Развитие универсального метода расчета инерционных пылеуловителей для каскадных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Пенявский, Виталий Владимирович

• Пенявский, Виталий Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Пенявский, Виталий Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ

ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА

1.1 Способы и технические средства обеспыливания газов

1.2 Классификация пылеуловителей

1.2.1 Характеристики обеспыливающих устройств

1.2.2 Конструктивные особенности некоторых

пылеулавливающих аппаратов

1.2.2.1 Циклоны НИИОГАЗ

1.2.2.2 Пенные пылеуловители

1.2.2.3 Центробежно-барботажные аппараты

1.2.2.4 Скрубберы Вентури

1.2.3 Методы расчета некоторых типов пылеуловителей

1.2.3.1 Методы расчета циклонов НИИОГАЗ

1.2.3.2 Энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей

1.2.3.3 Метод расчета конденсационного улавливания тонкодисперсной пыли предложенный А.Ю. Вальдбергом

1.2.3.4 Метод отсечного диаметра Вальдберга

1.2.3.5 Универсальная система расчета инерционных пылеуловителей

1.2.3.6 Энергетический принцип сравнения пылеуловителей

2 КОРРЕКТИРОВКА УНИВЕРСАЛЬНОГО МЕТОДА

НА КАСКАДНЫЕ СИСТЕМЫ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

2.1. Опытные данные по снижению фракционной эффективности пылеуловителей в многополочных пенных аппаратах

2.2. Использование эмпирических данных по фракционной эффективности пылеулавливания в многополочных пенных

аппаратах к расчету каскадов циклонов НИИОГАЗ

2.3. Влияние порядка установки циклонов в каскаде на общую эффективность пылеулавливания. Поправки к универсальной

номограмме для расчета каскадных систем пылеулавливания

2.4. Применение энергетического принципа пылеулавливания 63 к расчету каскадных систем на примере циклонов НИИОГАЗ

3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ аИп БАНКА ДАННЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

3.1. Теоретическое обоснование метода

3.2. Экспериментальное обоснование метода

3.2.1. Описание экспериментального стенда

3.2.2. Проведение экспериментальных исследований по определению дисперсного состава пыли

3.2.2.1 Измерения дисперсного состава исходных образцов пылей седиментационным методом

3.2.2.2 Измерения дисперсного состава каскадным импактором

(блоком измерительных ступеней)

3.2.3. Обработка полученных экспериментальных результатов

3.3. Расчет постоянных аип банка данных инерционных пылеуловителей на основе экспериментальных данных

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО МЕТОДА РАСЧЕТА КАСКАДНЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

4.1. Потребность установки двух ступеней улавливания древесной

шлифпыли в аспирационной линии предприятия ООО «Томлесдрев»

4.2. Способы решения проблемы

4.2.1. Определение постоянных аип для циклонов УЦ-38 первой

ступени очистки

4.2.2 Выбор циклонов второй ступени пылеулавливания

4.2.3 Выбор циклонов второй ступени пылеулавливания

4.3. Результаты испытаний двух ступеней пылеулавливающей системы и их

сравнение с расчетными данными

Заключение

Библиографический список

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие универсального метода расчета инерционных пылеуловителей для каскадных систем»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Проблема охраны воздушного бассейна от промышленных газовых выбросов, содержащих механические и газовые контаминан-ты, в связи с ростом народонаселения на планете, ростом производственных мощностей, исчерпаемостью углеводородных энергоносителей таких как нефть и газ, необходимостью их замещения каменным углем в основном низкой калорийности и высокой зольности с каждым годом усугубляется. Основными загрязнителями атмосферы пылью являются теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, химия, нефтехимия, производство строительных материалов. Проблема очистки газов от пыли в ближайшей перспективе в основном должна решаться за счет совершенствования пылеулавливающего оборудования в направлении повышения его эффективности газоочистки и снижения удельных энергозатрат на ее осуществление. На кафедре «Отопление и вентиляция» в ТГАСУ разработан под руководством проф. Шиляева М.И. универсальный метод расчета инерционных пылеуловителей (УМР), позволяющий в каждом конкретном случае решать эту проблему за счет последовательной установки пылеуловителей одного типа в каскадные системы.

Этот метод дает возможность производить расчеты всех типов инерционных пылеуловителей и каскадов из них в отличие от известных частных методов, пригодных только для конкретного типа аппаратов (метод расчета циклонов НИИОГАЗ, метод расчета мокрых пылеуловителей А.Ю. Вальдберга, энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей, метод отсечного диаметра). Он включает в себя универсальную номограмму (УН) и математическое выражение энергетического принципа (ЭП) сравнения энергозатрат на очистку газов от пыли в пылеуловителях и каскадных системах из них. На основе обработки известных экспериментальных данных для более чем 50-ти типов инерционных пылеуловителей сформирован банк данных (БД) по их характерным параметрам, позволяющий использовать УМР в инженерных расчетах как отдельных аппаратов, так и

каскадных систем из них. Однако, как показывает опыт, фракционные эффективности пылеулавливания от ступени к ступени каскада понижаются и это не предусмотрено в УН и ЭП. Актуальность работы обусловливается необходимостью усовершенствования УМР для каскадных систем пылеуловителей, учитывающего понижение фракционной эффективности от ступени к ступени и порядок установки разнотипных аппаратов в каскады.

