Технические науки/2. Механика
Аспирант
Агарков А.М.,
студент
Краснов В.В., студент Локтионов И.С.
Белгородский
государственный технологический
университет им. В.Г. Шухова, Россия
Общие рекомендации по проектированию систем
аспирации с принудительной рециркуляцией
Основным показателем, обуславливающим целесообразность замены обычной аспирационной системы на АС с принудительной рециркуляцией, является уровень пылевых выбросов, который зависит как от объёмов, удаляемого из системы воздуха, так и от степени его очистки
При равнозначных эффективностях очистки применение рециркуляционных систем однозначно оправдано в тех случаях, когда доминирующей составляющей объёмов аспирации являются объёмы эжектируемого воздуха. Что на практике наблюдается у значительного числа АС перегрузочных узлов и особенно при аспирации дробильно-измельчительного оборудования, обладающего значительной вентилирующей способностью (дезинтеграторы, молотковые дробилки).
Повышенные объёмы эжектируемого воздуха имеют место.
1. При больших высотах (более 1,5 м) перегрузки сыпучего материала и особенно при вертикальном расположении перегрузочного желоба.
2. При завышенном поперечном сечении перегрузочного желоба. Необоснованное с аэродинамической точки зрения увеличение сечения желоба на практике диктуется необходимостью предотвращения его забивания перегружаемым материалом. Что наиболее часто наблюдается при переработке крупнокускового минерального сырья (гранит, железная руда, известняк, уголь и т.п.)
3. При низком гидравлическом сопротивлении верхнего укрытия, обуславливаемом сложностью герметизации последнего в производственных условиях. При площади неплотностей верхнего укрытия до 1,4Sж и любом типе воздушного затвора величина гидравлического сопротивления тракта "верхнее укрытие- жёлоб- нижнее укрытие" рециркуляционной системы всегда будет выше аналогичного параметра обычной АС.
4. При повышении степени герметизации нижнего укрытия, что влечёт за собой снижение расхода воздуха, просасываемого через его неплотности.
Снижение объёмов аспирации Qа, а следовательно и энергоемкости системы будет иметь место при росте величины Dx. Однако не следует пренебрегать и отрицательными значениями Dx, т.к. проигрыш, связанный с некоторым ростом Qа, может быть значительно компенсирован величиной падения объёмов выбросов за счет рециркуляции.
Естественно, что окончательно-обоснованное решение может быть принято, только после провидения сравнительных расчётов аэродинамических параметров рециркуляционной и обычной систем аспирации.
Тип применяемого воздушного затвора обуславливается величиной относительного расхода рециркуляционнго воздуха q. При q = 0,6…0,85 наиболее целесообразно использовать однощелевой затвор, а при q = 0,25…0,5 – двухщелевой. Однако необходимо помнить, что двухщелевой затвор может устанавливаться только на вертикальных участках перегрузочного жёлоба.
С аэродинамической точки зрения, наиболее оптимальным местом установки воздушного затвора является участок стыковки верхнего укрытия с перегрузочным жёлобом, при этом необходимо предусмотреть меры, препятствующие засорению щелей воздушного затвора перегружаемым материалом, а также смотровые люки.
Скорость течения воздуха в рециркуляционном канале должна исключать возможность гравитационного осаждения пыли, а проточная часть распределителя рециркуляционного потока – обеспечивать равномерность скоростей по длине щелей затвора.
В качестве пылеуловителя АС с принудительной рециркуляцией могут использоваться как традиционные циклоны, так и разработанные конструкции пылеконцентратов.
Применение циклонов будет экономически оправданным в двух случаях.
1. Циклон располагается во всасывающей магистрали системы, т.к. используемый вентилятор не приемлем при эксплуатации на запыленном воздухе.
2. Циклон установлен в линии выброса системы. В данном случае достигается более высокая эффективность очистки за счёт уменьшения типоразмера аппарата. Однако указанного эффекта можно достичь лишь при значительных объемах рециркуляционного воздуха (Qр>0,5Qа).
Использование пылеконцентраторов в качестве в качестве пылеуловителей системы целесообразно при Qр< 0,5Qа и возможности их эксплуатации в напорном режиме.
Выбор между двухступенчатым (ДПК) и противоточным (ППК) пылеконцентраторами обуславливается:
– величиной отношения объёмов рециркуляции к объёмам аспирации;
– необходимостью очистки рециркуляционного воздуха;
– требуемой степенью очистки удаляемого из системы воздуха;
– гидравлическим сопротивлением аппарата;
– экономическими соображениями.
ДПК рассчитан на эксплуатацию в АС при объёмах рециркуляции 0,3…0,5 от Qа, для ППК аналогичный диапазон шире (0…0,5), однако необходимо помнить, что разработанная методика расчёта эффективности ППК справедлива только во второй половине (0,25…0,5) указанного диапазона.
Необходимость в очистке воздуха, подаваемого по линии рециркуляции в перегрузочный желоб, возникает в тех случаях, когда нельзя пренебречь влиянием запылённости рециркуляционного потока на концентрацию пыли в аспирируемом воздухе.
С точки зрения эффективности пылеулавливания, двухступенчатая схема очистки ДПК существенно превосходит одноступенчатую ППК, но и требует более высокого уровня энергозатрат, обусловленного повышенным гидравлическим сопротивлением.
В общем случае экономический эффект от внедрения АС с принудительной рециркуляцией может быть получен за счёт сокращения затрат на электроэнергию, обусловленных снижением энергоёмкости системы, а также улучшения экологической обстановки, в следствии снижения пылевого выброса в атмосферу промплощадок.
Соотношение затрат на внедрение рециркуляционной и обычной АС в каждом конкретном случае может быть различным.
Так, при одноступенчатой схеме очистки стоимость АС с принудительной рециркуляцией будет несколько выше, что объясняется наличием линии рециркуляции. При двухступенчатой схеме, затраты на внедрение рециркуляционной системы будут ниже за счет уменьшения типоразмера пылеуловителя второй ступени, т.к. его производительность соответствует не объёмам аспирации (как у обычной АС), а объёмам выбросов.
Учитывая, что в качестве второй ступени используется, как правило, рукавный фильтр, можно утверждать и о снижении эксплуатационных затрат, связанных с периодической заменой фильтрующих элементов и расходом сжатого воздуха на регенерацию.
Реконструкция существующих традиционных АС не требует больших капитальных вложений и может быть выполнена непосредственно силами самого предприятия.