METHOD OF SELECTION AND CALCULATION DEVICES AIR CLEANING FROM CONDENSED AEROSOLS

Full Text

Одним из основных видов производств, в процессе функционирования которого выделяются мелкодисперсные капельные аэрозоли, является производство изделий из полимерных материалов [1-5]. При производстве изделий из полимерных материалов используется смешивание полимеров с различными добавками, в том числе с пластификаторами [1]. Пластификаторы - вещества, вводимые в полимерные материалы для придания (или повышения) эластичности и (или) пластичности при переработке и эксплуатации. Пластификаторы классифицируют обычно по химической природе и степени совместимости с полимером. Пластифицировать можно практически все полимеры, однако эффективность пластифицирующего действия, свойства пластифицирующих полимеров определяются в первую очередь химическим составом и молекулярной массой пластификатора. Использование в производственном ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ DOI: 10.17673/Vestnik.2016.02.3 15 Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 2 (23) Д.Н. Ватузов, С.М. Пуринг процессе изготовления полимеров различных добавок сопровождается выделением аэрозолей [2, 6]. Например, при производстве поливинилхлоридных изделий в качестве пластификаторов используются диоктилфталат, дибутилфталат, диоктилсебаценат и сланцевое масло. Их количество, процентное соотношение зависят от требований, предъявляемых к производимому материалу. Технологический процесс изготовления полимера происходит при повышенной температуре (120-190 °С) и сопровождается выделением тумана, состоящего из мелкодисперсных аэрозолей пластификаторов и газообразных примесей. Загрязнение воздуха производственных помещений и атмосферы аэрозолями пластификаторов, которые, испаряясь, превращаются в высокодисперсный аэрозоль и даже в молекулярную фракцию, может привести к серьезным заболеваниям. Для локализации выбросов загрязняющих веществ и недопущения их попадания в общее цеховое пространство применяется наиболее близкое размещение местных отсосов к очагам выделения вредных веществ, по возможности полное укрытие загрязняющего воздух цеха технологического оборудования. Следует отметить, что, поскольку вентиляционные выбросы имеют, как правило, более низкие концентрации, чем технологические выбросы, вопросу их очистки уделяется недостаточно внимания. Кроме того, частицы пластификаторов, попавшие в вентиляционную систему, не улавливаются и не возвращаются в производство, в то время как их количество может быть значительным, особенно при высокой производительности систем местной вытяжной вентиляции. Поэтому для повышения эффективности работы вентиляционной системы целесообразно в ее а б а б Рис. 2. Второй вариант размещения аэрозолеуловителя в системе вентиляции: а - план производственного помещения; б - схема вентсистемы В -1, В -3, П -1; 1 - местный отсос; 2 - очистное устройство; 3 - вентагрегат; 4 - теплоутилизатор (рекуператор) Рис. 1. Первый вариант размещения аэрозолеуловителя в системе вентиляции: а - план производственного помещения; б - схема вентсистемы В-1; 1 - местный отсос; 2 - очистное устройство; 3 - вентагрегат Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 2 (23) 16 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ составе предусматривать установку разработанных аэрозолеуловителей [7-14]. Для размещения аппаратов очистки можно предложить следующие две схемы (рис. 1, 2). Использование первого варианта размещения пылеуловителя позволяет очищать вентиляционные выбросы до концентраций, создающих загрязнение атмосферы на уровне значительно меньшем, чем установлено санитарными нормами. Использование второго варианта размещения помимо экологической эффективности дает значительную экономию энергии, т.