Принципово нові перспективні методи очистки повітря від дрібнодисперсного пилу при виробництві полімерних матеріалів

Постановка проблеми. Розвиток науково-технічної революції та пов’язані із нею грандіозні масштаби виробничої діяльності сприяли великим позитивним перетворенням світу – створенню потужного промислового й сільськогосподарського потенціалу. Але, разом із тим різко погіршилося стан довкілля. Забруднення атмосфери, як частини екосфери, сягає загрозливих розмірів. Останні три-чотири десятиліття в промисловості різко зросло використання полімерних матеріалів і на сьогодні досягло колосальних розмірів, а перспективи їх виробництва і застосування в різних галузях народного господарства і побуту постійно розширяються. В Україні щорічно виробляється і переробляється більше 300 млн. тонн пластичних мас. У атмосферу, процесі переробки, виділяється щорічно 3,5 млрд. тонн різних шкідливих речовин: формальдегід, стирол, ксилол, фенолу, дибутилфталат, аміак, органічні кислоти, метиловий спирт, пил органічний тощо. Одним з основних завдань для фахівців на підприємствах, де переробляються пластмаси, є розв’язання проблеми по очищенню викидів.

Цех лиття з пластмас (заготівельно-ливарне виробництво) переробляє термопластичні матеріали: поліетилен, поліпропілен, полістирол, поліаміди, пластик АБС. Пластмаси вибирають з вимог до експлуатаційних властивостей і геометричних параметрів виробів. Отож, спочатку вибирають вид пластмаси з урахуванням вимог до її експлуатаційних властивостей, та базову марку і марку з поліпшеними технологічними властивостями, яку можна ефективно переробити обраним способом.
Захист довкілля від забруднень включає, з одного боку, спеціальні методи аналізу й обладнання очищення газових і рідких середовищ, переробки відходів та шламів, вторинного використання тепла й максимального зниження теплового забруднення. З іншого боку, при цьому розробляють технологічні процеси та устаткування, які відповідають вимогам промислової екології, причому, техніку захисту довкілля застосовують на всіх етапах технологій. Запропоновані до розгляду методи захисту довкілля згруповані за типом  середовища (газове, рідке, тверде, комбіноване) залежно від їх характеристик. Газоподібні промислові відходи містять у собі не тільки ті, які вступили в реакцію гази (компоненти) вихідної сировини; газоподібні продукти; відпрацьоване повітря окисних процесів; стиснене (компресорне) повітря транспортування порошкових матеріалів, гази для сушіння, нагріву, охолодження і регенерації каталізаторів; для продувки осадів на фільтрувальних тканинах і інші елементи; індивідуальні гази (аміак, водень, діоксид сірки тощо); суміші кількох компонентів (азотоводнева суміш, аміачно-повітряна суміш, суміш діоксиду сірки і фосгену); газопилові потоки різних технологій; димові гази термічних реакторів, топок та інших відходи газів, які утворюються при вентиляції робочих місць і приміщень. Крім цього, всі порошкові технології супроводжуються інтенсивним виділенням газопилевих відходів. Пилоутворення відбувається у процесах подрібнення, класифікації, змішування, сушіння і транспортування порошкових і гранульованих сипучих матеріалів. Задля чистоти газоподібних і газопилових викидів з метою знешкодження чи вилучення їх найбільш цінних і дефіцитних компонентів застосовують різне очисне обладнання та відповідні технологічні засоби.
Аналіз останніх досліджень. Провівши розрахунки викидів цеху лиття з пластмас, було встановлено якісні і кількісні параметри шкідливих речовин у викидах при литті пластмас.  Порівнявши дані розрахунків викидів за 2012 рік та граничного-допустимі викиди встановлені для цеху під час проекту ГДВ підприємству, з’ясувалося, що перевищення ГДВ йде за рахунок валових викидів наступних типів пилу: пил поліаміду в 5 раз; пил поліпропілену в 12 раз; пил полістиролу – у 8 разів. Перевищення ГДВ за газовими викидами незначне, тому розробка і впровадження систем очищення газів не є необхідним.
Виклад основного матеріалу. Розглянувши різні способи очищення промислових викидів і на підставі вище наведених даних, враховуючи невеликі масштаби виробництва пропонується цеху лиття з пластмас встановити нові мережі примусової повітряної вентиляції з встановленням відцентрово-інерційного пиловловлювача, розробленого авторами цієї роботи. Особливістю конструкції апарату є те, що в корпус пиловловлювача введений другий ступінь очищення – у вигляді жалюзійного відокремлювача, розміщеного коаксійно корпусу. При проходженні пилогазового потоку, вже очищеного від грубодисперсних частинок під дією відцентрових сил, через щілини жалюзей, залишкові дрібнодисперсні частинки відстають від потоку газу і не встигають за ним. Вони вдаряються у жалюзі й відкидаються до стінки або падають уздовж жалюзі до пиловипускного патрубка, що значно підвищує ефективність роботи апарата. Конструктивні розміри жалюзі відокремлювача запобігають вторинному виносу пилу з бункера і вирівнюють тиск всередині апарата, що веде до зменшення гідравлічного опору апарата. Працює пиловловлювач наступним чином: пилоповітряний потік за рахунок дії відцентрових сил після його входу в апарат тангенційно розділяється на два гвинтоподібних потоки: перший – вздовж стінки корпуса 1, другий – навколо жалюзійного відокремлювача. У другому потоці частинки пилу не встигають за рухом повітря, яке круто повертає в щілини між жалюзі відокремлювача через наявність   сил інерції, що діють на них, попадають на  жалюзі, відбиваються від них доти, доки не відіб’ються до стінки корпуса апарата і не підхопляться першим потоком, що рухається до пиловипускного патрубка. Пил, який рухається гвинтоподібно вздовж стінки корпуса, весь час охолоджується за рахунок того, що в каналі, утворений двома паралельними стінками корпуса, також зверху вниз рухається охолоджена вода, призначення якої не тільки охолодити виділений пил і пилогазовий потік, а ще притягнути до себе виділений в пиловловлювачі пил за рахунок утвореної біля стінки корпуса апарата різниці температур. Вода, яка подається на рівні  вхідного патрубка через форсунки в канал, утворений стінками корпуса апарата рухається в цьому каналі зверху вниз до осьового патрубка виходу пилу і вже в нижній частині в бункері апарата для збирання пилу через конічний патрубок цей канал об’єднується в один суцільний трубопровід, розташований по осі апарата, який іншим своїм кінцем входить в охолоджувач.
Ми провели експериментальні дослідження ефективності пиловловлення в залежності від відношення висоти циліндричної частини відокремлювача до висоти його конічної частини К. Дані випробувань наведені на рис. 1 і 2.