В этой связи целью настоящей диссертационной работы является на основе теоретических и экспериментальных исследований в разработанный ранее УМР внести поправочные коэффициенты для каскадных систем, учитывающие понижение фракционной эффективности пылеулавливания от ступени к ступени и порядок установки разнотипных аппаратов в каскады. Разработать метод экспериментального определения постоянных в фракционном коэффициенте пылеулавливания для пополнения БД новыми аппаратами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основе литературных экспериментальных данных проанализировать закономерности изменения фракционной эффективности пылеулавливания в каскадных системах от одной ступени к другой.

2. Определить количественное различие результатов расчетов общих эффек-тивностей и энергозатрат на газоочистку с учетом понижающих коэффициентов фракционной эффективности пылеулавливания по ступеням каскадов циклонов различных типов и без их учета. Внести поправочные коэффициенты в исходный УМР для каскадных систем, учитывающие фракционный состав пыли и типоразмеры циклонов.

3. Для выявления наиболее высокой общей эффективности улавливания пыли каскадными системами определить порядок установки разнотипных циклонов в этих системах.

4. Разработать способ оперативного экспериментального определения постоянных в обобщающей экспоненциальной зависимости для фракционного коэффициента проскока инерционных пылеуловителей с целью пополнения БД новыми аппаратами.

5. Экспериментально подтвердить в лабораторных и производственных условиях количественные поправки к исходному УМР на каскадные пылеулавливающие системы как для расчета общей эффективности, так и энергозатрат на газоочистку.

Научная новизна работы;

1. Внесены поправочные коэффициенты к расчету эффективности газоочистки каскадных систем пылеулавливания с помощью УН.

2. Выявлен физический механизм снижения фракционной эффективности пылеулавливания в последующих ступенях каскада после первой, определяющийся влиянием турбулентности потока очищаемого газа, действующей на частицы пыли и тем сильнее, чем мельче частицы.

3. Предложен оперативный способ определения постоянных в обобщающей зависимости фракционного коэффициента проскока для БД, являющегося основной характеристикой пылеуловителя конкретного типа.

4. Установлено преимущество каскадной компоновки пылеулавливающих систем в сравнении с одиночными аппаратами по энергозатратам на газоочистку.

Практическая значимость работы выражается:

1. В рекомендациях использования УМР для расчета и оптимизации каскадных систем пылеулавливания с корректировочными коэффициентами на реальные условия их эксплуатации как по эффективности газоочистки, так и по энергозатратам.

2. В практическом применении способа определения постоянных, определяющих пылеулавливающие качества инерционных пылеуловителей как для известных конструкций, но не внесенных в банк данных (БД), так и новых.

3. В определении оптимального порядка установки аппаратов в каскадные системы в направлении обеспечения наиболее высокой эффективности газоочистки при минимальных энергозатратах.

Результаты исследований использованы при реконструкции системы пылеулавливания на предприятии ООО «Томлесдрев», а также используются в учебном процессе ТГАСУ при преподавании дисциплин «Методы расчета пылеуловителей», «Охрана воздушного бассейна», «Диагностика пылегазовых выбросов и контроль газоочистного оборудования» специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Методология и методы исследования. При теоретическом исследовании использовались численные методы расчета эффективностей пылеулавливания циклонов. При экспериментальном исследовании для определения дисперсных составов пыл ей применялись: метод микроскопического анализа, метод 3-х прямоточных циклонов, метод жидкостной седиментации и метод отбора проб с помощью касадного импактора.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным согласованием результатов расчетов и фактических показателей работы отдельных пылеулавливающих аппаратов и систем в целом в производственных условиях. Сопоставлением результатов, полученных экспериментально и теоретически в данной работе, с результатами исследований других авторов, опубликованных ранее. Воспроизводимостью результатов дисперсного анализа экспериментальных и натурных образцов пыли различными методами.

Положения, выносимые на защиту

1. Правомерность внесения и количественные значения поправочных корректив в расчеты реальных каскадных систем с использованием УМР;

2. Способ и методику оперативного экспериментального определения постоянных в обобщенной зависимости фракционного коэффициента проскока, определяющих пылеулавливающие качества аппаратов, для отсутствующих в банке данных как новых, так и известных типов аппаратов и необходимых для использования УМР в инженерной практике;

3. Рекомендации по порядку установки аппаратов в каскадные системы с целью обеспечения наиболее высокой эффективности газоочистки;

4. Результаты расчетов эффективности пылеулавливающей каскадной системы для предприятия ООО «Томлесдрев», выполненных на основе проведенных в диссертации исследований.

Основное содержание работы

В первой главе обсуждено современное состояние проблемы охраны воздушного бассейна от промышленных контаминантов как механических, так и газовых. Даны характеристики основных широко применяемых в промышленности

пылеуловителей различных типов, а также рассмотрены наиболее известные и наиболее применительные в инженерной практике методы расчета этих аппаратов. В работе проанализированы следующие методы: энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей, методы расчета циклонов НИИОГАЗ, метод расчета конденсационного улавливания тонкодисперсной пыли, предложенный А.Ю. Вальдбергом, метод отсечного диаметра А.Ю. Вальдберга и др.

