Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Гусев Александр Михайлович

Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу
<
Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гусев Александр Михайлович. Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу : ил РГБ ОД 61:85-5/1763

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Обзор литературы 12

1.1. Характеристика пылевых выбросов предприятий чернойметаллургии 12

1.2. Исследования по акустической коагуляции аэрозолей 15

1.3. Применение акустических колебаний для очистки газов металлургического производства 21

1.4. Очистка поверхностей от слоя пыли на предприятиях черной металлургии 24

Глава II. Исследование процессов, происходящих при озвучива нии пыяегазовых потоков в активной зоне электро фильтра 30

2.1. Сближение униполярно заряженных частиц в акусти ческом поле 30

2.1.1. Сближение униполярно заряженных частиц, близких по размеру 33

2.1.2. Сближение униполярно заряженных частиц неодинаковых размеров 37

2.1.3. Результаты анализа взаимодействия униполярно заряженных частиц в акустическом поле 39

2.2. Кинетика коагуляционного роста агрегатов в акустическом поле 41

2.3. Подвижность агрегатов, образованных в акустическом поле. 47

2.4. Исследование процесса регенерации осадительных поверхностей в акустическом поле 51

2.4.1. Колебания газа в пограничном слое вблизи твердой поверхности 53

2.4.2. Разрушение дисперсной структуры осажденных частиц в пограничном слое 56

2.4.3. Изгибные колебания пластин в акустическом поле... 60

2.4.4. Разрушение дисперсной структуры слоя пыли при колебании осадительных поверхностей в акустическом поле 66

2.4.5. Определение циклических механических напряжений при колебании осадительных поверхностей в акусти ческом поле 67

Глава III. Экспериментальная часть 77

3.1. Результаты лабораторных исследований. 77

3.1 1. Выбор объектов исследования 77

3.1.2. Исследование дисперсного состава и подвижности агрегатов, образованных в акустическом поле 78

3.1.3. Определение плотности и аутогезионной прочности слоя осевших частиц 96

3.1.4. Исследование формы колебаний пластин в акустическом поле плоской монохроматической волны 100

3.1.5. Исследование регенерации осадительных поверхностей в акустическом поле 117

3.2. Результаты промышленных испытаний 123

3.2.1. Характеристика объектов исследования 123

3.2.2. Результаты промышленных испытаний метода озвучивания аэрозоля в активной зоне электрофильтра 128

3.3. Выводы 141

Глава IV. Методика исследований 144

4.1. Методика проведения лабораторных исследований 144

4.1.1. Описание лабораторной установки 144

4.1.2. Исследование дисперсного состава 149

4.1.3. Определение подвижности частиц 151

4.1.4. Измерение плотности и аутогезионной прочности слоя осажденных частиц 153

4.1.5. Определение формы колебаний осадительных поверхностей в акустическом поле 156

4.1.6. Исследование очистки осадительных поверхностей от слоя пыли в акустическом поле 165

4.2. Методика промышленных испытаний 170

Комментарии (оценка полученных результатов) 177

Рекомендации по озвучиванию пылегазовых потоков предприятий черной металлургии 183

Выводы 186

Список использованной литературы 189

Приложения 202

Введение к работе

В нашей стране Коммунистическая Партия и Советское государство уделяют большое внимание вопросам, связанным с охраной природы. В 1980 году третьей сессией девятого созыва Верховного Совета СССР принят "Закон СССР об охране атмосферного воздуха", направленный на обеспечение необходимой чистоты воздушного бассейна и поддержания ее на уровне, безопасном для здоровья человека.

Одним из основных источников пылегазовых выбросов в атмосферу являются предприятия черной металлургии, доля которых в общем загрязнении атмосферного воздуха в районах, где расположены крупные металлургические заводы, составляет 50-60%.

Наиболее трудноулавливаемыми являются дымы металлургического производства, содержащие такие вредные примеси как Si( 2 » MgO , CaO , А1203 предельно допустимые концентрации которых в рабочей зоне составляют 1-Ю мг/м3.

