Современные способы борьбы с пылеобразованием

3) сушка – удаление  влаги в процессе нагрева сырца  газами или другим теплоносителем;

 

 

34

          4) обжиг – завершающий, наиболее сложный процесс, разделяющийся на досушку сырца, подогрев, взвар с выдержкой и остывание изделий; этот процесс протекает при различных температурах (900-1600 °С).

Большое значение на предприятиях керамической промышленности имеет проблема борьбы с запыленностью в цехах, создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда и защиты окружающей' среды. Керамические заводы оснащены специальными пылеуловителями. Однако эффективность их недостаточна, и запыленность воздуха в производственных помещениях, а также в прилежащей местности превышает иногда допустимые концентрации. Это, кроме того, является следствием недостаточной герметизации помольно-дробильного и транспортирующего оборудования, а также отклонений технологических режимов (повышенное давление в камерах и т.п.) и бездействия местной вентиляции и др.

Высоким пылеобразованием сопровождаются процессы дробления, помола, просеивания и смешивания материалов, а также сушки и обжига изделий. Обжиг глины и каолина во вращающихся печах при температуре около 1500-1600 °С сопровождается обычно уносом от 8 до 25% этих материалов в зависимости от принятого режима. При обжиге доломита вынос пыли достигает 20-25%, а при обжиге магнезита – 15-35%. При шликерном способе получения пресс-порошка обезвоживание шихты, поступающей в виде керамической суспензии, осуществляется в распылительных сушилках при 1100-1250 °С. Башенная сушилка состоит из сушильной камеры, устройств для подачи и распыления суспензии, газооборудования, устройства для сжигания газа, системы регулирования и КИП, а также аспирационно-обеспыливающей системы. Температура отходящих из этих сушилок газов колеблется в пределах 80-120 °С и выше при влагосодержании 160-190 г/м3, а температура отходящих газов вращающихся печей и сушильных барабанов - от 150 до 200 °С при влагосодержании 120-150 г/м3.

 

35

Данные о дисперсном составе твердых частиц, содержащихся в аэрозолях керамического производства при различных процессах, приводятся в табл. 3. Наиболее тонкодисперсной является пыль каолина и глины; масса частиц размером менее 5 мкм от общей массы пыли составляет от 20 до 50%. Плотность частиц осажденной пыли (кг/м3): глина 2600-2700, каолин 2500-2600, шамот 2700- 2800, пресс-порошок 2600-2700. Насыпная масса осажденной пыли (в неуплотненном состоянии) составляет (кг/м3): каолин 400, глина 900, шамот 1100, а пресс-порошок 1000.

Твердые частицы, содержащиеся в аэрозолях керамических производств, отличаются не только вещественным составом, но также высокой дисперсностью, смачиваемостью, слипаемостью, электрическим сопротивлением, отсутствием вяжущих свойств и др. Эти особенности следует учитывать при проектировании и эксплуатации пылеулавливающих систем.

Подготовка пресс-порошка для полусухого прессования керамических изделий невозможна без значительного пылеобразования, поэтому пылегазоочистка и утилизация пыли являются актуальными задачами. Требуют очистки также и печные дымовые газы, содержащие вредные примеси. Эти задачи решаются применением циклона ШЛ-310.06 и скруббера ШЛ-315. От печи обжига кирпича-сырца дымовые газы забираются вентилятором 1 и для разбавления теплоносителя подаются в топку 3 агрегата подготовки сырья 4. Глинистые частицы, через которые проходит теплоноситель, абсорбируют часть вредных примесей, содержащихся в дымовых газах. Вместе с тем образуется большое количество пыли.

Улавливание пыли в скруббере основано:

-           на соударении пылевидных частиц с каплями и струйками воды, имеющими различные с частицами пыли скорости по величине и направлению;

36

-           на отбросе частиц пыли под действием центробежных сил на смоченные водой поверхности вентилятора и скруббера.

Этим достигается высокая степень очистки отходящих газов от пыли. Так, например, степень очистки воздуха от размолотой глины, содержащей 49 мас. % частиц, скорость витания которых ниже 1 см/с, составляет 94%.

Осевшие частицы пыли в нижнем конусе скруббера насосом 9 откачиваются в виде шликера в стержневой смеситель ШЛ-313 для увлажнения активированной пыли, подаваемой из планетарной мельницы ШЛ-312, и сырья, поступающего из агрегата ШЛ-302.

