Эффективность очистки и гидравлическое сопротивление струйно-фильтрационного пылеуловителя

Цель настоящего исследования – разработка методики расчета гидравлического сопротивления и эффективности очистки запыленных газов струйно-фильтрационным пылеуловителем на основе экспериментальных данных. Названный пылеуловитель применяется для очистки запыленных газовых потоков высокой концентрации путем двухступенчатой очистки. На первой ступени в целях максимального снижения пылевой нагрузки происходит осаждение пылевых частиц под действием инерционных сил, возникающих за счет резкого торможения струи запыленного газа. На второй ступени обеспечивается высокоэффективная очистка потока на уровне 98–99 % и более за счет процесса фильтрования через насыпной зернистый слой. Проведены экспериментальные исследования влияния скорости струи, конструктивных размеров сопла и его расстояния до входа в бункер, размеров и плотности пылевых частиц, запыленности газового потока и свойств пыли на гидравлическое сопротивление и эффективность очистки струйной и фильтрующей частей пылеуловителя. Установлено, что наиболее существенное влияние на рост гидравлического сопротивления и эффективности очистки струйной части оказывают скоростной напор струи, угол сходимости сопла и форма аэроканала. Определены оптимальные пределы скорости струи, размеры конструктивных элементов пылеуловителя, которые позволяют обеспечить эффективность очистки пылегазового потока струйной частью не менее чем на 80 %. Разработаны методы расчета гидравлического сопротивления струйной части пылеуловителя на основе коэффициентов местного сопротивления, конфузора, отвода и аэроканала в зависимости от плотности очищаемого газа и средней скорости потока в аэроканале. Определено гидравлическое сопротивление чистой зернистой фильтрующей перегородки, а также при накоплении в ней пылевого осадка. На основе закона улавливания частиц однородным фильтром применительно к зернистым слоям разработан метод расчета поверхности и толщины фильтрующего слоя и продолжительности межрегенерационного цикла фильтрования.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

1. Trevor S., George C. Filters and Filtration Handbook. (Sixth Edition). Philadelphia: Elsevier Ltd, 2015. 444 р.

2. Coulson J.M., Richardson J.F. Chemical engineering. Vol. 2. Particle Technology and Separation Processes. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2002. 1183 p.

3. Peukert W., Wadenpohl C. Industrial separation of fine particles with difficult dust properties // Powder Technology. 2001. Vol. 118. Issue 1. P. 136–148. https://doi.org/10.1016/S0032-5910(01)- 00304-7

4. Guan L., Gu Z., Yuan Z., Yang L., Zhong W., Wu Y, et al. Numerical study on the penetration of ash particles in a three–dimensional randomly packed granular filter // Fuel. 2016. Vol. 163. Issue 1. P. 122–128. : https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.-09.056

5. Chen Y.-S., Chyou Y.-P., Li S.-C. Hot gas clean-up technology of dust particulates with a moving granular bed filter // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 74. P. 146–155. https://doi.org/ 10.1016/j.applthermaleng.2014.03.015

6. Рудыка E.А., Батурина Е.В. Анализ пылеочистного оборудования, используемого при производстве растворимых порошков // Вестник Воронежского государственного университета инженерной технологии. 2016. N 2 (68). С. 193–196. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-2-193-196

7. Подпоринов Б.Ф., Семиненко А.С. Пути повышения эффективности пылеулавливания аппаратов в системах очистки вентиляционных выбросов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.А. Шухова. 2016. N 11. С. 104–107. https://doi.org/10.12737/22434

8. Асламов А.А., Ляпустин Р.Ю., Асламова В.С. Методика расчета эффективности циклонов // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2018. Т. 1. С. 7–8.

9. Пат. 144702, Российская Федерация, МПК B01D46/30. Устройство для очистки газов от пыли / Н.М. Самохвалов, Ю.А. Зыкова, В.В. Виноградов; заявитель и патентообладатель Иркутский государственный технический университет. № 2014103084/12; заявл. 29.01.2014; опубл. 27.08.2014, Бюл. № 24. 2 с.

10. Самохвалов Н.М., Зыкова Ю.А, Виноградов В.В. Пылеуловитель струйно–фильтрационного действия // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20. N 1. С. 4–7. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2016-1-4-7

11. Асламова В.С. Расчет гидравлического сопротивления прямоточного циклона c промежуточным отбором // Известия Томского политехнического университета. 2008. Т. 313. N 4. С. 54–60.

12. Wu B.F.-C., Huang H.-T. Hydraulic resistance induced by deposition of sediment in porous medium // Journal of Hydraulic Engineering. 2000. Vol. 126. N. 7. Р. 547–551.

13. Зыкова Ю.А., Самохвалов Н.М., Виноградов В.В. Сопротивление пылевого осадка в щелевом фильтре // Известия Томского политех нического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. N 4. С. 88–96.

14. Самохвалов Н.М. Фильтрование запыленных газов насыпной зернистой средой: монография. Иркутск: Изд–во ИрГТУ, 2012. 140 с.

15. Самохвалов Н.М., Виноградов В.В., ЗыковаЮ.А. Очистка промышленных газов от пыли: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2015. 170 с.

16. Самохвалов Н.М., Скачков Е.В. Гидродинамика и эффективность улавливания пыли в зернистых фильтрах // Химическая промышленность сегодня. 2009. N 6. С. 49–56.