Выбор направления исследования

С целью выбора направления исследований по повышению

эффективности работы действующих рукавных фильтров на металлургических

предприятиях Восточно-Казахстанской области изучено состояние

теоретических разработок по очистке газов от пыли методом фильтрации.

На сегодняшний день наиболее полно разработаны основные положения

теории фильтрации газов применительно к волокнистым фильтрам,

обеспечивающие удовлетворительную сходимость с экспериментальными

данными [84]. Рассматриваемые данной теорией примеры улавливания

пылевых частиц применимы на практике в основном к весьма малым

концентрациям пыли в газах и высокой ее дисперсности [85].

Для расчета эффективности волокнистых фильтров применяют метод

изолированного волокна, заключающийся в том, что определяют степень

улавливания пыли за счет различных эффектов отдельным волокном, а затем

переходят к рассмотрению эффективности улавливания одно-и многорядным

фильтром. При этом принимают, что фильтр состоит из одинаковых,

равномерно и перпендикулярно потоку газов расположенных цилиндрических

волокон, расстояние между которыми в 10-100 раз превышает размеры

улавливаемых частиц [86-87].

Основными факторами, обеспечивающими осаждение пыли в

волокнистых фильтрах, являются: инерционный эффект, эффект зацепления и

касания, седиментация, диффузия и электростатический эффект [88-90]. При

этом эффективность каждого вида осаждения оценивается величиной

соответствующего параметра, а общая эффективность улавливания частиц в

фильтра является функцией этих параметров [91].

При улавливании пыли тканевыми регенирируемыми фильтрами

материал служит лишь основой для образования автофильтрующего слоя [92].

В данном случае действуют те же факторы осаждения пыли, что и в

волокнистых фильтрах, однако, вследствие введения дополнительных факторов

(способа и режима регенерации, формы и размеров фильтровальных

элементов), улавливание пыли матерчатыми фильтрами не поддается

математической обработке на основании теоретических положений [41, с. 51].

Указанное обусловливает необходимость опытного подбора фильтровальных

материалов и экспериментальной проверки эффективности улавливания ими

пылей.

Применяемые в рукавных фильтрах материалы, как правило имеют

размер пор в сотни и тысячу раз больше диаметра частиц пыли [86, с. 26]. Это

объясняет причину низкой эффективности их улавливания фильтровальными

материалами в незапыленном состоянии.

После осаждения частиц пыли на волокнах происходит перекрытие

отверстий между ними пылевыми сводами со значительным уменьшением

размеров пор. Что обеспечивает повышение эффективности работы фильтра. С

накоплением автофильтрующего слоя пыли на материале, улавливание вновь

поступающих частиц происходит в основном поверхностным слоем пыли [93].

При этом эффективность улавливания зависит от сочетания свойств

фильтровального материала и пыли [94], оказывающих также решающее

влияние на гидравлическое сопротивление фильтра [93, с. 78].

В процессе фильтрации происходит уплотнение пыли в порах материала

и увеличение слоя пыли на его поверхности, что приводит к росту

сопротивления движению газа через фильтр. Для сохранения

производительности фильтра по газу фильтровальный материал необходимо

регенерировать. Процесс регенерации, снижая гидравлическое сопротивление,

приводит к временному ухудшению степени очистки газов от пыли. Поэтому

при регенерации фильтровального материала, с целью постоянного

обеспечения высокой эффективности улавливания пыли, следует стремиться к

меньшим нарушениям слоя пыли внутри материала и полному удалению ее с

поверхности материала.

При моделировании процесса фильтрации и регенерации материала на

лабораторной установке затруднительно получить количественные и

качественные показатели аналогичные заводским, т.к. практический

невозможно приготовить газы и пыли с заданным химическим и фракционным

составом, пористостью, формой частиц и др., а также подобрать интенсивность

регенерации, компенсировав при этом влияние формы и размеров рукавов [95].