После остановки системы очистки дымовых газов возможно осаждение частиц пыли в нижнем конусе скруббера. Для размыва осадка в нижнем конусе скруббера предусмотрен барботаж струями воды, подаваемыми насосом через трехходовой кран с электроприводом. При сушке сырья в агрегате ШЛ-302 из глины испаряется до 15% влаги и уносится с дымом. Часть влаги конденсируется в дымососе и остается в скруббере. Рабочий уровень воды в скруббере поддерживается благодаря переливной трубе 10, через которую излишки воды сливаются. 

 

Технические характеристики скруббера ШЛ-316

Объем очищаемых газов, тыс. м3/ч, до                                     20

Расход водопроводной воды в смену м3, до                            1

Суммарная мощность

установленных двигателей, кВт, до                                          35

Габаритные размеры, мм, не более:

длина                                                                                                                  3000

ширина                                                                                                              1600

высота                                                                                                                7200

Масса (сухая), кг, не более                                                                          4000

Применение циклона ШЛ-З10.06 и скруббера ШЛ-315 в технологической линии подготовки пресс-порошка ШЛ-310 комплекса ШЛ-300 позволяет не только использовать бросовые, с традиционной точки зрения, отходы производства кирпича методом полусухого прессования с повышением его прочности, но и повысить экологическую безопасность кирпичного производства, так как двукратная очистка дымовых газов в сочетании с мокрой очисткой обеспечивает снижение вредных, выбросов почти в 100 раз и получение степени очистки газов не менее 99% [4]. 

4.2 Основные типы современных  аппаратов для улавливания пыли

Аппараты, применяемые для очистки воздуха от пыли, подразделяются на два основных вида: воздушные фильтры и пылеуловители. Такое разделение оборудования несколько условно, но позволяет довольно четко обозначить область его применения. Воздушные фильтры служат для очистки наружного воздуха, подаваемого в производственные помещения, пылеуловители – для очистки воздуха, удаляемого системами аспирации, от пыли перед выбросом его в атмосферу.

Современная техника пылеулавливания позволяет добиться практически полного осаждения пыли. Однако следует иметь в виду, что с увеличением эффективности пылеулавливающей установки возрастают затраты на очистку воздуха. Требования к очистке вентиляционных выбросов устанавливаются в зависимости от степени вредности выбрасываемой пыли и экономических соображений.

Эффективность пылеосаждения определяется, прежде всего, величиной осаждаемых частиц. Чем крупнее пыль, содержащаяся в запыленном воздухе, тем легче ее осадить, применив даже простейшие аппараты. Кроме того, на

38

эффективность пылеулавливания влияют и другие свойства пыли: слипаемость, влажность, удельный вес, геометрическая форма пылинок и др. Учесть столь многочисленные факторы при расчете эффективности пылеуловителей – задача чрезвычайно сложная. В конструкциях всех известных аппаратов используются немногочисленные принципы осаждения пылевых частиц. Пылевые частицы могут выделяться из воздушного потока под действием гравитационных сил. Эти силы невелики, поэтому пылеуловители, основанные на использовании этих сил, не могут удовлетворить современным требованиям, предъявляемым к очистке газов. Широкое применение нашли пылеуловители, основанные на действии инерционных и электрических сил, а также пылеулавливание с помощью фильтрации запыленного воздуха через пористые материалы и осаждения пыли на смоченные поверхности.

Силы молекулярной диффузии при выделении частиц из воздуха проявляются в большей мере при уменьшении их крупности. При размере частиц d£ 0,2 мкм молекулярная диффузия является основным фактором, определяющим их осаждение. Турбулентная диффузия оказывает большое влияние на осаждение частиц размером до 30 мкм. Такие частицы полностью увлекаются турбулентными пульсациями. Поэтому при диффузионном осаждении частиц силы инерции играют важную роль, а в практике обеспыливания запыленного воздуха являются определяющими.

Инерционное отделение частиц в криволинейных воздушных потоках происходит под действием центробежной силы.

Инерционное отделение частиц в прямолинейных потоках происходит при обтекании препятствий. Осаждение пылевых частиц в этом случае обусловливается отклонением воздушных потоков при соприкосновении с перфорированными поверхностями, волокнами, каплями жидкости и т. п. Эффективность осаждения определяется соотношением числа частиц, соударяющихся с препятствием, с числом частиц, которые пересекли бы

39

контур препятствия, если бы последнее не отклоняло воздушный поток. Выделение частиц объясняется торможением потока, несущего частицы, вблизи передней критической точки обтекания - точки застоя, образующейся у препятствия. Скорость частиц замедляется, они теряют инерцию и в результате действия поперечных составляющих скорости потока выносятся параллельно поверхности.