Наличие этих примесей определяет высокое значение удельного электрического сопротивления (10 ом м и более ), в результате чего формирование слоя частиц на осадительных электродах электрофильтров приводит к образованию обратной короны и к резкому снижению эффективности улавливания частиц во всем диапазоне размеров. Пыли с такими свойствами образуются при обжиге магнезита, при производстве металлургического электрокорунда и ферросплавов, при сжигании высокозольного топлива на энергетических установках металлургических предприятий.

Непрерывное увеличение мощности агрегатов и интенсификация технологических процессов приводит к увеличению пылевых выбросов и к необходимости разработки мероприятий, обеспечивающих чистоту воздушного бассейна.

В решении проблемы снижения пылевых выбросов предприятий черной металлургии, медианный размер частиц твердой фазы которых лежит в диапазоне от долей микрометра (электросталеплавильное, мартеновское, ферросплавное производства) до нескольких микрометров (агломерационное, огнеупорное, доменное производства, зола ТЭЦ), важную роль играет электрический метод очистки, позволяющий снизить концентрацию пыли в отходящих газах до санитарных норм при меньшем уровне эксплуатационных расходов по сравнению с тонкой очисткой в мокрых пылеуловителях.

Одним из методов интенсификации работы электрофильтров при улавливании высокоомных пылей металлургического производства является акуртическая обработка их непосредственно в активной зоне. Совмещение зоны озвучивания и зоны осаждения позволяет снизить пылеунос за счет коагуляции трудноулавливаемой тонкодис персной фракции и за счет очистки осадительных электродов от слоя высокоомной пыли. Удельные затраты на очистку в этом случае меньше, чем при таком же снижении пылеуноса за счет уменьшения скорости потока в активной зоне. Разбавление очищаемого газа воздухом при работе акустических излучателей менее 1% и не оказывает существенного влияния на тепловую работу электрофильт ра.

Теплоизоляционное покрытие корпуса электрофильтра обеспечивает снижение уровня звукового давления до величины L = » 67-69 дБ, что значительно ниже санитарных норм ( L = 80 дБ).

В предлагаемой диссертационной работе на защиту выносятся следующие положения:

- технологические режимы акустической обработки дымов металлургического производства при их электрической очистке ;

- акустическая коагуляция униполярно заряженных тонкодисперсных частиц пылевыбросов металлургических печей ;

- кинетика коагуляционного изменения размеров и подвижности агрегатов, образованных из униполярно заряженных и нейтральных частиц ;

- разрушение дисперсной структуры слоя осевших частиц и очистка осадительных электродов в акустическом поле ;

- влияние циклических механических напряжений, возникающих при изгибных колебаниях осадительных поверхностей на их усталостное разрушение.  

Исследования по акустической коагуляции аэрозолей

Теоретические и экспериментальные исследования акустической коагуляции аэрозолей начались после того, как Паттерсон и Кэвуд /НО/ наблюдали укрупнение взвешенных частиц при облучении их ультразвуком в газовой среде.

Рассматривая движение аэрозольных частиц в газообразной среде Бранд, Фройнд и Хидеман /4/ показали, что если сила сопротивления определяется законом Стокса, то частицы различных размеров по разному вовлекаются в колебательное движение, причем чем меньше радиус частицы, тем больше ее амплитуда и скорость. На основании этого авторы делают вывод о том, что при озвучивании аэрозоля мелкие частицы, практически полностью вовлекаемые в колебательное движение, при наличии поперечного неупорядоченного движения сталкиваются с менее подвижными крупными частицами и этот эффект (ортокинетический) является основной причиной акустической коагуляции. Однако Брандт, Фройнд и Хидеман не указывают на причину неупорядоченного движения частиц. Медников Е.П. /5/ считает, что причиной неупорядоченного движения является броуновское движение, в результате наложения которого на колебательное движение частицы, ее траектория будет представлять "гармошку". Колеблющиеся таким образом частицы будут, по мнению Медникова, сталкиваться не только с соседними частицами, но и с более удаленными. Подошевников Б.Ф. /б/ указал на то, что ортокинетический механизм коагуляции возможен, если разность в смещении частиц ДХ больше или в крайнем случае равна расстоянию между частицами r j . Однако расчеты автора показали, что в случае высоких значений звукового давления (PQ = 6,3»Ю3 Па) и концентрации пыли (С = 20 г/м3) для частиц с радиусом 0,5 10 м и 0,12«КГ0 м величина дх/г0 1. Сближение может происходить также за счет разности фаз колебаний мелких и крупных частиц. Оценивая влияние этого эффекта, Подошевников получил для аэрозоля, в котором размер частиц ле с. с.жит в диапазоне 0,16 10 - 10,2-10 м при среднем расстоянии между частицами 427 10 м и при уровне звукового давления 8,6 Ю2 Па, что величина ДХ = 35 КГ6 м.

