Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор и выбор направления исследования 9
1.1 Обзор пылеулавливающего оборудования систем локализации пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии 9
1.2 Анализ компоновочных схем локализации пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии 11
1.3 Выбор направления исследования 43
1.4 Выводы 44
Глава 2. Исследование параметров закрученного потока на выходе из пылеулавливающих аппаратов циклонного типа 45
2.1 Теоретический анализ расхода энергии в пылеуловителях циклонного типа 45
2.2 Методы организации закрутки газового потока, классификация закрученных течений, параметры закрутки потока 46
2.3 Лабораторная установка для исследования характеристик закрученного потока на выходе из пылеуловителей циклонного типа 52
2.4 Исследование параметров закрутки потока на выходе из пылеуловителя циклонного типа 54
2.5 Выводы 59
Глава 3. Разработка и исследование устройств предназначенных для раскрутки потока на выходе из пылеуловителей 60
3.1 Тангенциальный раскручиватель потока 60
3.2 Лабораторная установка для исследования характеристик раскручивателей потока 61
3.3 Определение коэффициента местного сопротивления пылеуловителя циклонного типа с тангенциальным раскручивателем на выходе 64
3.4 Определение коэффициента местного сопротивления пылеуловителя ВЗП с тангенциальным раскручивателем на выходе 77
3.5 Выводы 77
Глава 4. Практическая реализация результатов исследования 78
4.1 Разработка технических решений по локализации пылевых загрязнений в производственных помещениях, ограниченных по высоте 80
4.2 Системы локализации пылевого загрязнения с раскруткой потока 80
4.3 Опытно-промышленные системы локализации пылевых загрязнений с применением раскручивателей потока 90
4.4 Расчет технико-экономического эффекта от внедрения результатов исследований 91
4.5 Выводы 100
Заключение 101
Список литературы 103
Приложения 119
Приложение 1. Условные обозначения 120
Приложение 2. Проверка воспроизводимости экспериментальных исследований 122
Приложение 3. Методика определения интегрального параметра закрутки потока на основании экспериментальных данных 125
Приложение 4. Документация 127
- Анализ компоновочных схем локализации пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии
- Методы организации закрутки газового потока, классификация закрученных течений, параметры закрутки потока
- Определение коэффициента местного сопротивления пылеуловителя циклонного типа с тангенциальным раскручивателем на выходе
- Системы локализации пылевого загрязнения с раскруткой потока
Введение к работе
Актуальность проблемы. Наиболее распространенными системами локализации источников пылевого загрязнения на предприятиях строительной индустрии в настоящее время являются многоступенчатые системы, в которых используются вихревые отсосы, пылеуловители на встречных закрученных потоках, аппараты циклонного типа, разделители-концентраторы и другие элементы. К недостаткам подобных схем можно отнести наличие многократной закрутки потока, существенно повышающей аэродинамическое сопротивление систем. Кроме того, при реконструкции данных производств возникают трудности, связанные с размещением систем локализации пылевого загрязнения и пылеудаления в виду ограниченной высоты производственных помещений. Разработка решений, направленных на устранение вышеописанных недостатков, позволит обеспечить требуемые параметры работы данных коллективных средств защиты работников от воздействия пылевого загрязнения при снижении затрат, и повышении устойчивости работы систем.
Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на совершенствование систем локализации пылевых загрязнений путем разработки отдельных элементов и оптимизации существующих компоновочных решений.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Цель работы - совершенствование систем защиты работников от пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии посредством оптимизации конструкций систем локализации пылевых загрязнений.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
анализ компоновочных схем и оборудования систем локализации пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии;
определение интенсивности и характера закрутки потока в выходном сечении пылеуловителей инерционного типа;
разработка раскручивающих устройств;
разработка компоновочных схем систем локализации пылевых загрязнений с использованием вихревых пылеуловителей и разделителей-концентраторов с раскручивателями потока;
экспериментальная оценка снижения аэродинамического
сопротивления систем локализации пылевых выбросов при установке раскручивателей потока на пылеулавливающее оборудование.
Основная идея работы состоит в использовании энергии закрутки потока, выходящего из пылеуловителей циклонного типа для снижения их аэродинамического сопротивления и снижения габаритной высоты.