Особое внимание уделено универсальному методу расчета инерционных пылеуловителей (УМР), который отличается рядом преимуществ от других методов, а также дана его подробная характеристика. На основе проведенного анализа УМР сформулированы цель и задачи исследования, для решения которых необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования с последующим их сопоставлением.

Во второй главе на основе экспериментальных данных для четырехполоч-ного пенного аппарата (ПА) по снижению фракционной эффективности пылеулавливания от полки к полке проведены численные расчеты по определению эффективности разнотипных циклонов с учетом их перестановки местами в каскаде. На основе этих расчетов скорректирован УМР и даны рекомендации к использованию УН в инженерных расчетах каскадов из одинаковых аппаратов с введением поправочных коэффициентов. Определен уровень снижения энергозатрат в каскадных системах по сравнению с одиночными аппаратами при одинаковой эффективности пылеулавливания.

В третьей главе предложен способ и методика оперативного экспериментального определения постоянных а и п в обобщенной функции фракционного коэффициента проскока для пополнения БД УМР новыми аппаратами. Метод подтвержден экспериментально в лабораторных условиях кафедры ОиВ ТГАСУ и в производственных условиях улавливания древесной шлифпыли в аспирацион-ной линии предприятия ООО «Томлесдрев». Экспериментальные исследования проводились на установке, состоящей из прямоточных циклонов в одиночном и каскадном исполнении. Для проведения опытов были подобраны специальные средства определения дисперсного состава пыли на входе и выходе из установки, разработана методика проведения эксперимента и обработки опытных данных.

В четвертой главе на основе УМР с учетом корректировочных коэффициентов на каскадные системы рассчитана двухступенчатая очистка воздуха от шлифпыли в аспирационной линии предприятия ООО «Томлесдрев». По разработанной методике определены постоянные а=41,5 и «=0,42 для циклона УЦ-38, используемого этим предприятием, и внесены в БД инерционных пылеуловителей УМР. Проведенные измерения концентрации древесной шлифпыли с начальной

о л

запыленностью газов 15000 мг/м показали снижение в выбросах до 55 мг/м при

о

ПДК равной 100 мг/м . Результаты исследований, полученных в диссертационной работе, подтверждены актом внедрения на предприятии ООО «Томлесдрев».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 56-й научно-технической конференции студентов и молодых ученых (г. Томск, ТГАСУ, 2010г.); IX Международной научной конференции, «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (г. Кошалин, 2011г.)); ХУ11-Й Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, ТПУ, 2011г.); П-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий» (г. Томск, ТПУ, 2011г.); УП-ом Всероссийском семинаре вузов по теплофизике и энергетике (г. Кемерово, КузГТУ, 2011г.); Семнадцатой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность», (г. Томск, ТПУ, 2011г.); Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Инженерно-экологические проблемы энергоресурсосбережения и безопасности производств в строительстве и ЖКХ» (г. Томск, ТГАСУ, 2013г.).

Публикации. Основное содержание изложено в 11 публикациях, включая 2 статьи в изданиях входящих в перечень рецензируемых журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников литературы из 75 наименований. Текст диссертации изложен на 134 стр. машинописного текста, содержит 37 рисунков, 22 таблицы, 3 таблицы и 6 рисунков приложения.

1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ВОЗДУШНОГО

БАССЕЙНА

Среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной является проблема охраны воздушного бассейна, так как загрязненный воздух является основным фактором, обусловливающим экологическую обстановку. Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами является важнейшей социальной и общественной задачей, входящей в комплекс задач глобальной проблемы охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Атмосферные загрязнения не только оказывают многообразное вредное влияние на организм человека, животных, растения и микроорганизмы, вызывают глобальные изменения в биосфере, но и наносят ощутимый экономический ущерб.

Особенно остро проблема загрязнения атмосферы встала во второй половине XX в., т.е. в период научно-технической революции, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработкой и потреблением электроэнергии, выпуском и использованием в большом количестве транспортных средств.

В глобальном масштабе наиболее крупными загрязнителями являются теплоэнергетика, черная и цветная металлурги, химия и нефтехимия, промышленность строительных материалов. Тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали и отопительные котельные потребляют более одной трети добываемого в мире топлива и занимают ведущее место среди других отраслей промышленности по загрязнению воздушного бассейна оксидами серы, азота и пылью. Вследствие техногенной деятельности человека в атмосфере увеличивается концентрация оксида и диоксида углерода. В нее ежегодно вносится 7-1010 т СОг в форме продуктов сжигания топлива. Более половины всех выбросов опасных углеродных смесей приходится на пять стран: США (23%), Китай (13,9 %), Россию (7,2 %), Японию (5 %), Германию (3,8%). В итоге газовый состав атмосферы изменился: концентрация

некоторых ее компонентов повысилась (например, углекислого газа - на 0,4 %, метана - на 1%, закиси азота - на 0,2 %), появились новые загрязняющие вещества.