Отсюда можно сделать вывод, что ортокинетический эффект не является основной причиной быстрой коагуляции частиц в акустическом поле.

Сент-Клер /7,111/ считал основной причиной коагуляции движение частиц под действием радиационного давления.

Используя уравнения, полученные Сент-Клером, Медников показал, что при частоте колебаний 10 Гц заметное воздействие радиационное давление будет оказывать на частицы радиусом более 25»І0 м. При более низких частотах, используемых для коагуляции, размеры частиц должны быть еще больше.

Тимошенко В.И. /8/ рассчитал время, необходимое для того, чтобы частица прошла расстояние от узла колебаний до пучности под действием радиационного давления. Полагая, что частица все время движется с максимальной скоростью, он получил, что при частоте колебаний 10 Гц, плотности потока энергии 10 Дж/м3с.частица радиусом 50«10 м пройдет расстояние от узла колебаний до пучности за 1,3»10 с. Полученное значение времени на несколько порядков превосходит время, необходимое для коагуляции реального аэрозоля. Следовательно, радиационное давление нельзя считать причиной коагуляции.

Уэстервелтом /П2-П6/ были рассмотрены два типа дрейфа частиц, обусловленные искажением формы звуковой волны и периодическим изменением вязкости. На частицу, имеющую форму шара и обтекаемую колеблющейся жидкостью будет действовать сила, которая, если скорость обтекания не синусоидальна, при усреднении дает отличную от нуля однонаправленную силу.

При распространении звуковой волны в среде будет происходить периодическое изменение вязкости, связанное с изменением давления и температуры. Учитывая это, Уэстервелтом были получены выражения для осредненной силы, действующей на частицу, и для скорости дрейфа частицы под действием этой силы.

Духиным /9/ был рассмотрен дрейф аэрозольных частиц, вызванный ассиметрией колебательного движения в стоячей волне. Автором была рассчитана величина осредненной силы, действующей на частицу, и скорость дрейфа, вызванная этой силой.

Общим для всех видов дрейфа аэрозольных частиц является появление в уравнении движения нелинейных членов, которые при осреднении не обращаются в нуль. Таким образом, в результате нелинейности уравнений движения на частицу начинает действовать сила, направление которой в течение периода колебаний не меняется и частица под действием этой силы приобретает скорость направленного движения.

Из рассмотрения дрейфового механизма коагуляции ясно, что частицы могут сталкиваться только в том случае, если их скорости различны, то есть в случае полидисперсного аэрозоля. Если же дрейф происходит в стоячей волне, то коагуляция возможна за счет увеличения концентрации частиц в пучностях колебаний. Однако при интенсивности звуковых колебаний I = 10 Вт/м2 скорость дрей-фа частиц не превышает 10 м/с. На частоте 10 Гц время, необходимое для прохождения от узла колебаний до пучности, составляет 85 с. При снижении частоты колебаний время движения от узла до пучности будет увеличиваться. Реальные аэрозоли, размер кото-рых менее 10 м, при интенсивности акустического поля 10 Вт/м коагулирует в диапазоне частот до 10 Гц в течение 2-4 секунд, что значительно меньше времени, необходимого для прохождения от узла колебаний до пучности.

