РАЗДЕЛ 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ГАЗООЧИСТКИ
2.1. Методология теоретических исследований
В промышленности для очистки газов от пыли широко используются различные
конструкции аппаратов сухого и мокрого пылеулавливания. Наиболее широкое
применение получили циклоны. Эти аппараты просты по конструкции и обеспечивают
достаточно высокую степень очистки газов, однако в ряде случаев их применение
становится малоэффективными:
при улавливании мелкодисперсной пыли ( d < 10 мкм);
при улавливании слипающейся пыли;
при недостаточном напоре очищаемого газа.
Нами разработаны конструкции пылеуловителей, которые в известной степени лишены
указанных недостатков.
2.2. Стохастическая модель сепарации запыленного закрученного течения в
циклонно-ротационном пылеуловителе
Стохастическая модель - математическая модель процесса, учитывающая факторы
случайной природы.
Опыт исследований при решении экологических задач показывает, что специфика
исходных данных, как правило, такова, что исследователь находится в условиях
неопределенности. Черты этой неопределенности заключаются в том, что основным
вопросом при решении проблемы оценки экологического состояния является выбор
параметров и критериев оценивания. При этом они характеризуются значительным
разнообразием и разнокачественностью, что приводит к несравнимости оцениваемых
объектов. Отсутствует объективная шкала измерений оценок по отдельным
критериям, а сами критерии могут измеряться по различным квалиметрическим
шкалам.
Случайный процесс, протекающий в системе, называется марковским, если для
любого момента времени вероятностные характеристики процесса в будущем зависят
только от его состояния в данный момент и не зависят от того, когда и как
система пришла в это состояние. В случае стохастического управления,
управляемые процессы являются случайными (стохастическими) [80-83].
Циклонно-ротационный пылеуловитель (ЦРП) получил своё название благодаря тому,
что в нём воплощен принцип двухступенчатого разделения неоднородных пылегазовых
систем в центробежном поле. Сначала в первой ступени, работающей по принципу
циклона, а затем во второй, - работающей по принципу ротационного
пылеуловителя.
Циклонно-ротационный пылеуловитель рис.2.1. состоит из цилиндра 4, соединенного
с конусом 2. Внутри по оси цилиндра закреплена укороченная, не выходящая за
пределы аппарата, центральная труба 9, к верхнему срезу которой примыкает ротор
с лопастями 6, приводимый во вращение электродвигателем 5. К верхней части
центральной трубы жестко прикреплена горизонтальная конусная перегородка 8,
разделяющая аппарат на две ступени. Между конусной перегородкой и внутренней
стенкой корпуса аппарата предусмотрен коаксиальный зазор для прохода пыли и
стока жидкости с верхней ступени. К первой (нижней) ступени аппарата
тангенциально присоединен штуцер 3 для ввода запылённого газа. Вывод очищенного
газа осуществляется через штуцер 7, который тангенциально закреплён на боковой
поверхности второй (верхней) ступени, в плоскости вращения ротора. В нижней
части аппарата имеется штуцер 1, входящий в сливной бак-отстойник 12,
оборудованный насосом 11 и трубопроводом 10.
Рис. 2.1. Схема циклонно-ротационного пылеуловителя:
1-патрубок для удаления пыли; 2-конус; 3, 7-патрубки для входа и выхода газа;
4-цилиндр; 5-электродвигатель; 6-лопастное колесо; 8-конусная перегородка;
9-центральная труба; 10-труба для подачи воды; 11-насос; 12-отстойник.
2.3. Орошение закрученных течений
Принцип работы циклонно-ротационного пылеуловитель заключается в следующем.
Загрязнённый газ по штуцеру 3 поступает в первую ступень аппарата. Благодаря
тангенциальному подводу, газ приобретает вращательное движение и перемещается в
аппарате по винтовой траектории сверху вниз. Под действием центробежной силы
наиболее крупные частицы пыли отбрасываются к периферии аппарата, ударяются о
смоченную поверхность и таким образом выводятся из газового потока. С помощью
жидкости, поступающей с верхней ступени, частицы пыли смываются со стенок
аппарата и по штуцеру 1 поступают в сливной бак, одновременно выполняющий, роль
гидрозатвора и шламоотстойника. После очистки в первой ступени газовый поток по
центральной трубе 9 направляется во вторую (верхнюю) ступень. Здесь он попадает
в плоскость вращающегося ротора 6. Сюда же из сливного бака 12 насосом 11
подаётся жидкость, которая смешивается с газовым потоком и в распылённом
состоянии с большой скоростью выбрасывается из каналов ротора. В движущемся с
большой скоростью потоке газов вследствие турбулентности происходит интенсивное
движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и коагуляция за счет
улавливания их каплями и укрупнения капель. При вращении ротора со скоростью
2500 об/мин, жидкость дробится на капли размером около 10 мкм, а если скорость
вращения превышает 3000 об/мин, то средний размер капель составляет 6 мкм.
[50]. Смоченные частицы пыли, выходя из сопел ротора, ударяются о стенку
аппарата, теряют скорость и выводятся из потока. Жидкость смывает пылевые
частицы со стенок цилиндра второй ступени, а затем со стенок первой ступени и
попадает в сливной бак. Очищенный газ выводится из аппарата через штуцер 7, а
пыль осаждается в баке.
В ЦРП эффективно осуществляются:
• абсорбционные процессы очистки вентиляционных выбросов от вредных газов (SO2,
CO2, NO2, HCl, H2 S и др.);
• технологические процессы взаимодействия газа и жидкости;
• мокрое улавливание тонкодисперсной пыли и аэрозоля;
• охлаждение (нагрев), увлажнение (осушка) газа жидкостью.
• ЦРП может использоваться на различных предприятиях в качестве абсорберов -
пылеуловителей, эффективно улавливая газообразные приме
- Київ+380960830922