Известно, что загрязнение воздуха промышленными выбросами наносит значительный материальный ущерб народному хозяйству и приводит к увеличению заболеваемости населения. Под влиянием загрязненного атмосферного воздуха гибнут целые зеленые массивы. Так, специалистами было подсчитано, что в Европе за счет загрязненного воздуха на 40% сократились площади, занятые хвойными деревьями. А так же появляются видимые симптомы повреждения, т.е. внешние признаки заболеваний растений, которые проявляются прежде всего в виде загрязнений от сажи, летучей золы, цементной пыли, оксидов железа и др.

В условиях городской среды имеет место интегральный эффект влияния различных загрязнителей и токсичных веществ и под действием солнечных лучей и при участии озона возникают пока неизвестные реакции, приводящие к образованию еще более токсичных соединений.

Высокая концентрация в воздухе оксидов серы, азота и углерода ускоряет процессы разрушения строительных материалов и коррозии металлов. Установлено, что в индустриальных городах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности. Аналогичный ущерб наносится жилищно-коммунальному хозяйству городов, объектам социально-культурной сферы, памятникам архитектуры и искусства, находящимся на открытом воздухе.

В 2002 г. насчитывалось 200 городов с общим населением 65,4 млн. человек, в которых средние за год концентрации одной или нескольких примесей превышали ПДК. Максимальные концентрации загрязняющих веществ превысили 10 ПДК в 48 городах с населением 21 млн. человек. Проблему загрязнения атмосферы в городах определяют главным образом высокие концентрации бенз(а)пирена, взвешенных веществ, диоксида азота, сероуглерода и формальдегида. В 2002 г. концентрации бенз(а)пирена превышали ПДК в 157 городах, формальдегида - в 117, диоксида азота - в 103, взвешенных веществ - в 69 городах [1]. Взвешенные частицы дыма и сажи поглощают солнечный свет,

при этом теряется значительная часть ультрафиолетовых лучей, представляющих наибольшую ценность для здоровья людей и животных.

И хотя в последние годы прослеживается тенденция к существенному сокращению промышленных выбросов и уменьшению концентраций соответствующих загрязняющих веществ в атмосферном воздухе многих городов, уровень загрязнения остается недопустимо высоким.

В связи с этим необходимо проводить меры по защите атмосферного воздуха от загрязнений, включающие комплекс мероприятий санитарно-технической, технологической и планировочной направленности.

Так, совокупность выбросов, а также вредных физических и других воздействий от проектируемых и действующих предприятий не может превышать нормативы ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Субъекты хозяйствования, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ, обязаны оснащать источники выбросов очистными сооружениями, оборудованием и аппаратурой, а также средствами контроля за количественным и качественным составом выбрасываемых веществ.

Конечно, наиболее эффективным методом защиты атмосферы от загрязнения вредными веществами является разработка новых безотходных ресурсо- и энергосберегающих технологических процессов с замкнутыми производственными циклами, исключающими или резко снижающими выброс вредных веществ в атмосферу.

Однако не всегда удается разработать экономически выгодные безотходные технологические процессы с полной или комплексной переработкой сырья. Поэтому на современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка выбросов остается основным мероприятием по защите воздушного бассейна от загрязнения.

Для качественного решения этой проблемы необходимо уделять особое внимание всестороннему анализу и оптимизации действующих газоочистных установок с учетом внедрения новых перспективных разработок и технологий, а также порядку расчета газоочистного оборудования и проблемам, возникающим в связи с этим.

1.1 Способы и технические средства обеспыливания газов

Процесс пылеулавливания можно реализовать различными методами (аэродинамическим, гидродинамическим, электромагнитным, теплофизическим, механическим и др.), которые определяются характером направленных внешних воздействий на пылевой аэрозоль [2]. Любой метод может быть осуществлен различными способами (орошением, пеной, паром, туманом и др.), а способ - техническими средствами.

Аппараты пылеулавливания можно разделить по принципу использования методов пылеулавливания: физические, химические, физико-химические и биохимический методы. Каждый из указанных методов имеет определенную область применения и широту использования.

В основу действия аппаратов очистки аэрозольных выбросов положен определенный физический механизм. В улавливающих устройствах применяют следующие способы выделения взвешенных частиц из взвешивающей газовой среды: осаждение в полях массовых сил (в гравитационном поле; в поле сил инерции -центробежных, кориолисовых, за счет столкновительных механизмов частиц пыли с волокнами ткани при фильтровании, с каплями распыливаемой жидкости, с пленкой жидкости, с поверхностью жидкости в газовых пузырях при мокрой очистке и др.), в поле электрических сил.

В устройствах для очистки аэрозольных выбросов, наряду с основным механизмом улавливания, обычно используют и другие, благодаря которым общая и фракционная эффективность аппарата достигает более высокого уровня. В практике улавливания аэрозольных частиц из таких механизмов применяют: укрупнение частиц в акустическом поле, конденсационное укрупнение, термофорез, диффузиофо-рез, фотофорез, воздействие магнитного поля, биологическую очистку. Впрочем, четыре последних могут использоваться как основные самостоятельные способы.