Кубанский /10/ считает, что основной причиной акустической коагуляции являются течения в стоячей звуковой волне, теория которых была разработана Релеєм /II/. Если в объеме, ограниченном твердыми поверхностями, установилась стоячая звуковая волна, то между узлами и пучностями возникают вихревые течения. Линии тока искривляются в узлах и пучностях волны. По мнению Кубанского в местах искривления линий тока должно происходить выпадение частиц, в результате чего они коагулируют. Рассматривая движение частиц в потоках релеевского типа, Медников /5,12/ пришел к выводу, что они не могут быть причиной коагуляции, так как из потока выпадают скоагулированные крупные частицы.

Кинетика коагуляционного роста агрегатов в акустическом поле

Размер агрегата Ra образованного в результате коагуляции частиц в акустическом поле является функцией времени озвучивания

Для отыскания вида функции Ra ( t ) рассмотрим агрегат,который к моменту времени ІІ имел размер Rai Пусть за время At{ на агрегат осело в результате коагуляции ANai частиц, и размер его к моменту времени t =ti-[-Ati стал Ra +1

Тогда, при плотности функции распределения частиц, образующихагрегат f(R) можно записатьгде - коэффициент, учитывающий долю частиц, осевших на данный агрегат.

Знак минус в выражении (2.39) взят в связи с тем, что величина dN(t)/dt описывает убывание частиц в объеме озвучиваемого аэрозоля, а величина &Nai - увеличение числа частиц,образующих агрегат .Подставляя (2.39) в (2.38) и переходя к д- -0 ,получим

Выбирая в качестве начала отсчета времени t = 0 момент начала озвучивания, проинтегрируем левую часть уравнения от t =0 до t . В этом случае размер агрегата изменится от Ra ( О ) до Ra ( " ). Очевидно, что величина Ra ( О ) есть размер исходной частицы, который она имела до коагуляции. После интегрирования уравнения (2.40) в указанных пределах получим

Уравнение акустической коагуляции имеет вид /12/Тогда подставляя (2.42) в (2.41), получим уравнение коагу-ляционного роста агрегата в акустическом поле Для частиц, образующих агрегат, вид функции распределения отличен от вида функции распределения всей совокупности частиц, так как вероятность столкновения частиц определяется их количественным содержанием, величиной взаимодействия, эффективностью столкновений. Ввиду сложности математического описания гидродинамического взаимодействия и процессов, определяющих сцепление частиц при столкновении, отыскание вида функции f(R) в общем случае наталкивается на значительные трудности. Поэтому вид функции распределения f(R) может быть определен только в простейших случаях моно- и бидисперсного аэрозоля.

Если аэрозольные частицы имеют размеры, лежащие в узком интервале с модой распределения при R = Rj , то в этом случае можно использовать модель монодисперсного аэрозоля, состоящего из частиц с радиусом Rt.

Тогда, очевидно, что и агрегаты будут образовываться из частиц, имеющих радиус R1 . Следовательно, для функции распределения f(Tl) можно записать

Размеры частиц, улавливаемых в электрофильтрах, лежат в диапазоне от долей до десятков микрометров. Распределение частиц по размерам достаточно точно описывается логарифмически-нормальным законом /54,60/. В этом случае Учитывая, что скорость сближения частиц за счет гидродинамического взаимодействия растет с увеличением различия в их размерах /28-30/, можно считать, что укрупнение частиц полидиперсного аэрозоля в акустическом поле будет происходить за счет захвата крупными частицами радиуса R2 более мелких частиц с радиусом щ В этом случае для описания коагуляции полидисперсного аэрозоля можно принять модель бидисперсного аэрозоля. Тогда, как и в случае монодисперсного аэрозоля, функция распределения / ( R ) для частиц, образующих агрегат, будет описываться выражением (2.44). Учитывая, что для монодисперсного аэрозоляа для бидисперсного получим, подставляя в уравнение (2.43) вместо f ( R ) ее значение, определяемое выражением (2.44)

Уравнения (2.48) и (2.49) описывают изменение размера агрегата при коагуляции моно- и бидисперсного аэрозоля соответственно. Для величины укрупнения Y(t) =Ra(tyRa(0) будем иметь