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:
экспериментально определены параметры закрутки потока на выходе из отсосов-закручивателей, пылеуловителей циклонного типа и пылеуловителей на встречных закрученных потоках, характерных для систем локализации пылевого загрязнения, систем пылеудаления и местной вытяжной вентиляции предприятий строительной индустрии;
проведен аналитический сравнительный анализ интенсивности закрутки потока оборудования с закручивающими элементами для систем
5 локализации пылевого загрязнения и аналитически исследованы границы рационального применения раскручивателей в системах локализации пылевого загрязнения;
исследована зависимость профилей осевых и тангенциальных составляющих скоростей от числа Рейнольдса, во всем диапазоне проектных расходов, геометрических характеристик и значений интегрального параметра Ф* для вихревых отсосов пылеуловителей циклонного типа и аппаратов ВЗП;
проведены экспериментальные исследования двух разработанных схем многоступенчатых систем локализации пылевого загрязнения. Практическое значение работы:
разработан и испытан раскручиватель потока тангенциального типа, позволяющий снижать сопротивление инерционных пылеуловителей;
разработаны и внедрены в строительное производство системы локализации пылевых загрязнений, содержащие пылеуловители на встречных закрученных потоках и разделители-концентраторы с раскручивателями потока, новизна которых подтверждена патентами на изобретения № 2007140515/15 и №2007140514/15.
разработана методика, позволяющая осуществлять подбор характеристик тангенциальных раскручивателей для пылеуловителей циклонного типа и ВЗП.
Реализация результатов работы:
рекомендации по проектированию систем обеспыливающей вентиляции с пьшеуловителями, снабженными раскручивателями потока, использованы ООО "Волгоградский НИИ ПКВ" при разработке проектной документации для предприятий строительной отрасли;
разработана и внедрена система локализации пылевого загрязнения узла пересыпки сырья в кирпичном производстве ОАО «СКАИ» (Волгоградская область);
проведена реконструкция установки обеспыливания выбросов вращающейся печи обжига сырья кирпичного производства ОАО «СКАИ» (Волгоградская область);
предложенные решения и методики использованы ООО «ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой» при реконструкции систем локализации пылевого загрязнения гипсового производства ОАО «Кубанский гипс КНАУФ»;
материалы диссертационной работы использованы кафедрой безопасности жизнедеятельности в техносфере ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке инженеров по специальности "Безопасность жизнедеятельности в техносфере", "Безопасность технологических процессов и производств", инженеров и бакалавров по специальности "Инженерная защита окружающей среды".
На защиту выносятся:
результаты определения аэродинамических характеристик закрученного потока на выходе из пылеуловителей циклонного типа и ВЗП;
конструкция тангенциального раскручивателя потока;
разработанные компоновочные схемы систем локализации пылевых загрязнений;
методика подбора характеристик тангенциальных раскручивателей. Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: Международной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2008, 2009» (Одесса 2008, 2009); научно-технической конференции «Проблемы промышленной экологии» (Волгоград, 2009).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 8 работах, в том числе в 2 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК России, и 2 патентах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 127 страниц, в том числе: 116 страница - основной текст, содержащий 7 таблиц на 6 страницах, 37 рисунков на 28 страницах; список литературы из 155 наименований на 15 страницах; 4 приложения на 11 страницах.
Анализ компоновочных схем локализации пылевых загрязнений предприятий строительной индустрии
С целью повышения эффективности работы систем локализации пылевых загрязнений и экономии энергетических, материальных и эксплуатационных ресурсов на большинстве предприятий строительной индустрии применяются инерционные системы пылеулавливания. Опыт проектирования и эксплуатации таких систем в стране и за рубежом позволяет выделить основные принципы их рациональной компоновки [21,23,25,55,94,95,96,97,98,107,118,119,144,147].
На рисунке 1.1 представлена схема с указанием некоторых известных основных принципов компоновки пылеулавливающего оборудования. Одним из таких принципов является компоновка систем по организации движения газовоздушных потоков, по которому можно выделить системы разомкнутые и частично замкнутые, то есть без рециркуляции и с рециркуляцией.