Все оборудование для санитарной очистки газов и воздуха от взвешенных дисперсных частиц подразделяют на две категории: аппараты сухой очистки, в

которых отделенные от воздуха частицы пыли осаждаются на сухую поверхность, и аппараты мокрой очистки, в которых отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей.

Наиболее распространенными аппаратами для улавливания дисперсных частиц из воздушно-газовых потоков являются сухие гравитационные и инерционные вихревые осадители, фильтры различных конструкций, мокрые пылеуловители, электрофильтры.

В аппаратах сухой очистки (циклоны и электрофильтры) осаждение частиц осуществляется за счет действия сил тяжести или инерции, либо и тех и других. В гравитационных осадителях (многополочный гравитационный осадитель Говор-да) частицы осаждаются из потока газа под действием собственного веса. В инерционных осадителях (циклоны НИИОГАЗ, ЛИОТ и др.) поток частиц, взвешенных в газе, внезапно подвергается изменению направления движения. Возникающие инерционные силы стремятся выбросить частицы из потока.

Для мелкодисперсной пыли гравитационное осаждение оказывается слишком медленным и малоэффективным процессом. При использовании инерционного эффекта скорость улавливания резко повышается. И благодаря этому можно уменьшить размер оборудования и расширить диапазон эффективного улавливания мелких частиц. Для создания инерционного эффекта и увеличения осадитель-ного действия используются различного типа заслонки, отбойники, отражательные перегородки. Чтобы подвергнуть частицы воздействию центробежной силы, в циклонных осадителях газу сообщают вращательное или вихревое движение.

Устройства таких типов характеризуются простотой конструкции и работы. Они относительно дешевы по сравнению с другими типами осадителей. Они не имеют движущихся частей, а для обеспечения рабочих условий можно использовать практически любой материал.

Метод мокрой очистки газов от пыли считается весьма эффективным способом обеспыливания. Процесс мокрого пылеулавливания основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью, которая захватывает взвешенные, частицы и удаляет их из аппарата в виде шлама.

В мокрых пылеуловителях, предназначенных для пылезолоулавливания, в качестве орошающей жидкости чаще всего применяют воду. При совместном решении вопросов пылеулавливания и химической очистки газов выбор орошающей жидкости (абсорбента) определяется условиями процесса абсорбции.

Существуют следующие механизмы (и все инерционные) процессов мокрого пылеулавливания аэрозолей:

- столкновительное улавливание каплями жидкости, движущимися в газе (полый форсуночный скруббер, скруббер Вентури);

- столкновительное улавливание орошаемыми цилиндрами, обычно твердыми, типа проволок (мокропрутковый скруббер МП-ВТИ);

- столкновительное улавливание пленками жидкости, обычно текущими по твердым поверхностям (насадочные колонные аппараты);

- улавливание в пузырях газа за счет центробежных сил, формирующимися в жидкости при барботаже (пенный аппарат, центробежно-барботажный аппарат);

- улавливание при ударе газовых струй о жидкие или твердые смоченные поверхности (струйный газопромыватель (эжекторный скруббер)).

Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ перед аппаратами других типов:

- обеспечивают более высокую эффективность улавливания взвешенных частиц по сравнению с сухими пылеуловителями;

- могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм;

- могут не только успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями как рукавные фильтры и электрофильтры, но и использоваться в тех случаях, когда эти аппараты обычно не применяются, например, при высокой температуре и повышенной влажности газов, при опасности возгорания и взрывов очищенных газов, в качестве теплообменников смешения.

Однако метод мокрого обеспыливания имеет и ряд недостатков. Так, основным недостатком мокрых способов пылеулавливания является необходимость обработки загрязненных стоков, образовавшихся в процессе очистки газов. До принятия решения о применении мокрого способа очистки необходимо тщательно

проанализировать свойства обрабатываемых выбросов. Необходимо учитывать растворимость, реакционную способность (возможность образования взрывоопасных, коррозионно-активных веществ и вторичных загрязнителей), коррозионную активность компонентов загрязнителя и газа-носителя. Для твердых загрязнителей важны также смачиваемость, схватываемость, слипаемость, для жидких - смачиваемость, плотность, параметры фазовых переходов.

В целом система очистки воздуха и газов может содержать оборудование нескольких типов, соединенное в последовательную цепочку по мере повышения эффективности пылеулавливания. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию, которое будем называть каскадами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пенявский, Виталий Владимирович, 2013 год

Библиографический список

1. Юшин, В.В. Техника и технология защиты воздушной среды: учеб. пособие для вузов / В.В. Юшин, В.М. Попов, П.П. Кукин [и др.] - М.: Высш. шк., 2005. -391 с: ил.

2. Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды: учеб. пособие для вузов / А. Г. Ветошкин - М.:Высш.шк., 2008.-639 с.

3. Ефремов Г.И. Пылеочистка / Г.И. Ефремов, Б.П. Лукачевский. - М.: Химия, 1990.-72 с.

4. Алиев, Г.М. Техника пылеулавливания и очистка промышленных газов. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

5. Коузов, П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности / П.А. Коузов, А.Д. Мальгин, Г.М. Скрябин. - М.: Химия, 1982. - 256 с.