Рис. 1. Залежність ефективності  роботи пиловловлювача із водяною сорочкою від К


Рис. 2. Залежність ефективності роботи еталону від К

 

Як видно з рисунків 1 і 2, відношення висоти циліндричної частини до висоти конічної частини (К) 1,3 ¸ 1,6 дає максимальну ефективність пиловловлення при різних витратах повітря.
Ми провели експериментальні дослідження ефективності пиловловлення в залежності від ширини каналу, утвореного стінками апарата. Дані випробувань наведені на рис. 3. Витрати повітря – 1000 м3/год. При збільшенні цієї ширини понад 10 мм стінки корпуса апарата віддаляються одна від другої і тоді, по-перше, швидше охолоджується вода, а по друге, її швидкість падає і всього цього разом недостатньо для отримання необхідного ефекту.

Рис. 3. Залежність ефективності роботи пиловловлювача із водяною сорочкою від
ширини каналу між стінками

Величина, яка дорівнює 10 мм є оптимальною, тому, що при такому варіанті досягається постійна, стала швидкість руху води всередині каналу, утвореному стінками 1 та 7 апарата і її температура буде достатньою для досягнення запланованого ефекту.
На експериментальному стенді національного університету „ Львівська політехніка" проведені порівняльні дослідження запропонованого пиловловлювача з циклоном ЦН-11, результати яких наведені на рис.4 і 5.

Рис. 4. Залежність ефективності   роботи пиловловлювача із водяною сорочкою від витрат повітря

 


Рис. 5. Залежність ефективності роботи еталону від витрат повітря

Висновки. Таким чином у наведеній конструкції відбувається вирівнювання потоків усередині корпуса апарата, заспокоєння потоку, зниження швидкості турбулентних вихорів, зменшення радіусу вторинного вихору, який рухається гвинтоподібно знизу вверх назустріч руху пилогазової суміші, яка рухається зверху донизу і виключається підсос газу в системі, а це в свою чергу значно підвищує ефективність роботи апарата, і знижує його гідравлічний опір. Як видно з таблиці 1, нам вдалося збільшити ефективність пиловловлення в запропонованому пиловловлювачі на 2-3 % в порівнянні з еталоном, зменшивши гідравлічний опір його в 1,2-1,4 рази.

Список літератури

  • Батлук В.А., Романцов Е.В. Пиловловлювач із  водяною сорочкою / Патент на корисну модель № 50556 Заявка № и200914006В01Д45/00 від 31.12.2009. Опубл 10.06.2010, Бюл. №11. – 2010 р.
  • Batluk V.A., BatlukV.V, Paranyak N.M. The Problem of Highly Effective Cleaning of air from dust // Modern problems of radio engineering, telecommunicataions and computer science. Proceedings of the International Conference TCSET 2006, Lviv-Slavsko, Ukraine. – Р.46-48.

Принципово нові перспективні методи очистки повітря від дрібнодисперсного пилу при виробництві полімерних матеріалів  [Електронний ресурс]  / [Батлук В.А., Романцов Е.В., Батлук В.В.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/pryncypovo-novi-perspektyvni-metody-ochystky-povitrya-vid-dribnodyspersnogo-pylu-pry

Topics: 
Оцінка: 
0
No votes yet