В частично замкнутых системах часть удаляемого воздуха после обеспыливания возвращается либо в технологический процесс, либо в одну из ступеней очистки.
В зависимости от числа ступеней очистки можно выделить одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые системы пылеулавливания [21,23,25,55,82,89,90,107,144,147].
Одноступенчатые системы имеют либо один аппарат, либо один блок аппаратов. При условии, что в блоке между аппаратами нет последовательного соединения.
Двухступенчатые системы имеют две ступени очистки, каждая из которых представляет собой одноступенчатую систему, но имеющие и последовательное соединение.
Многоступенчатые системы, соответственно состоящие из трех и более ступеней очистки, имеющие как параллельное, так и последовательное соединение.
При проектировании многоступенчатых систем в качестве первых ступеней, как правило, используют аппараты грубой очистки, а в качестве последующих -аппараты тонкой очистки.
Многоступенчатая очистка, как правило, эффективнее, чем двухступенчатая и одноступенчатая. Однако вследствие изменения свойств пыли эффективность пылеулавливания может быть выше и при меньшем числе ступеней.
Еще одним принципом является способ соединения основного пылеулавливающего оборудования в системе [21,23,25,55,82,89,90,107,144,147].
Это может быть параллельное, последовательное и смешанное соединение.
При параллельном соединении пылегазовыи поток проходит одновременно через несколько пылеулавливающих устройств
При параллельном с последовательным (смешанном) соединении пылегазовыи поток поступает одновременно в нескольких, установленных параллельно, пылеулавливающих устройств, и затем проходит через пылеулавливающие устройства, установленные последовательно к предыдущим.
При последовательном соединении пылегазовыи поток проходит через пылеулавливающие устройства поочередно.
При последовательном с параллельным соединении пылегазовыи поток поступает одновременно в несколько, установленных параллельно пылеулавливающих устройств, затем он объединяется и поступает одновременно в последующие несколько, установленных параллельно, пылеулавливающих устройств.
Схема способов соединения пылеулавливающих устройств (ПУ) в системах пылеулавливания представлена на рис. 1.2. и 1.3.
Последовательное соединение аппаратов, к примеру, может применяться в производстве, где требуется очистка высокозапыленного потока, т.е. при улавливании частиц, диаметр которых находится в интервале от 3 мкм до 100 мкм. В этом случае, аппараты последующей ступени улавливают ту часть пыли, которая из-за высокой запыленности была вынесена из аппаратов предыдущей ступени. Последовательное соединение аппаратов характеризуется мелкодисперсной очисткой пылегазового потока. Зачастую последовательное соединение применяется при проектировании систем малой производительности до 30 м /час.
Параллельное соединение аппаратов, к примеру, может применяться в производстве, где требуется очистка больших объемов очищаемого газа. Такие системы обычно бывают средней производительности, способные очищать от 30 м /час до 150 тысяч м /час воздуха и высокой производительности, способные очищать свыше 150 тысяч м3/час воздуха. Параллельное соединение применяется также в системах, где востребовано низкое гидродинамическое сопротивление или при проведении грубодисперсной очистки, т.е. при улавливании частиц, диаметр которых превышает 20 мкм.
Также в системах локализации пылевых загрязнений можно выделить дополнительные конструктивные элементы, участвующие в организации движения воздуха, такие как закручиватели, раскручиватели, отсосы из бункерной зоны, продувочные элементы, разделители-концентраторы и др. От рациональной компоновки этих вспомогательных устройств зависит эффективность работы систем в целом.
На рисунке 1.4 представлена схема системы аспирации от мельницы, установленная в цехе производства гипса на ОАО «Волгоградский гипс»
Методы организации закрутки газового потока, классификация закрученных течений, параметры закрутки потока
Для закрутки газового потока существуют три основных [1,9,10,32,36,39,42,43,46,47,49,50,51,150,151]:
- использование тангенциального ввода;
- применение направляющих лопаток;
- непосредственное вращение потока (вращающаяся труба).
