ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА В СКРУББЕРЕ ВЕНТУРИ Коновалов В.С.,Ульянов В.М.

Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е.Алексеева


Номер: 12-1
Год: 2016
Страницы: 107-112
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

эффективность очистки, пыль ПВХ, скруббер Вентури, the effectiveness of cleaning, the PVC-dust, the Venturi scrubber

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Исследована эффективность очистки воздуха от пыли ПВХ в экспериментальном скруббере Вентури в условиях орошения чистой и загрязнённой пылью водой. В результате установлена удовлетворительная сходимость данных экспериментов с расчетами по известной зависимости степени очистки в функции плотности орошения и критерия Стокса. Получены также данные по влиянию накопления пыли в орошающей воде на эффективность очистки воздуха. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании новых и реконструкции действующих производств ПВХ.

Текст научной статьи

В производствах суспензионного поливинилхлорида (ПВХ) продукт из реакционной воды выделяется на стадиях центрифугирования и сушки. На стадии конвективной сушки концентрация пыли в отработанном воздухе после циклонов составляет 1 - 1,2 г/м3. Перед выбросом воздуха в атмосферу требуется дополнительная очистка его от пылевых фракций продукта до санитарной нормы 6 мг/м3. То есть устанавливаемое дополнительное оборудование должно обеспечивать эффективность очистки запылённого воздуха величиной не менее 99,5%. Такую степень очистки обеспечивают скрубберы Вентури, которые в случае реализации схемы орошения водой по циркуляционной схеме и возврата загрязнённых вод на центрифугу могут обеспечить совмещение санитарной и технологической очистки воздуха от пыли ПВХ. В связи с этим представляет интерес проведение исследований эффективности очистки воздуха, запылённого мелкими фракциями ПВХ, в скруббере Вентури и установление величины предельной концентрации продукта в орошающей воде. Исследование проводили на экспериментальном образце скруббера Вентури, конструкция которого показана на рис. 1. Рис. 1. Экспериментальный скруббер Вентури: 1 - входной патрубок; 2 - конфузор; 3 - горловина; 4 - диффузор; 5 - опора; 6 - царга; 7 - прямоточный циклонный каплеуловитель; 8 - форсунка Скруббер оснащен сменной горловиной 3, которая крепится шпильками между фланцами конфузора 2 и диффузора 4. Орошение водой осуществляется с помощью центробежной форсунки 8. К диффузору 4 на фланцах посредством царги 6 прикреплен прямоточный циклонный пылеуловитель 7. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 2. Рис. 2. Схема экспериментальной установки: 1 - питатель; 2 - смеситель; 3 - форсунка; 4 - труба Вентури; 5 - каплеуловитель; 6 - поворотный желоб; 7 - мерная емкость; 8 - сливная емкость;9 - вентилятор; 10 - насос; М1, М2 - дифференциальные манометры;М3 - манометр; Р1 - измерительная диафрагма; Р2 - ротаметр; K1 - K4 - краны; В1 - вентиль Установка состоит из трубы Вентури 4 с вводом жидкости через форсунку 3, установленную в конфузоре. Аппарат работает под разрежением, создаваемым центробежным вентилятором 9. Расход воздуха в скруббере регулируется шаровым краном K1 и измеряется при помощи диафрагмы Р1, установленной в трубе перед вентилятором. Перепад давления на диафрагме Р1 и гидравлическое сопротивление скруббера Вентури измеряются U-образными дифференциальными манометрами М1 и М2. Для орошения скруббера Вентури используется вода, подаваемая регулируемым шестеренчатым насосом 10; расход воды измеряется ротаметром Р2. Давление воды на входе в форсунку контролируется манометром М3. При работе по схеме с рециркуляцией орошающей воды кран К3 и вентиль В1 закрываются и открывается вентиль К4. Подача дисперсного материала в поток воздуха на входе в трубу Вентури осуществляется тарельчатым питателем 1 в трубопровод-смеситель 2. Дисперсный материал смешивается с потоком воздуха, образующийся запыленный воздушный поток поступает в трубу Вентури 4, в которой происходит осаждение частиц пыли на каплях воды, распыляемой форсункой 3. Капли воды с уловленными частицами отделяются