Максимальное укрупнение будет при /--—оо и его величина при этом составитВеличина максимального укрупнения частиц монодисперсного аэрозоля будет больше чем бидисперсного при равных Na . Выражая величину укрупнения через массу частиц та радиуса R1 , образующих агрегат

Результаты промышленных испытаний

Промышленные испытания по улавливанию пыли энергетических установок (зола ТЭЦ Магнитогорского металлургического комбината) проводились на одной секции электрофильтра ПГД-35-2, установленном за котлом, производительностью 170 т/час. В качестве твердого топлива использовался промпродукт коксохимического производства с зольностью 42—52$ и калорийностью 3000-4000 ккал/кг и при-родный газ. Твердого топлива подавалось до 20.10 кг/час, природ-ного газа до 3,6 10 м /час. Температура газов на входе в электрофильтр вх = 2Ю-235С, на выходе из электрофильтра fBb,K = = 160-185С. Влажность газов на входе в электрофильтр и на выхо-де из него составляла соответственно 70-72 г/м и 85-88 г/м .

Повышение влажности обусловлено тем, что для удаления пыли из бункеров применяется гидросмыв. Объем газов, поступающих в электрофильтр составлял 138500-239400 м /час. Скорость газа в активной зоне изменялась от 1,1 м/с до 1,9 м/с. Количество подсо qсов On = 3200-3500 м /час. Удельное электрическое сопротивление пыли в диапазоне температур t = 160-200С составило ЮП - 2-Ю11 ом-м.

Пылеобразование при производстве магнезитового порошка /91/ происходит ввиду того, что при разложении- 124 происходит потеря прочности кристаллическим магнезитом и растрескивание кристаллов. Разложение начинается при температуре 400С, однако быстрое разложение происходит при температуре более 640С, и, следовательно, образующаяся пыль представляет собой каустический магнезит. Максимальный размер частиц, образующихся при об-жиге магнезита во вращающихся печах, составляет 60 10" м, пы-леунос из печи 170 4,5 достигает 145 кг/т, а запыленность дымо-вых газов 60 г/м . При обжиге магнезита с добавкой магнезитовой пыли /пылеунос увеличивается до 200 кг/т, а запыленность до 100 г/м3 /92,93/.

Объем дымовых газов от печи 170-4,5 Q =120000-200000 м3/час. Схема очистки дымовых газов вращающейся печи 170 4,5 показана на рис. 3.31а. Температура газов на входе электрофильтра ПГДС-38-4 составляет 180-200С, на выходе - 160-170С, влажность газово52-62 г/м . Скорость газа в активной зоне электрофильтра изменяется от 0,6 м/с до 0,9 м/с. Удельное электрическое сопротивление пыли при температуре 160-200С составляет 10 -3-Ю11 ом»м.

Свойства пыли, образующейся при производстве металлургического электрокорунда,меняются в зависимости от периода плавки /94/. Химический состав пыли приведен в табл.3.

Пылеобразование при загрузке происходит в основном в результате механического измельчения шихтовых материалов, поэтому для дисперсного состава пыли в этот период характерно наличие грубо-дисперсных частиц с размером до 500 10 м.

В период плавления и выпуска пылеобразование происходит в результате конденсации возгонов, образующихся в высокотемпературной зоне электрической дуги и твердая фаза дьмов представлена тонкодисперсными шарообразными частицами с медианным диаметром d50 = (0,5-0,7)-10-6 м.

Концентрация пыли в отходящих газах также зависит от периода плавки (рис. 3.32) и кроме того характеризуется резкими случайными измерениями.

Схема очистки газов показана на рис. 3.31,6. Влажность газов без применения кондиционирования составляет 8-26%, температура газа при входе в электрофильтр /"вх = 100-П0С, на выходе вых = 80-90С. Удельное электрическое сопротивление пыли равно 3,8-1012 - 8.I012 ом-м.