В практических целях наиболее часто используются первые два способа. В первом случае воздух подается в неподвижную трубу, получая винтообразное направление. Известно несколько видов подачи воздуха. Наиболее эффективным является спиральный ввод в трубу [88,139,140,145,148,152,153], который может осуществляться как при помощи круглых, так и при помощи прямоугольных сопел. Сопловой ввод при прочих равных условиях тем эффективней, чем меньше он нарушает структуру закрученного потока в трубе. Для этого сопловой ввод должен быть таким, чтобы поток, выходящий из сопла, шел по касательной к стенке.
Вторым способом широко применяемым в основном в теплоэнергетике является подача воздуха через лопаточный аппарат. В работах [59, 152,153] описано применение лопаточных аппаратов для создания закрученного потока и исследованы его характеристики. Поток, выходящий из лопаточного аппарата, имеет сложную структуру за счет дополнительных вторичных потоков образующихся при обтекании основным потоком закручивающих лопаток. Следует отметить-, что при перемещении двухфазного аспирационного потока применение лопаточных аппаратов затруднено в виду неизбежного налипания частиц дисперсного материала на внутренние элементы [43,121,122,123].
Закрутка потока посредством вращения трубы позволяет получить полностью развитый турбулентный поток, близкий по характеру течения к вращению твердого тела. Течение в этом случае практически идеально, в виду отсутствия влияния посторонних факторов. Однако данный способ не получил широкого распространения в виду сложности практической реализации из-за ряда конструктивных особенностей, в числе которых следует отметить наличие вращающихся деталей, и потребность в механическом приводе. Кроме того, данным способом возможно получение лишь относительно слабой степени закрутки [31,33,37,88].
Таким образом, из всех существующих закручивающих устройств для практического применения в системах аспирации подходят только камерные (улиточные и тангенциальные) закручиватели [43,121,122,123]. Конструктивно, наиболее простым является тангенциальный закручиватель (рис. 2.1).
В закручивателях тангенциального типа число подводящих тангенциальных патрубков может варьироваться от одного до четырех. С увеличением числа подводящих патрубков повышается равномерность распределения поля скоростей потока по сечению цилиндрического канала [88,139,140,145,148,152,153].
Большую равномерность распределения поля скоростей потока по сечению канала в сравнении с тангенциальными закручивателями обеспечивают улиточные закручивающие устройства [88,139,140,145,148,152,153]. В качестве закручивающего элемента в данных закручивателях используется улитка (рис. 1.2).
Закрученные течения можно условно разделить на внешние и внутренние [1,9,10,32,36,39,42,43,46,47,49,50,51,150,151]. К внешним закрученным течениям относится распространение закрученных струй в открытом пространстве, к внутренним закрученные потоки в трубопроводах. Перемещение дисперсных частиц аспирационным потоком характеризуется как внутреннее закрученное течение и в настоящий момент менее изучены чем внешние.
В отличие от осевого течения характеризующегося двумя составляющими радиальной и аксиальной, закрученные течения характеризуются тремя составляющими — радиальной, аксиальной и тангенциальной (окружной). В зависимости от закрутки потока можно получить различные картины течения. На рис. 1.3 приведены эпюры осевых скоростей внутренних закрученных течений при различной степени закрутки потока.
На рис. 1.3. а приведены эпюры осевой скорости в осевом потоке. На рис. 1.3. б приведены эпюры осевой скорости в слабо закрученном потоке. Характерной особенностью слабо закрученного потока, как и в случае с осевым потоком, является расположение максимума осевой скорости на оси потока [1,38,40,41,48,53,61,62,64,66,72,87]. Профиль аксиальной скорости, как и в прямоточной струе, имеет выпуклую форму по всему сечению. С усилением крутки потока профиль аксиальной скорости принимает М — образную форму [1,63,70,108,109,124,125,127,150]. (рис. 1.3. в). Максимум осевой скорости при этом смещается от оси ближе к стенке воздуховода. Дальнейшее повышение крутки приводит к тому, что силы давления превосходят аксиальный импульс и в приосевой области возникнет обратное
Итак, по характеру распределения аксиальной скорости закрученные струи можно классифицировать следующим образом [1,9,10,49,50,51,150]: слабо закрученное течение - в любом сечении аксиальная составляющая скорости имеет на оси максимальное значение, профиль аксиальной скорости по виду напоминает профиль осевого потока; умеренно закрученное течение - характеризуется «провалом» аксиальной составляющей скорости в области оси течения.