Осаждение частиц на препятствии происходит в случае их соприкосновения. Эффект осаждения существенно увеличивается, когда размеры частиц соизмеримы с размерами препятствия. В высокоэффективных матерчатых и нетканых пылеуловителях диаметр волокон является величиной одного порядка с размерами улавливаемых частиц. Это не относится к крупным частицам, которые в этом случае улавливаются как ситом.

Существенное влияние на осаждение частиц оказывает способность их к смачиванию. Если частицы плохо смачиваются, то поверхность жидкости около частицы приобретает вогнутую форму, т.е. силы поверхностного натяжения жидкости препятствуют погружению в нее частицы. Для снижения сил поверхностного натяжения воды и улучшения смачивания вводят специальные вещества – ингибиторы. Смачиваемость пылевых частиц уменьшается с уменьшением их крупности. Даже такой гидрофильный минерал, как кварц, в виде порошка трудно смачивается водой. Независимо от вида материала частицы менее 5 мкм относятся к несмачиваемым.

Пленками воды в мокрых пылеуловителях удерживаются частицы, движение которых характеризуется значением Re >5. Частицы пыли, погружающиеся в пленку воды на глубину, меньшую своего радиуса, при плохом смачивании водой могут быть снова вынесены воздушным потоком. При значении Re > 1000 и толщине пленки воды менее 10 диаметров частиц возможен отскок частиц от твердой поверхности, покрытой водяной пленкой, и их унос воздушным потоком [1].

40

Осаждение частиц пыли в пористых слоях происходит в результате одновременного действия всех рассмотренных механизмов пылеосаждения. Теория фильтрации в пористых слоях разработана недостаточно полно, так как учесть многочисленные факторы, влияющие на осаждение пыли, - задача чрезвычайно трудная. Расчет эффективности пылеуловителей производится главным образом на основе опытных данных.

Методы обеспыливания с помощью звуковых генераторов требуют дальнейших исследований. Существенным недостатком акустических методов обеспыливания являются значительная стоимость оборудования и большие эксплуатационные издержки. В нашей стране эти методы пока не нашли широкого применения и в настоящей работе не рассматриваются.

Выбор метода очистки и пылеуловителя в основном зависит от дисперсного состава и свойств пыли, а также требований, предъявляемых к полноте осаждения частиц. В зависимости от размеров эффективно улавливаемых частиц пыли пылеуловители подразделяются на пять классов

Системы аспирации дымовых и леточных газов производства карбида кальция

Широко применяемые в строительстве и при реконструкции инженерных систем маний и сооружений процессы газопламенной резки и сварки металлов основаны на использовании ацетилена, для получения которого требуется значительное количество карбида кальция.

Технологический процесс производства карбида кальция состоит из следующих стадий: подготовка, транспортировка и хранение сырья; приготовление и транспортировка шихты; получение карбида кальция; охлаждение, кристаллизация и упаковка карбида кальция; очистка реакционного газа; очистка дымовых газов; утилизация реакционного газа с получением пара.

Обожженная известь из известково-обжигательных печей по ленточному транспортеру поступает в двухситовой грохот, где происходит

41

рассев ее на три фракции: 0-20 мм, 20-80 мм и свыше 80 мм. Известь грануляции с размерами свыше 80 мм из грохота поступает на доработку, дробится до 80 мм и поступает в бункер, где хранится фракция с размерами 20-80 мм. При необходимости фракция 20-80 мм дозируется лотковыми электровибраторами. Дозировка шихты производится автоматически весами-дозаторами: на 100 кг извести подается 670-800 кг кокса. Процесс образования карбида кальция осуществляется в карбидной электрической печи с рядовым расположением электродов. Ванна печи имеет вид прямоугольника с закругленными краями. Именно она является одним из основных источников пылевыделения. Над ванной печи установлен зонт, из которого пылегазовая смесь отсасывается и направляется в дымовую трубу.

Другим источником пылевыделения является летка, по которой происходит слив карбида кальция. Слив полученного карбида кальция из печи осуществляется периодически: при нагрузке на печь свыше 28 МВт производится не менее трех сливов в час с интервалами не более 10 мин. По окончании слива течка забивается глиняной пробкой вручную. Дымовые газы, образующиеся при сливе карбида кальция из летки печи, отсасываются дымососами и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.