6. Кучерук, В.В. Очистка вентиляционного воздуха от пыли / В.В. Кучерук - М.: Машгиз, 1963.- 143 с.

7. Батурин, В.В. Основы промышленной вентиляции / В.В. Батурин. - М.: Про-физдат, 1965. - 527 с.

8. Варум, Я.И. Обеспыливание и газоочистка в промышленности строительных материалов / Я.И. Варум, В.В. Дуров, Ю.А. Измоденов. // Промышленность строительных материалов. / ВНИИЭСМ. - М. - 1985. - Вып. 3. - С. 29.

9. Дубальская, Э.Н. Очистка отходящих газов / Э.Н. Дубальская // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов / ВНТИЦентр - М., - 1990. - Вып. 14. - С. 45 - 58.

10. Алиев, Г.М. Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок / Г.М. Алиев. - М.: Металлургия, 1983. - 286 с.

11. Банит, Ф.Г. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов / Ф.Г. Банит, А.Д. Мальгин. - М.: Стройиздат, 1979. - 351 с.

12. Балтренас, П.Б. Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериалов. / П.Б. Балтренас. -М.: Стройиздат, 1990. - 180 с.

13. Ужов, В.Н. Борьба с пылью в промышленности / В.Н. Ужов. - М.: Госхимиз-дат, 1962.- 183 с.

14. Штокман, Е.А. Очистка воздуха: учебное пособие / Е.А. Штокман. - М.: Изд-во АСВ, 1998.-320 с.

15. Белоусов, В.В. Теоретические основы процессов газоочистки / В.В. Белоусов. - М.: Металлургия, 1988. - 256 с.

16. Шиляев, М.И. Методы расчета пылеуловителей: учебное пособие / М.И. Шиляев, А.М. Шиляев, Е.П. Грищенко. - Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2006. - 385 с.

17. Ужов, В.Н. Очистка газов мокрыми фильтрами / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг. -М.: Химия, 1972.-247 с.

18. Отопление и вентиляция: в ч.2. Вентиляция. / В.Н. Богословский, В.И. Новожилов, Б.Д. Симаков, В.П. Титов. Под ред. д.т.н. В.Н. Богословского. - М.: Стройиздат, 1976. - 439 с.

19. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха / под ред. И.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1978. - 509 с.

20. Русанов, A.A. Очистка дымовых газов в промышленной энергетике / A.A. Русанов, И.И. Урбах, А.П. Анастасиади. - М.: Энергия, 1969. - 456 с.

21. Страус, В. Промышленная очистка газов/В. Страус. -М.: Химия, 1961.-616 с.

22. Ефремов, Г.И. Пылеочистка / Г.И. Ефремов, Б.П. Лукачевский. - М.: Химия, 1990.-72 с.

23. Кучерук, В.В. Очистка вентиляционного воздуха от пыли /В.В. Кучерук. - М.: Машгиз, 1963.- 143 с.

24. Патент 2240868 Российская Федерация, МПК 7 В04 СЗ/06, В01 D 45/12 Прямоточный циклон / Б.А. Кесель, Д.В. Воскобойников, H.A. Лунев; заявитель: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Авиатехника". - № 2001114908/15; заявл. 30.05.2001; опубл. 27.11.2004, Бюл. № 33.

25. Патент 2125905 Российская Федерация, МПК 6 B01D 45/12, В04С 3/00 Прямо-точно-центробежный сепаратор / В.Л. Добрянский, Ф.Ш. Серазетдинов, В.А. Ти-

монин; заявитель и патентообладатель: Госуд. предприятие "Авиагаз-союз". - № 97114215/25; заявл. 01.08.97; опубл. 10.02.99, Бюл. № 4.

26. Патент 2205058, Российская Федерация, МПК'7 В01 D45/12, В04 СЗ/06 Вихревой пылеуловитель / Н.П. Володин, Г.В. Галибина, Г.И. Ефремов; заявитель и патентообладатель: Государственное научное учреждение Всероссийский исследовательский институт зерна и продуктов его переработки. - № 2001134593/12; заявл. 24.12.2001; опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15.

27. Патент 2179072 Российская Федерация, МПК 7 В04С 3/00, 304 Прямоточный циклон и мультициклонный воздухоочиститель / В.К. Клевакин, И.В. Назаров,

B.М. Рыбаулин, В.Н. Мымрин; заявитель и патентообладатель: Открытое акционерное общество "Московский машиностроит. завод "Вперед". - № 2000131100/12; заявл. 15.12.2000; опубл. 10.02.2002, Бюл. № 4.

28. Циклоны НИИОГАЗ: руководящие указания по проектированию, изготовлению, монтажу и эксплуатации. / Под руководством Е.П. Теверовского, Ф.А. Широкова. - Ярославль, 1970. - 94 с.

29. Карпухович, Д.Т. Влияние диаметра циклона на эффективность улавливания пыли / Д.Т. Карпухович // Электрические станции. - 1974. - № 4. - С. 20-22.

30. Пенный режим и пенные аппараты / И.П. Мухленов, Э.Я. Тарат, А.Р. Тубол-кин [и др.]. - Л.: Химия, 1977. - 303 с.