Профиль аксиальной скорости имеет М - образную форму. Обратные течения отсутствуют; сильно закрученное течение - характеризуется наличием зоны обратных токов. Для характеристики интенсивности закрутки потока в настоящее время используются несколько параметров. Наибольшее распространение из них получили два безразмерных параметра: интегральным Ф и локальным tg а [1,9,10,32,36,39,42,43,46,47,49,50,51,150].
Определение коэффициента местного сопротивления пылеуловителя циклонного типа с тангенциальным раскручивателем на выходе
Основной задачей исследования является установление зависимости аэродинамического сопротивления от ширины выходного патрубка, высоты выходного патрубка раскручивателя длины сепарационной камеры аппарата ПВВЗП.
Все замеры проводились в сечениях воздуховодов, выбранных таким образом, чтобы поток воздуха был по возможности равномерным без завихрений. Замерные сечения были расположены на прямолинейных участках, имеющих равную площадь на всём протяжении и достаточно удаленных от фасонных частей (колен, отводов, шиберов, дросселирующих устройств). Длина участков составляла 5 эквивалентных диаметров до замерного сечения и 4-6 диаметров после него, как требуется по методике. [76]. В случае, когда это условие не удавалось соблюсти, количество точек замеров в сечении увеличивалось.
Входные отверстия для измерений внутри газохода в месте измерений выполнены таким образом, чтобы исключался подсос воздуха [69,74,75,76].
Измерения скорости воздушных потоков в воздуховодах систем аспирации проведены по ГОСТ 17.2.4.06-90. Для измерений использовался цифровой дифференциальный микроманометр типа ДМЦ-01, пневмометрическая трубка Пито, трубки резиновые или полиэтиленовые, рулетка (для измерения диаметра воздуховодов, ГОСТ 11900-66);
Измерения проведены при установившемся движении потока газа.
Поперечное сечение круглых воздуховодов было разбито на несколько колец. При выполнении измерений одну рабочую напорную трубку перемещали по линии измерения, последовательно устанавливая в точках измерения с погрешностью, не превышающей ± 2мм, при этом наконечники напорных трубок были, направлены навстречу газовому потоку. В каждой точке выполнялось не менее трех измерений динамического и статического давления, по результатам измерений определялось среднее динамическое и статическое давление соответственно для данной точки измерений. Замерные точки расположились (рис 3.1)
Проведенные исследования согласно плану эксперимента, с учетом временного дрейфа и рандомизации [11,25,34,52,56,80,81,99,130,137,143,146] позволили получить данные, сведенные в таблицу 3.3
Для проверки воспроизводимости эксперимента и проведения статистических оценок его результатов проведены две параллельные серии опытов. Оценка воспроизводимости экспериментальных исследований, приведенных в табл. 3.3, выполнена на основании сопоставления расчетного и табличного критериев Кохрена, на уровне доверительной вероятности р = 0,05 результаты экспериментальных исследований воспроизводимы. В качестве функции отклика определялось аэродинамическое сопротивление установки [11,25,34,52,56,80,81,99,130,137,143,146]. В результате аппроксимации экспериментальных данных полиномами второй степени с учетом значимости вычисленных коэффициентов, на уровне значимости а = 0,05 принятом для технических экспериментов, уравнение регрессии получено в виде коэффициентов уравнения регрессии определялась по критерию Стыодента. Адекватность уравнений регрессии проверялась сопоставлением расчетного и табличного (при заданных q и числе степеней свободы) значений критерия Фишера F, представляющего собой отношение дисперсии адекватности к ошибке опыта. Выполнение во всех случаях условий Fp Fm свидетельствует об адекватности полученной модели [11,25,34,52,56,80,81,99,130,137,143,146].
Полученные результаты зависимости аэродинамического сопротивления от ширины выходного патрубка, высоты выходного патрубка раскручивателя длины сепарациониой камеры аппарата ПВ ВЗП представлены на рис. 3.4 3.6.
По результатам расчета получены следующие зависимости аэродинамического сопротивления от ширины выходного патрубка, высоты выходного патрубка раскручивателя длины сепарационной камеры аппарата ПВ ВЗП представлены на рис. 3.7 - 3.9.