Пыль аспирационных газов цементных мельниц образуется при механическом измельчении сырья и концентрация ее в аспирационноиі rj -6о

составляет 50-200 г/м /95/ при большом содержании грубо дисперсных фракций. Однако частицы с размером R 20-10" - 30-10 м оседают в аспирационнои камере и улавливаются циклоном. Поэтому на входе в электрофильтр концентрация твердой фазыоСвх = 1,5-8 г/м при объеме аспирационных газов О. =13500-40000. Скорость газового потока в активной зоне электрофильтра Ц-7,5 при этом изменялась от 0,5 м/с до 1,5 м/с, а температура от 96С до 65С.

Медианный размер частиц на входе в электрофильтр cfeo = = 1-Ю" - 2 10" м, удельное электрическое сопротивления слояЗависимость коэффициента уменьшения пылеуноса кун цементной пыли от скорости газа vTn в активной зоне электрофильтра Ц-7,5непосредственное измерение размера и подвижности агрегатов, образующихся в активной зоне при озвучивании, и изменение толщины слоя частиц. Поэтому качественная оценка влияния коагуляции частиц и регенерации осадительных электродов на снижение пылеуноса осуществлялась по результатам лабораторных исследований. Сравнение дисперсного состава аэрозолей, использованных при лабораторных исследованиях коагуляции униполярно заряженных частиц и соответствующих аэрозолей на входе в электрофильтр (рис. 3.36), величин тока коронного разряда, интенсивности акустического поля и средних значений напряженности электрического поля в лабораторной установке и в промышленных электрофильтрах позволяют на основании результатов, полученных при лабораторных исследованиях, утверждать, что грубодисперсные частицы магнезитовой пыли и золы ТЭЦ незначительно укрупняются в акустическом поле в активной зоне электрофильтра. Содержание фракций диаметром d «с I10 м в цементной пыли в 2-3 раза больше, чем в магнезитовой пыли и в золе

Методика промышленных испытаний

При проведении промышленных испытаний определились такие параметры пылегазового потока, как объемный расход, скорость в активной зоне электрофильтра, влагосодержание, температура на входе и выходе электрофильтра, запыленность, удельное электрическое сопротивление, дисперсный состав пыли перед электрофильтром. Аэродинамические параметры пылегазового потока, его влагосо-держание и запыленность определялись по рекомендуемым методикам /98,99/.

Для определения удельного электрического сопротивления слоя пыли использовался прибор ИСП-2 с тераомметром 6-ЕС. Дисперсный состав пыли на входе в электрофильтр определялся по методике, описанной в параграфе 4.1.2.

Озвучивание пылегазового потока в активной зоне электрофильтра при улавливании золы ТЭЦ, магнезитовой и цементной пылей осуществлялось с помощью акустической установки, расположенной над первым по ходу газа полем. Схема расположения излучателей показана на рис. 4.12.

Акустические излучатели I монтировались на диффузорах 2, которые устанавливались на электрофильтре 3 вместо крышки монтажного люка. Сжатый воздух от магистрали подавался по трубопроводу 4 с задвижками 5 на каждый излучатель через вентиль б. Давление воздуха в магистрали контролировалось манометром 7. В нижней части трубопровода устанавливалась емкость 8 с клапаном 9 для сбора и удаления конденсата. Схема расположения акустических излучателей на электрофильтре при очистке газов плавки электрокорунда показана на рис. 4.13. Акустические излучатели I устанавливались под каждым из четырех полей электрофильтра 2. Сжатый воздух из магистрали 3 через конденсатосборник 4 со сливным клапаном 5 подавался на фильтры 6 и золотники 7. Работой золотников по заданной программе управлял блок 8. Этот же блок одновременно с подачей сжатого воздуха включал электродвигатели 9 динамических сирен. Давление воздуха контролировалось манометром 10.

В качестве промышленных источников звука использовались газоструйные стержневые излучатели и динамические сирены.