31 .Богословский, В.Н. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / В.Н. Богословский, М.Я. Поз. -М.: Стройиздат, 1983, - 319 с.

32.Чертков Б.А. Эффективность охлаждения дымовых газов водой в четырехпо-лочном пенном аппарате / Б.А Чертков //Теплоэнергетика - 1960, №5 - С.55-60.

33. Вальдберг, А.Ю. Охлаждение газов в мокрых пылеуловителях / А.Ю. Вальдберг, Ф.Е. Дубинская. - М.:ЦНИИТЭнефтехим, - 1971.-58 с.

34. Теверовский, E.H., Зайцев М.М. Пылеулавливающий, абсорбционный и теплообменный аппарат Т.П. с высокоскоростным потоком газа / E.H. Теверовский, М.М. Зайцев // Труды НИИОГАЗ.-М.:Госхимиздат. - 1957. - Вып.1-

C.105-132.

35. Бурдуков, А.П., Дорохов А.Р., Казаков В.И. Совместный тепло- и массопере-нос в динамическом двухфазном слое / А.П. Бурдуков, А.Р. Дорохов, В.И. Казаков // Тепло- и массоперенос в асорбционных аппаратах. -Новосибирск. - 1979. -С. 30-37 (Сб. науч.гр./ИТ СО АН СССР).

36. Позин, М.Е., Мухленов И.П., Тарат Э.Я. Пенные газоочистители, теплообменники и абсорберы / М.Е. Позин, И.П. Мухленов, Э.Я. Тарат. - Л.:Госхимиздат. 1959.- 124с.

37. Теоретические основы химической технологии т.З 1987г. 407-411 с.

38. Шиляев, М.И. Аэродинамика и тепломассообмен газодисперсных потоков / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев. Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2003.-272 с.

39. Шиляев, М.И. Физико-математическая модель конденсационного процесса улавливания субмикронной пыли в форсуночном скруббере / М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, А.В.Григорьев, [и др.] // Теплофизика и аэромеханика. - 2011. - Т. 18, №3. - С. 427-440.

40. Шиляев, М.И. Интенсификация тепломассообмена в дисперсных средах при конденсации и испарении / М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, А.Р. Богомолов. -Томск: Изд-во ТГАСУ, 2010. - 272 с.

41. Тумашова, А.В. Моделирование процессов тепло- и массообмена в форсуночных оросительных камерах: автореф. дис. канд. техн. наук: 01.04.14 / А.В. Тумашова; защищена 17.06.2011. - Новосибирск, 2011. - 19 с.

42. Shilyaev, M.I. Modeling of heat and mass transfer and absorption-condensation dust and gas cleaning in jet scrubbers / M.I. Shilyaev, E.M. Khromova // Mass Transfer -Advances in Sustainable Energy and Environment Oriented Numerical Modeling.. -Vienna, Austria: In Tech, 2013. - PP. 163-194.

43. Шиляев, М.И. Контактный тепло- и массообмен в форсуночных и барботаж-ных аппаратах. Моделирование, оптимизация тепломассообмена и абсорбционно-конденсационной пылегазоочистки / М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, А.В. Толстых. - Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. - 273 с.

44. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг.- М.: Химия, 1981. - 390с.

45. Вальберг, А.Ю. К вопросу о влиянии энергетических затрат на эффективность мокрого пылеулавливания в турбулентных промывателях / А.Ю. Вальберг // Журн. Прикл. Химии. - 1972. - №7. - С. 16-23.

46. Шиляев, М.И. Моделирование процесса пылеулавливания в прямоточном циклоне. 1. Аэродинамика и коэффициент диффузии частиц в циклонной камере / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев // Теплофизика и аэромеханика, - 2003г. - №2. -С.157-170.

47. Шиляев, М.И. Моделирование процесса пылеулавливания в прямоточном циклоне. 2. Расчет фракционного коэффициента проскока / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев // Теплофизика и аэромеханика. - 2003г. - №3- С.427^137.

48. Богомолов, А.Р. Теплообмен и гидродинамика при конденсации пара в зернистых слоях с различным контактным углом смачивания: автореф. дис. докт. техн. наук: 01.04.14 / А.Р. Богомолов : защищена 05.06.2009. - Барнаул, 2009.-36 с.

49. Шиляев, М.И. Энергетический принцип сопоставления и компоновки пылеулавливающего оборудования / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев, П.В. Афонин [и др.] // Очистка и обезвреживание дымовых газов из установок, сжигающих отходы и мусор: сборник научно-технических статей. - Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 1999. - С. 167-179.

50. Шиляев, М.И. Методы расчета и принципы компоновки пылеулавливающего оборудования: учебное пособие / М.И. Шиляев, А.Р. Дорохов. - Томск: Изд-во ТГАСУ, 1999.-209 с.

51. Пирумов, А.И. Обеспыливание воздуха / А.И Пирумов. - М.: Стройиздат, 1974.-207 с.

52. Шиляев, М.И. Энергетический принцип сравнения и универсальный метод расчета инерционных пылеуловителей / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: материалы II Международной конфе-

ренции, (Волгоград, 15-17 сентября 2003). - Волгоград: изд-во ВолгГАСУ, 2003. -С. 98-105.