Системы локализации пылевого загрязнения с раскруткой потока
Система содержит источник очищаемого газа, трубопроводы, вентилятор и два пылеуловителя на встречных закрученных потоках газа, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического корпуса с коническим бункером, первым тангенциальным входным патрубком, входным завихрителем во втором входном патрубке и пылеотбойной конической шайбой на его внешней поверхности, с осевым выходным патрубком очищенного газа и пылевыпускиым патрубком, в котором установлен шлюзовой затвор. Система пылеулавливании отличается от наиболее близкого аналога тем, что снабжена источником чистого воздуха, установленными на трубопроводах заслонками и разделителем-концентратором, включающим цилиндрическую вихревую камеру, сообщенную с входной камерой, имеющей тангенциальный ввод, при этом в вихревой камере установлена осевая труба для вывода потока газа с меньшей концентрацией пыли, выход которой размещен с противоположной от входной камеры стороны вихревой камеры, на поверхности вихревой камеры расположен боковой патрубок для вывода потока газа с большей концентрацией пыли, а конический бункер первого пылеуловителя снабжен патрубком выхода запыленного газа, при этом источник очищаемого газа подключен к тангенциальному вводу разделителя-концентратора, боковой патрубок которого соединен с тангенциальным входным патрубком первого пылеуловителя, осевой выходной патрубок которого подключен к всасывающему патрубку вентилятора, а источник чистого воздуха соединен трубопроводом, снабженным заслонкой, с входным завихрителем первого пылеуловителя, при этом осевая труба разделителя-концентратора соединена трубопроводом, снабженным заслонкой, с трубопроводом, соединяющим источник чистого газа с входным завихрителем первого пылеуловителя, патрубок выхода запыленного газа которого подключен к тангенциальному входному патрубку и входному завихрителю второго пылеуловителя, осевой выходной, патрубок которого сообщен с всасывающим патрубком вентилятора.
На рис.4.2 показана схема предложенной системы, на рис.4.3 — вид спереди в разрезе разделителя-концентратора.
Система содержит источник очищаемого газа 1, вентилятор 2 и два пылеуловителя 3 и 4 на встречных закрученных потоках газа, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического корпуса 5 с коническим бункером б, тангенциальным входным патрубком 7, входным завихрителем 8 во втором входном патрубке 9, снабженном пылеотбойной конической шайбой 10, с осевым выходным патрубком очищенного газа 11 и пылевыпускным патрубком 12, в котором установлен шлюзовой затвор 13. Система содержит шесть заслонок 14 - 19, источник чистого воздуха 20 и разделитель-концентратор 21, включающий вихревую цилиндрическую камеру 23, соединенную с входной камерой 22, имеющей тангенциальный ввод, боковой патрубок 24 и осевую трубу 25 вывода разделенных потоков. При этом конический бункер первого пылеуловителя 3 снабжен патрубком выхода запыленного газа 26.
Для снижения аэродинамического сопротивления пылеуловителей ВЗП и разделителя-концентратора применяются раскручиватели потока 27, представляющие собой тангенциальные либо улиточные устройства, конструктивно идентичные соответственно улиточным и тангенциальным закручивателям, Различие состоит лишь в направлении движения потока, который в отличии от закручивающих устройств подается в осевой патрубок, а выводится в тангенциальном направлении, что позвляет использовать тангенциальную составляющую скоростного напора потока, и приводит к снижению аэродинамического сопротивления пылеуловителей и центробежных разделителей-концентраторов.
Как видно на рис. 4.2, поток запыленного газа из источника 1 поступает через тангенциальный ввод во входную камеру 22 разделителя-концентратора 21, откуда подается в цилиндрическую вихревую камеру 23, где происходит его разделение рис.2, рис.3. В вихревой камере 23 установлена осевая труба 25 для вывода потока газа с меньшей концентрацией пыли, выход которой размещен с противоположной от входной камеры стороны вихревой камеры, на поверхности вихревой камеры расположен боковой патрубок 24 для вывода потока газа с большей концентрацией пыли.