от воздушного потока в прямоточном циклонном каплеуловителе 5; суспензия сливается в сливную емкость 8, а очищенный воздух вентилятором 9 выбрасывается в атмосферу. Объем суспензии на выходе из скруббера за время подачи пыли измеряется с помощью мерной емкости 7. Направление потока суспензии в сливную или мерную емкость производится поворотным желобом 6. Опорожнение емкостей обеспечивается кранами K2 и K3. В качестве исследуемого материала были использованы пробы пылевидного ПВХ, отобранные после циклона промышленной установки сушки. Средний размер частиц пыли в пробах составлял 5 - 8 мкм, плотность частиц пыли - 1160 кг/м3. Исследование проводили при установке в скруббере Вентури горловин диаметром 40 и 50 мм и форсунок с отверстиями сопла 3 и 3,8 мм. Входные параметры изменяли в следующих диапазонах: скорость воздуха в горловине скруббера от 45 до 65 м/с; концентрация пыли во входящем потоке воздуха от 1 до 8 г/м3; расход орошающей воды от 55 до 300 л/ч, что соответствовало объемной плотности орошения от 0,12 до 0,64 л/м3. Диапазон скоростей выбран с таким расчетом, чтобы сопротивление скруббера не превышало 3 кПа. Концентрацию пыли во входящем потоке воздуха определяли по величине подачи пыли питателем и расходу воздуха. Концентрацию пыли в выходящем потоке рассчитывали по концентрации пыли в орошающей жидкости в мерной емкости и времени опыта. Концентрацию пыли в орошающей воде определяли путем отбора проб из мерной емкости и фильтрованием их через бумажные фильтры на вакуум-фильтровальной установке с последующей сушкой фильтров с осадками пыли до постоянного веса. Опыты по определению эффективности пылеулавливания проведены с постоянными скоростями воздуха в горловине при переменных плотностях орошения (объемный расход воды на орошение, объемный расход воздуха). Результаты опытов приведены на рис. 3. Из графиков видно, что эффективность экспоненциально возрастает и при значениях и достигает величин , что достаточно для обеспечения концентрации пыли ПВХ в газовых выбросах не выше предельно допустимой концентрации. Максимальная степень очистки воздуха от пыли ПВХ () достигается при значениях м/с и . Следует отметить, что при высоких значениях плотности орошения влияние скорости воздуха в горловине скруббера на степень очистки проявляется в меньшей степени. Рис. 3. Влияние плотности орошения на степень очистки воздуха от пыли ПВХ при скоростях воздуха в горловине (м/с): 1 - 45; 2 - 55; 3 - 65 Аналитическая аппроксимация полученных графических зависимостей приводит к известной формуле [1, 81] (1) где коэффициент, зависящий от длины горловины; плотность орошения (удельный расход орошающей жидкости), л/м3; критерий Стокса; средний (медианный) размер частиц, м; плотность частиц пыли, кг/м3; вязкость газа, ; диаметр капли, м. Диаметр капли принимали расчётной величиной, используя формулу Л.А. Витман с авт. [2, 274]: (2) где диаметр сопла, м; коэффициент расхода сопла; угол раскрытия сопла; критерий Рейнольдса; расход жидкости через форсунку, м3/с; плотность и вязкость жидкости (воды), кг/м3, . Отклонение результатов расчёта эффективности по формуле (1) от опытных данных не превышает 7%. Исследовано влияние загрязнения орошающей воды на эффективность очистки запыленного воздуха в скруббере Вентури. Опыты проводили при фиксированных значениях скорости газа и плотности орошения. Концентрацию пыли в подаваемом на очистку воздухе поддерживали в диапазоне от 1 до 1, 2 г/м3. Концентрацию ПВХ в орошающей воде постепенно повышали до максимальной величины 6%. Результаты опытов при значениях параметров м/с и приведены на рис. 4. Рис. 4. Зависимость степени очистки воздуха в скруббере Вентури от концентрации твердой фазы в орошающей воде Из опытной кривой видно, что эффективность очистки газа в аппарате снижается при увеличении концентрации твердой фазы в воде, но остается в пределах приемлемых значений до концентрации . При таких значениях концентраций можно использовать в промышленности рециркуляцию орошающей жидкости с промежуточным её осветлением и выделением уловленного продукта.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.