е. повышает энергоэффективность предприятия в целом. Для подбора аппарата очистки необходимо подготовить следующую исходную информацию. Объем удаляемого воздуха от местного отсоса задается технологическим процессом производства Lр, м3/ч. Концентрация аэрозоля, удаляемого от технологического оборудования, принимается по опытным данным или по данным производителя технологического оборудования ср, мг/м3. Эффективность очистки аппарата η, %, определяется санитарными требованиями в диапазоне 92≤ η ≤98. Для предварительного подбора пластинчатого аэрозолеуловителя можно пользоваться данными, приведенными в табл. 1, для вентиляционной системы производительностью L =10000 м3/ч и начальной концентрацией ср = 100 мг/м3. Общий алгоритм подбора и расчета очистного аппарата заключается в следующем: 1. Определяем объем удаляемого воздуха от оборудования через местный отсос Lр, м3/ч. 2. Определяем концентрацию аэрозоля, удаляемого от технологического оборудования, по опытным данным (при отсутствии данных от производителя технологического оборудования) ср, мг/м3. 3. Задаемся требуемой степенью очистки воздуха η, %. 4. По рис. 3 и 4 или по табл. 1 определяем скорость потока аэрозоля в очистном аппарате Um, м/с, и потери давления Δр, Па. 5. Рассчитываем необходимую площадь живого сечения Fж.с, м2: . (1) 6. Ширина аппарата А - постоянная величина и принимается равной 0,5 м. Величину В, м, определяем по формуле . (2) При использовании коаксиального сепаратора вычисляется диаметр осадительной камеры D, м, по формуле . (3) 7. Количество уловленного материала М, г/ч, определяем по формуле . (4) Пример расчета: Объем удаляемого воздуха от оборудования через местный отсос Lр=7000 м3/ч; концентрация аэрозоля, удаляемого от технологического оборудования, ср=150 мг/м3. Задаемся КПД пластинчатого сепаратора аэрозоля 96 %. Определяем по табл. 1 скорость потока аэрозоля в пластинчатом сепараторе Um=17 м/с и потери давления Δр=1600 Па. Находим площадь живого сечения пластинчатого сепаратора аэрозоля м2. Таблица 1 Подбор пластинчатого аэрозолеуловителя Эффективность аппарата η, % Потери давления Δр, Па Скорость потока Um, м/с Площадь живого сечения Fж.с.*, м2 Габаритные размеры аппарата А×В*, м Количество уловленного вещества М**, г/ч 1 2 3 4 5 6 90 900 12 0,2315 0,500×0,557 900 92 1100 13,5 0,2059 0,500×0,495 920 94 1300 15 0,1853 0,500×0,446 940 96 1600 17 0,1635 0,500×0,393 960 98 2000 19 0,1463 0,500×0,352 980 * Для определения параметров аппарата при расчетной производительности вентиляции Lр, м3/ч, в столбцах 4 и 5 значения Fж.с. и В необходимо умножить на коэффициент а = Lр/10000. ** При известной начальной концентрации ср, мг/м3, в столбце 6 значение М необходимо умножить на коэффициент b= ср/100. 17 Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 2 (23) Д.Н. Ватузов, С. М. Пуринг Определяем размеры пластинчатого сепаратора аэрозоля: м. Таким образом, размеры сепаратора А×В = 0,500 м × 0,275 м. Количество уловленного материала определяем с использованием табл. 1 или по приведенной формуле (4): г/ ч. Вывод. Приведенная методика позволяет определить конструктивные параметры аппарата очистки воздуха от капельного аэрозоля, оценить объем уловленного материала и подобрать наиболее приемлемый в каждом конкретном случае аппарат, ориентируясь на требуемую производительность вентиляционной системы, необходимые степень очистки и площадь для установки аппарата. Использование той или иной схемы подсоединения аппарата определяется, в первую очередь, не- Рис. 3. Зависимость эффективности очистки от аэродинамического сопротивления аппарата Рис. 4. Зависимость эффективности очистки от скорости потока Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 2 (23) 18 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ обходимостью повышения энергосбережения. Целесообразность использования в схеме рекуператора обосновывается технико-экономическим сравнением вариантов. Правильно подобранные аппараты очистки воздуха и схемы их подключения позволяют повысить эффективность работы вентиляционных систем, улучшить качество воздуха в помещении, снизить уровень загрязнения атмосферы на промышленной площадке, повысить энергосбережение предприятия.

About the authors

Denis N. VATUZOV

Author for correspondence.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

Svetlana M. PURING

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files