53. Шиляев, М.И. Принцип сравнения пылеулавливающих систем по удельным энергозатратам на очистку газов / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев // Изв. вузов. Строительство. - 2002. - №4. - С. 77-81.

54. Шиляев, М.И. Проблемы экономики очистки газов на предприятии по производству строительных материалов / М.И. Шиляев // Материалы международного научно-технического семинара « Нетрадиционные технологии в строительстве», 25-28 мая 1999. 4.1. - Томск: ТГАСУ, 1999.- С. 25^8.

55. Карпухович, Д.Т. Последовательная установка циклонов/ Д.Т. Карпухович, Б.К. Смирнов, A.M. Белевицкий // Водоснабжение и санитарная техника. - 1975. -№6. - С.23-24.

56. Шиляев, М.И. К расчету каскадных систем пылеуловителей / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Сб. докл. XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». - Томск: Изд-во ТПУ, 2011. - С. 247-248.

57. Пенявский, В.В. Подбор пылеулавливающих циклонов в каскадные системы с помощью универсального метода расчета /В.В. Пенявский // Вестник ТГАСУ. -2013.-№3.-С. 290-297.

58. Шиляев, М.И. Влияние компоновки пылеуловителей на эффективность каскадных систем / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Сб. докл. Семнадцатой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность». - Томск: Изд-во ТПУ, 2011.-С. 351-353.

59. Шиляев, М.И. Корректировка универсального метода расчета инерционных пылеуловителей на каскадные системы / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Сб. докл. Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Инженерно-экологические проблемы энергоресурсосбережения и безопасности производств в строительстве и ЖКХ». - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2013.-С. 167-168.

60. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов / Науч. ред. и сост. Л.В. Чекалов. - Ярославль: Русь, 2004. - 424 с.

61. Шиляев, М.И. Удельные энергозатраты на очистку в каскадных системах пылеулавливания / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Сб. докл. IX Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды». - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2011. - С. 232-238.

62. Шиляев, М.И. Снижение энергозатрат на газоочистку с помощью каскадных пылеулавливающих систем / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Сб. докл. II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий». - Томск: Изд-во ТПУ, 2011.-С. 289-292.

63. Шиляев, М.И. Методика определения констант а и п банка данных инерционных пылеуловителей универсального метода расчета / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский / Сб. докл. II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий». -Томск: Изд-во ТПУ, 2011. - С. 285-288.

65. Коузов, П.А. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей / П.А. Коузов, Л.Я. Скрябина. - Л.: Химия, 1983. - 143 с.

66. Импактор высокого давления ПВД-2. Техническое описание 1152.240.00.00.000 ТО Новосибирск. СКБ Энергохиммаш, 1982-38с.

67. Импактор высокого давления ПВД -2. Инструкция по эксплуатации 1158.240.00.00.000 ИЭ. Новосибирск. СКБ Энергохиммаш, 1982-42с.

68. Коузов,, П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов / П.А. Коузов. -Л."Химия" 1971- С. 280.

69. Патент 2273019 Российской Федерации, МПК G01N 15/02 Способ определения дисперсного состава порошковых материалов / М.И. Шиляев, A.M. Шиляев, B.C. Рекунов и др. заявители и патентообладатели ТГАСУ, открытое акционерное общество "Томсквентиляция". - № 2004129408/28 заявл. 05.10.2004; опубл. 27.03.2006, Бюл. № 9 (Ч. II).

70. Рекунов, B.C. Определение фракционного коэффициента проскока циклона УЦ-38 для производства ООО «Томлесдрев» / B.C. Рекунов, В.В. Пенявский, М.В. Лосев // Сб. докл. 56-й научно-технической конференции студентов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2010. - С. 315-318.

71. Иевлев, H.A. Эксплуатация систем пневмотранспорта на деревообрабатывающих предприятиях. - 2-е изд. / H.A. Иевлев. - М.: Лесн. пром-ть, 1982. - 216 с.

72. Шиляев, М.И. Экспериментальное обоснование способа определения постоянных а и п УМР инерционных пылеуловителей / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский, Л.В. Кандаракова // Сб. докл. Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Инженерно-экологические проблемы энергоресурсосбережения и безопасности производств в строительстве и ЖКХ». -Томск: Изд-во ТГАСУ, 2013. - С. 173-175.

73. Шиляев, М.И. Опыт использования универсального метода расчета инерционных пылеуловителей при организации двухступенчатой воздухоочистки на предприятии ООО «Томлесдрев» / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Сб. докл. VII Всероссийского семинара вузов по теплофизике и энергетике. - Кемерово: Изд-во КузГТУ, 2011.-С. 121-125.

74. Фукс H.A. Механика аэрозолей / H.A. Фукс. - М., Изд-во АН СССР, 1955. - 216 с.

75. Шиляев, М.И. Экспериментальное определение постоянных а и п УМР инерционных пылеуловителей / М.И. Шиляев, В.В. Пенявский // Известия вузов. Строительство. - 2013. - №8. - С. 64-71.