. 59094А Україна, 7G01N 15/04 /Куц В. П., Каспрук В. Б., Ярош Я. Д., Марціяш О. М. Заявл. 15.01.03; Опубл. 15.08.03; Бюл. №8. - 2с.

9. Куц В. П., Марціяш О. М., Ярош Я. Д. Прилад для визначення дисперсного складу порошків і пилу / Сб. трудов Международной научно-практической конференции “Межрегиональные проблемы экологической безопасности” - Сумы. - Санкт-Петербург, 2002. Т. 3. - С. 88-91.

10. Марціяш О. М., Куц В. П., Ярош Я. Д. Шляхи вдосконалення відцентрових пиловловлювачів / Тези доповідей четвертої науково-технічної конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя “Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні” - Тернопіль, 2000. - С. 163.

11. Марціяш О. М., Куц В. П., Ярош Я. Д. Методика визначення гідродинамічних характеристик циклона з ступеневим відведенням твердої фази / Матеріали сьомої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2003. - С.177.

12. Марціяш О. М., Куц В. П. Характеристики циклона з ступеневим відведенням пилу / Матеріали восьмої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2004. - С.139.

13. Марціяш О. М., Куц В. П. Циклон з ступеневим відведенням пилу: результати досліджень і перспективи використання / Матеріали девятої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2005. - С. 148.