Это вынуждает проводить испытания в промышленных условиях для

получения характеристик гидравлических, пылеулавливающих и

эксплуатационных свойств фильтровальных материалов. Потребность в

эффективном улавливании пыли в системах фильтрации горячих газов

существует по всему миру. За последние десять лет законы о выбросах в

промышленно развитых странах стали гораздо более строгими, и в

развивающихся странах значение защиты окружающей среды быстро растет

[96]. Однако, проведение промышленных испытаний связано со значительными

материальными затратами, не всегда дающих положительный эффект.

Указанное обусловливает необходимость создания математической

модели фильтрации на основании результатов опытно-промышленных

испытаний различных по свойствам фильтровальных материалов с целью

определения их параметров, обеспечивающих оптимальные показатели

фильтрации газов основных переделов металлургических предприятий.

Решение данной задачи применительно к условиям очистки

технологических газов является одним из этапов нестоящей диссертационной

работы. Одновременно было изучено влияние физико-химических свойств

пылей на эффективность пылеулавливания в рукавных фильтрах.

Выводы по разделу 1

1. Улавливание пылей цветной металлургии имеет огромное значение

с экологической и экономической точек зрения ввиду большого количества

выбросов порядка 4000 т/год и значительного в них содержания ценных

компонентов (Pb, Zn, Cu, Fe и т.д.).

2. Вклад в загрязнение атмосферы г. Усть-Каменогорска крупными

предприятиями оказался незначительным. Концентрации диоксида серы

составили 0, 13ч0, 38, диоксида азота 0, 19ч0, 44, пыли 0, 03ч0, 22 долей ПДК.

Следовательно, влияние основных источников выбросов предприятий

находится в пределах установленных нормативов. Однако в городе

наблюдается неблагоприятная обстановка по наличию в атмосфере диоксида

азота с превышением до 2, 35 долей ПДКм.р. Высокую загрязненность

обусловливают прочие загрязнители – автотранспорт, мелкие предприятия и

индивидуальная жилая застройка с печным отоплением [10, с. 24].

3. Для достижения санитарных норм состояния атмосферы города

необходимо разработать кардинальные меры по регулированию движения

автотранспорта по основным магистралям и по контролю за их выбросами,

более активно внедрять экологичный общественный транспорт (троллейбусы и

трамваи). Использование общественного транспорта позволит сократить

интенсивность движения и выбросы от личных автотранспортных средств.

Необходимо разработать комплексную государственную программу по

переводу частного жилого сектора на централизованное отопление. Это

позволит осуществлять выбросы вредных веществ через один организованный

источник большой высоты, что будет способствовать равномерному

рассеиванию вредных веществ на большие расстояния. Также, учитывая

оснащенность ТЭЦ современными системами пылеулавливания, перевод

позволит снизить выбросы вредных веществ в атмосферу (приложение А).

4. Анализ технологических процессов при производстве цветных

металлов показывает, что образование высокотоксичных возгонов происходит

при пирометаллургических процессах, широко применяемых в металлургии.

5. Тонкая очистка технологических и вентиляционных газов на

предприятиях в основном производится в рукавных фильтрах различной

конструкции. При этом значительную долю в эксплуатационных расходах на

очистку газов в рукавных фильтрах занимают затраты на фильтровальный

материал (порядка 30 %).

6. Исследования в лабораторных условиях фильтровальных

материалов не позволяют получить достаточно надежные данные для выбора

оптимальных образцов этих материалов и выдачи рекомендаций для их

практического использования ввиду отсутствия оптимальных методик.

С целью исключения или ограничения проведения промышленных

испытаний каждого нового образца фильтровального материала необходима

разработка математической модели фильтрации.

Приведенные данные и выводы послужили основанием для проведения

исследований в области матерчатой очистки технологических газов с целью

повышения эффективности работы газоочистных аппаратов без значительных

капиталовложений.