Введение к работе
Актуальность работы. Значительную часть технологических процессов предприятий строительных материалов, а также ряда других отраслей промышленности (угольной, горнорудной, металлургической), составляют процессы механической переработки и транспортирования, связанные с гравитационным перемещением больших количеств сыпучих материалов по закрытым желобам и сопровождающиеся интенсивным выделением пыли.
Для локализации источников пылевыделений широко используются традиционные (проточные) аспнрационные системы (АС), характеризующиеся объёмным выбросом запылённого воздуха, равным производительности системы, которая складывается из расхода воздуха, эжектируемого по жёлобу сыпучим материалом и объёмов воздуха, поступающих через неплотности укрытия.
Наряду с социальным и скрытым экономическим ущербами, проявляющимися в ухудшении экологической обстановки, отрицательно сказывающейся на здоровье людей, а также преждевременном износе технологического оборудования, конструкций зданий и сооружений, эксплуатация АС требует существенных прямых экономических затрат, связанных с большой их энергоемкостью (до 20% от технологических мощностей).
Энергоемкость аспирационных систем обуславливается перемещением значительных объёмов воздуха и гидравлическим сопротивлением пылеуловителей, в качестве которых наибольшее распространение получили циклоны.
Наиболее перспективным направлением совершенствования традиционных АС, позволяющим существенно сократить пылевой выброс системы, является рециркуляция (возврат в перегрузочный жёлоб) части аспирируемого воздуха (объёмов эжектируемого воздуха).
Анализ аэродинамики существующих рециркуляционных систем аспирации и основных направлений совершенствования циклонных пылеуловителей показал возможность снижения, как пылевого выброса, так и энергоемкости систем.
Цель работы. Разработка научно-обоснованных способов и технических средств, направленных на снижение энергоёмкости и пылевых выбросов систем аспирации с рециркуляцией потока воздуха, эжектируемого по закрытым желобам сухим сыпучим материалом.
Основная идея работы заключается: - в снижении объёмов эжекции путем подачи рециркуляционного воздуха в
гидравличес'кого сопротивления тракта "верхнее укрытие - желоб - нижнее укрытие";
- в использовании в качестве рециркуляционного потока пылегазовой смеси,
выводимой из пылеуловителя системы - центробежного пьілекошдентратора.
Научная новизна:
на основе анализа уравнения изменения количества движения и проведенных специальных экспериментальных исследований установлены закономерности влияния аэродинамических параметров плоских поперечных струй на процесс движения воздуха по закрытым желобам;
установлено влияние подачи рециркуляционного потока в перегрузочный желоб на пылединамику аспирационной системы; получена зависимость, свидетельствующая о низкой степени влияния запыленности рециркуляционного потока на концентрацию пыли в аспирируемом воздухе;
- предложены оригинальные конструкции пылеконцентраторов, соответ
ствующие особенностям аэро- и пылединамики рециркуляционных систем
аспирации; установлены закономерности влияния конструктивных и ре
жимных факторов на эффективность пылеулавливания и гидравлическое
сопротивление аппаратов; определены оптимальные геометрические разме
ры и режимы работы пылеконцентраторов; получены зависимости и значе
ния параметров, позволяющие определить эксплуатационные характери
стики оптимизированных конструкций пылеконцентраторов.
Автор защищает:
результаты исследований аэро- и пылединамики АС с принудительной рециркуляцией, способ подачи рециркуляционного воздуха в перегрузочные желоба, способствующий снижению энергоемкости и пылевого выброса системы;
результаты экспериментальных исследований пылеконцентраторов и решения, направленные на оптимизацию их эксплуатационных параметров;
способ определения фракционной эффективности пылеулавливания пылеконцентраторов, основанный на численном сравнении расчётной и экспериментальной зависимостей общей степени очистки от фиктивной скорости газа в сечении аппарата при варьировании параметров, обуславливающих фракционную эффективность;
методику расчёта объёмов аспирируемого воздуха, учитывающую влияние подачи рециркуляционного потока на аэродинамическое сопротивление перегрузочного желоба;
- методики расчёта конструктивных и эксплуатационных параметров
двухступенчатого и противоточного пылеконцентраторов.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций работы обоснована использованием классических положений механики сплошных сред и закономерностей инерционной сепарации твёрдых частиц, применением современных метрологически обеспеченных измерительных приборов, статистическими методами постановки опытов и обработки результатов наблюдений, удовлетворительной сходимостью экспериментальных данных, полученных в лабораторшлх и промышленных условиях.
Практическое значение работы:
разработаны принципиально-новый способ подачи рециркуляционного потока в перегрузочные желоба и устройства (воздушные затворы) его реализации, позволяющие снизить объёмы эжектируемого воздуха;
разработаны высокоэффективные конструкции пылеконцентраторов, учитывающие особенности аэро- и пылединамики рециркуляционных систем и позволяющие снизить энергозатраты на очистку аспирационного воздуха;
разработаны методики расчётов и рекомендации, позволяющие осуществлять проектирование АС с принудительной рециркуляцией.
Реализация результатов работы. Разработанные способ подачи рециркуляционного воздуха, конструкции пылеконцентраторов и методики расчета рециркуляционных систем аспирации нашли применение при проектировании обеспыливающих систем горнодобывающей промышленности и .промышленности строительных материалов.
Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе БелГТАСМ при изучении курсов "Промышленная вентиляция и пневмотранспорт", "Технология очистки газов".
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и получили одобрение на Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности" (г. Ростов-на-Дону, 1991), Международном совещании по химии и технологии цемента (г. Москва, 1996), Международном конгрессе "Экологическая инициатива" (г. Воронеж - РФ, штат Канзас, Манхеттен - США, 1996), на Всесоюзных и Международных конференциях в г.Белгороде в 1987... 1999гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, получено 3 авторских свидетельства на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и общих выводов, изложенных на 147 страницах машинописно-
го текста, содержащих 34 рисунка 14 таблиц, а также списка литературы из 128 наименований и приложений. Общий объём работы - 199 страниц.