Поток газа с большей концентрацией пыли из бокового патрубка 24 разделителя-концентратора 21 поступает через открытую заслонку 14 на тангенциальный входной патрубок 7 первого пылеуловителя 3, а поток с меньшей концентрацией пыли из осевой трубы 25 через открытую заслонку 16 поступает на входной завихритель 8, размещенный во входном патрубке 9 этого пылеуловителя. На входной завихритель 8 первого пылеуловителя 3 также подается чистый воздух из источника 20 через открытую заслонку 15. Поток очищенного в пылеуловителе 3 газа из осевого выходного патрубка 11 поступает на всасывающий патрубок вентилятор 2 и выбрасывается в атмосферу. Из бункера 6 первого пылеуловителя 3 осуществляется отсос запыленного газа через патрубок 26, который через открытую заслонку 17 поступает на тангенциальный входной патрубок второго пылеуловителя 4 и через открытую заслонку 18 на входной завихритель 8 этого пылеуловителя, а поток очищенного газа из осевого выходного патрубка 11 и открытую заслонку 19 поступает на всасывающий патрубок вентилятора 2 и выбрасывается в атмосферу. Выделившаяся в пылеуловителях 3 и 4 пыль выводится шлюзовые затворы 13, установленные на пылевыпускных патрубках 12.
В предлагаемой системе заслонками 14 и 16 осуществляется регулирование подачи в пылеуловитель 3 двух потоков газа из разделителя-концентратора 21. Заслонкой 15 регулируется подача чистого воздуха в пылеуловитель 3, а заслонками 17, 18 и 19 осуществляется заданный отсос газа из бункера 6 пылеуловителя 3.
Предложенная система локализации пылевого загрязнения позволяет в концентраторе-разделителе получить два потока газа с разной концентрацией частиц пыли, при этом имеет место укрупнение высокодисперсных частиц, и направить эти потоки в первый пылеотделитель 3 таким образом, что через тангенциальный входной патрубок 7 поступает поток газа с большей концентрацией пыли и движется по винтовой линии вниз, а поток газа с меньшей концентрацией пыли соединяется с потоком чистого воздуха и через входной завихритель 8, размещенный в патрубке 9, поступает в цилиндрический корпус 5 пылеуловителя 3 и движется вверх по винтовой линии с меньшим радиусом закрутки, чем поступивший через тангенциальный патрубок 7 поток, т.е. его движение происходит вблизи оси пылеуловителя 3. При этом направление вращения двух потоков совпадает. Под действием центробежных сил и при положительном воздействии указанного восходящего потока происходит эффективное отделение из введенного через входной завихритель потока частиц пыли, отбрасываемых на стенки корпуса 5 пылеуловителя 3, которые далее под действием сил тяжести падают в бункер для сбора пыли. При этом увеличивается процент улавливания мелкодисперсных частиц.
Организация отсоса газа из верхней части бункера 6 пылеуловителя 3 способствует увеличению разряжения внутри цилиндрической камеры 5 пылеуловителя 3, что интенсифицирует процесс отбрасывания частиц пыли к стенкам цилиндрической камеры 5 и увеличивает скорость их осаждения в бункер 6. При этом отсасываемый из бункера 6 пылеуловителя 3 пыле-газо-воздушный поток проходит эффективную очистку в пылеуловителе 4.
Система локализации пылевого загрязнения выполненная по вышеописанной схеме была использована в действующем производстве для локализации выбросов кирпичного производства с начальной концентрацией на входе в систему 7 - 14 г/ м3, при этом содержание частиц коксовой пыли с размером до 15 мкм на входе в систему пылеулавливания достигало 40 %. На выходе из системы концентрация частиц пыли составляла 0,3 — 0,5 г/ м , причем содержание частиц с размером до 15 мкм составляло менее 17 %, а улавливание частиц с размером до 5 мкм до 10 %.
Вышеприведенные данные позволяют сделать вывод о том что предложенная система обеспечивает высокую эффективность удаления пыли из загрязненного газа, в том числе высокодисперсных частиц.
На рис. 4.4 Представлена еще одна компоновочная схема системы локализации пылевых загрязнений, основными элементами которой также являются пылеуловители на встречных закрученных потоках, разделители концентраторы и раскручиватели потока.
