IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

  Введение

В строительной и горнорудной промышленности, как правило, перерабатываются прочные минералы, и поэтому пылевое облако формируется преимущественно за счет мелких фракций, находящихся в перегружаемом материале.

Рассматривая механизм пылевыделений при перегрузках сыпучего материала, можно выделить три последовательно сменяющие друг друга стадии [1]:

• аэрирование свободно падающего потока материала;
• динамическое взаимодействие потока ускоренно падающих частиц и воздуха в перегрузочных желобах;
• выделение эжектируемого запыленного воздуха из потока при укладке частиц на ленту конвейера.

Характерной особенностью первой стадии является разрыв аутогезиновых сил сцепления между пылевыми частицами в момент сбрасывания потока материала с приводного барабана верхнего конвейера или питателя. Начинает формироваться аэродисперсная система - пылевой аэрозоль. Процесс выноса пыли из аспирационного укрытия подобен процессу гравитационного осаждения пылевых частиц в пылевой камере: чем больше размер укрытия и меньше объем эжектируемого воздуха, тем меньше максимальный размер частиц, удаляемых с отсасываемым воздухом, и, как следствие, меньше концентрация пыли на выходе из укрытия.

Анализируя современные тенденции в создании и эксплуатации обширного класса методов и средств промышленной экологии, нашедших применение на предприятиях стройиндустрии, можно выделить три основных направления снижения выбросов пыли при перегрузках сыпучих материалов [1,2]:

- уменьшение концентрации пыли в аспирационном воздухе;

- снижение объемов воздуха, удаляемого из аспирационных укрытий;

- высокоэффективная очистка от пыли аспирационных выбросов.

В данной статье рассмотрен один из эффективных способов первого направления. Дисперсный анализ пыли, показывает, что фракции пыли размером до 5 мк составляют до 90%. Применение используемого очистного оборудования не дает нужного эффекта.

1. Применение уголкового фильтра как метод снижения выбросов пыли

Для повышения эффективности  уменьшения концентрации пыли в аспирационном воздухе предложена конструкция уголкового фильтра, устанавливаемого в воздуховодах систем аспирации после местного отсоса (рис.1,2).

Рис.1.  - Конструкция уголкового фильтра. Часть 1. 1- корпус фильтра (сталь листовая);

2 - кассета (уголок 36×36×7); 3 - трубка оросительная

Проведенные на экспериментальной установке  испытания уголковых фильтров позволили  получить  номограмму  для  ориентировочной  оценки   эффективности   уголковых

фильтров (рис.3) и довести очистку воздуха до 7-20 мг/м³. Установка уголковых фильтров позволяет уменьшить абразивный износ пылеуловителей.

Эффективность применения уголковых фильтров представлена на рис.4.

Для уменьшения пылевыделений при загрузке необходимо в пылеприемнике, установленном в верхней части, создать такое разряжение, которое обеспечивало бы движение воздуха в желобах снизу вверх (навстречу падающему материалу) даже в первоначальный момент загрузки, когда высота перепада материала наибольшая, а между конечным участком желоба и дном хоппера имеет максимальный зазор.

Рис.2.  - Конструкция уголкового фильтра. Часть 2. 1- корпус фильтра (сталь листовая); 2 - кассета (уголок 36×36×7); 3 - трубка оросительная

Рис.3. - Номограмма для ориентировочной оценки эффективности уголкового фильтра в зависимости от температуры, гидравлического сопротивления, среднего размера частиц, диаметра воздуховода (D_в - диаметр воздуховода, Т_в - температура воздуха в воздуховоде)

Рис.4. - Эффективность применения уголковых фильтров

2. Расчет параметров внутреннего воздуха и рациональных режимов работы систем местной и общеобменной вентиляции производственных помещений с пылевыделением

При расчете процесса аспирации скорость подсасываемого воздуха принимается такой, чтобы при этом предотвращалось выбивание пылевых частиц в момент пуска материала [3]. Затем последовательно, начиная с нижнего подвижного участка, рассчитывается величина разряжения, обеспечивающего противоток, с учетом падающего материала и неизбежного прососа воздуха через неплотности в сочленениях.

Объем отсасываемого воздуха определяется по формуле

Количество воздуха, поступающего через i-й участок, можно определить

тогда разряжение в начале участка

Сопротивление падающего материала движению воздуха в 1-м участке определяется по формуле:

Скорость витания частиц рассчитывается по формуле:

Величину теплового  напора можно найти по форме:

Расчет необходимо выполнять с первого участка желоба, для него задается расход отсасываемого воздуха

Необходимо учесть наличие архимедовых сил при движении воздуха над нагретой поверхностью перегружаемых материалов [4].

Для воздуха, находящегося в тоннеле, уравнение закона сохранения полной энергии в интегральной форме имеет вид .

При определении величин интегралов, входящих в равенство (9), принимаются следующие упрощающие допущения.

1) Процесс стационарен. В открытых торцевых проемах тоннеля и во входном сечении аспирационного патрубка скорости воздушного потока постоянны и нормальны к сечениям, из поверхностных сил действуют только силы трения и местного сопротивления, которые можно выразить через коэффициент сопротивления

2) Работа массовых сил определяется при следующих допущениях. Поток внутри укрытия условно разделяется на две области. В первой области (при входе воздуха) поток   считается горизонтальным , во второй области (объемом  - поток равномерно восходящий , тогда

При принятых допущениях уравнение (9) примет вид

Уравнение (13) можно разделить на два: уравнение баланса тепловой и кинетической энергий, которые после преобразований примут вид

Имея в виду, что

а также выразив избыточные давления и  через коэффициенты ветрового давления k₁ и k₂

После преобразования с учетом соотношений найдем (полагая )

Таким образом, чтобы найти производительность отсоса, необходимо знать не только санитарные условия, но и аэродинамическую характеристику, количество тепла. Определить величину  можно по формуле

Выводы

1. В рамках данной работы разработан способ экспериментального определения аэродинамического сопротивления падающих частиц в потоке без физического вмешательства в структуру.
2. Для повышения эффективности  уменьшения концентрации пыли в аспирационном воздухе предложена и обоснована конструкция уголкового фильтра, устанавливаемого в воздуховодах систем аспирации после местного отсоса. Проведенные на экспериментальной установке  испытания уголковых фильтров позволили и довести очистку воздуха до 7-20 мг/м³.
3. Также разработана методика расчета параметров внутреннего воздуха и рациональных режимов работы систем местной и общеобменной вентиляции производственных помещений с пылевыделением с учетом санитарных условий и аэродинамических характеристик.

 

Библиографический список

1. Полосин, И.И. Обеспыливание технологических газов фильтрами с движущейся зернистой массой/ И.И. Полосин, В.С. Турбин// Изв. вузов. Строительство. - 2000. - №5. -    С. 95 - 99.
2. Полосин, И.И. Исследование процессов очистки пылевых выбросов зернистыми фильтрами при производстве стройматериалов/ И.И. Полосин, В.С. Турбин// Изв. вузов. Строительство. - 2000. - № 2-3. - С. 68 - 72.
3. Сушко, Е.А. Промышленная безопасность при проектировании систем пылеудаления дробильных производств / Е.А.Сушко, С.П.Аксенов //  Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. - 2008. - № 2 (10). - С. 162-173.
4. Сушко, Е.А. Экспериментальные исследования закономерностей распространения веществ в промышленных помещениях/ Е.А.Сушко, А.В.Облиенко, С.О.Потапова// Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. - 2010. - № 3 (19). - С. 154-163.

Код для цитирования: Скопировать