Газоструйный стержневой излучатель типа ГСИ-4 /96,97/ позволяет получать акустические волны с интенсивностью L 150 дБ в диапазоне 4-5 кГц. Однако при колебаниях избыточного давления в магитсрали от 1,9 10 н/нг до 5,7.10 н/яг возможно явление запирания сопла и затем перерасширение струи. В этом случае часть внешней зоны струи с числом Маха М у I /96/ не будет попадать в резонатор, обтекая его по внешней части, что приводит к снижению эффективности использования кинетической энергии струи. Для уменьшения влияния колебаний давления на перерасширение струи был использован стержневой излучатель,снабженный дополнительным кольцевым соплом с косым срезом /108/.

Введение дополнительного сопла позволило работать без перенастройки излучателя при изменении давления в магистрали от 2,9-Ю5 н/м2 до 5,7-Ю5 н/м2.

Динамическая сирена аксиального типа имела на статоре и на роторе по 8 отверстий. Отверстия на статоре были выполнены в ви-де сопел с диаметром критического сечения о?кс = 7 »10 м, а от-верстия в роторе - в виде кольцевых секторов шириной 8»10 м. Передача колебаний осуществлялась через гиперболический рупор, эффективность излучения акустической энергии которого вблизи граничной частоты значительно выше, чем у экспоненциального /109/.

Для определения резонансной частоты колебаний на осадитель-ные электроды устанавливались вибродатчики и производилось озвучивание при изменении скорости вращения электродвигателя динамической сирены. Скорость вращения ротора сирены и, следовательно, частотный диапазон выбирался из условия обеспечения максимального значения величины колебательного ускорения при постоянной интенсивности акустических волн.

Возможность очистки осадительных электродов на работающем электрофильтре можно проверить по изменению вольт-амперных характеристик коронного разряда при озвучивании активной зоны, так как визуальное наблюдение и измерение толщины слоя невозможны. Однако величина тока коронного разряда характеризуется резкими случайными изменениями во времени, величина которых растет с увеличением толщины слоя частиц. Поскольку на осадительных электродах исследуемых электрофильтров ТЭЦ, комбината "Магнезит" и цементного завода имелся неотряхиваемый слой пыли, то величина колебаний тока коронного разряда составляла 20-40$ от величины среднего значения, что затрудняло сравнение вольт-амперных характеристик, полученных до очистки электродов и после. Поэтому для проверки возможности регенерации осадительных электродов при работе газоструйных излучателей определялась эффективность пылеулавливания т/эо после очистки-электродов ударным механизмом. Затем производилось накопление слоя частиц при отключенном ударном механизме до того момента, когда происходило отключение высокого напряжения из-за резкого увеличения числа искрений и определялась- эффективность q3K . После этого включались акустические излучатели и производилось озвучивание в течение времени, равного времени работы ударного механизма по регламенту очистки исследуемого поля и определялась эффективность уэз . Возможность очистки осадительных электродов в этом случае оценивалась по величинетуры слоя и, следовательно, не происходит очистка осадительных электродов, то 7эз=7эк и величина fc„ =0.

Возможность очистки осадительных электродов за счет возбуждения резонансных колебаний исследовалась при улавливании пыли, образующейся при обжиге магнезита. Две элекродинамические сирены устанавливались над последним по ходу газа полем, так как в нем происходит осаждение наиболее тонкодисперсной фракции и аутоге зионные свойства слоя наиболее высоки. Озвучивание производилось периодически, по регламенту отряхивания данного поля при отключенном ударном механизме. Поскольку электрический режим поля был устойчив, то оценка качества регенерации электродов производилась по сравнению вольт-амперных характеристик, полученных после отряхивания молотковым механизмом и после очистки в акустическом поле.

Акустическая система для очистки осадительных электродов от пыли, образующейся при плавке электрокорунда в электродуговой печи, была установлена взамен системы механического ударного отряхивания, которая не обеспечивала регулярной регенерации электродов ввиду частых выходов из строя в результате попадания абразивной пыли. В этом случае эффективность регенерации осадительных электродов оценивалась по величине неотряхиваемого слоя пыли hK . Толщина слоя определялась при остановке электрофильтра.

Похожие диссертации на Акустическая обработка дымов металлургического производства при их электрической очистке с целью снижения пылевых выбросов в атмосферу