книги / Оптимизация систем обеспыливания воздуха в промышленных зданиях

Процесс взаимодействия частиц пыли с твердой поверхностью (адгезия пыли) /1 3 ,2 2 /. Схема взаимосвязи процессов при адгезии частиц пыли показана на рис. I . На адгезию частиц влияют моле­ кулярное взаимодействие (сила FQg ), электрические и капилляр­ ные силы, температура среды и время контакта частиц с поверхностью

Тле. I . Схема взаимосвязи процессов при адгезии частиц шли к поверхнос­ ти: 1 - размер частиц; 1 - молекуляр­ ное взаимодействие частиц о поверх­ ностью; 5 - материал поверхности; 4 - шероховатость поверхности; 5 - элект­ рические щи чины адгезии; 5 - материал части да; 7 - температура воздуха; 8 - капиллярные силы адгезии; 9 - влаж­ ность воздуха; Ю - время контакта час­

тиц с поверхностью

молекулярные силы, а тем самым и силы адгезии. Электрические

II

более 200 мкм значительно превосходят размеры атомно-молекуляр­ ной и механической шероховатости. FQg таких частиц прямопропордаона льна ^ .

Силы адгезии в значительной мере определяются также матери­ алом частиц и материалом поверхности.

Из сказанного можно заключить, что адгезия пыли обуслов­

лена различная! по своей природе сложными и взаимосвязанными силами и завиоит от большого количества зачастую случайных фак­ торов. Математическое описание всей совокупности данных парамет­ ров и использование такой модели для практических целей пред­ ставляет собой чрезвычайно сложную задачу. Оценить адгезию мож­ но только в результате экспериментальных исследований условий отрыва обадка данной пыли от поверхности материала при данном состоянии окружающей среда.

Аопимпионная установка (АУ). Для локализации выделяющей­ ся в результате технололаческого процесса шли и ее удаления из помещения с последа щ ей очисткой воздуха предусматривается система аспирации (СА). Она может быть централизованной или де­ централизованной. Последняя состоит из отдельных АУ, включаю­ щих в себя аспирационные укрытия, воронки и воздухопроводы, очистные устройства и вентиляторы. Укрытиями оборудуется тех­ нологическое и транспортное оборудование.

В элементах АУ происходят сложные аэромеханические, теп­ ловые, массообменные и, иногда, механические (механотехнологачеокие) процессы /5 0 /. Каждый из этих процессов можно разде­ лить на ряд подпроцессов. Нэцример, аэромехвнические процессы делятся по принципу целенацравленности на подпроцессы, цротекаюпяе с образованием двухфазных систем, с разделением этих систем и с перемещением двухфазных потоков в укрытиях и возду­ хопроводах. Согласно другой классификации /6 0 /, в соответствии с условиями движения потоков аэромеханичеокне процессы делятся

воздухопроводах); процессы, обусловливающие ее внешнюю задачу (например, движение частицы,осаждающейся в воздухе перед дей­

тин - через слой измельченного материала, или в очистных уст­ ройствах - через фильтрующую ткань).

Направленные воздушные потоки в АУ форквруются за счет динамического взаимодействия перерабатываемого материала и воздуха, сил аэроданаюческого сопротивлегая движущихся частей технологического оборудования, гравитационных сил (теплового давления) и сил, создаваемых вентилятором. Пылевыделения про­ исходят в основном вследствие воздушных течений, образующихся при растекании потока эжектируемого воздухе в укрытии, при вы­ теснении воздуха в момент встречи потока материала с препятст­ вием и в результате теплового давления. Поступление пыли в помещение возможно также за счет кинетической энергии частиц грубодисперсной пыли, которую они приобретают в момент обра­ зования, а для тонкодисперсной пыли - в результате диффузии.

Таким обрезом, в АУ одновременно протекают цроцесоы на макроуровне - совокупность различных физичесдох явлений, про­ исходящих с отдельными частицами пыли, и на макроуровне - аэ­ родинамические, тепловые и диффузионные процессы. Согласно системному подходу к исследованию АУ, рассмотрение всей сово­ купности процессов необходимо проводить на основе иерархичес­ кой схемы. С учетом этого фордаруется математическая модель АУ как сложной систеад, состоящей из отдельных блоков, опи­ сывающих процессы на соответствующем уровне.

Фстема обеспыливания воздуха. Пылеобмен неразрывно связан с обменом воздуха в помещении. СОВ в помещениях яв­ ляется одной из основных подсистем целостной СКМ. Рассмотрим в самом общем случае технологическую схему СОВ (рис. 2 ) . В воздушную среду помещения пыль поступает из источников ее об­ разования через неплотности технологического оборудования (в том числе в виде просыпей) измельченного материала и аспираци­ онных укрытий СА. Некоторое количество пыли попадает в помеще­ ние с оцрьем, транспортом и людьми. Частично пыль в помещение поступает с воздухом, подаваемым црнточной системой общеобмен­ ной вентиляции (ПСОВ) или центральной системой кондиционирова­

ния воздуха (СКВ) я приточной системой местной вентиляции (ПСМВ) или местной СКВ (МСКВ). Пыль в помещение может попадать также с неорганизованными притоками наружного воздуха. Поступившая в помещение пыль частично витает в воздухе, некоторая ее доля уносится удаляемыми вентиляционными потоками (удаление воздуха вытяжной оястемой местной и общеобменной вентиляции (ВСМВ я

14

(вторичные пылеобразования). Пыль с поверхностей сдувается при неэффективной работе системы распределения приточного воздуха (СРПВ) в ПСОВ (СКВ). Для очистки приточного или рециркуляционно­ го воздуха в ПСО (СКВ) и ПСМВ (МСКВ) предусматриваются соответ­ ственно система очистки наружного воздуха (СОНВ) и рециркуляци­ онного воздуха (СОВВ). Для сокращения поступлений шли через неплотности оборудования и укрытия СА предусматривают техноло­ гические мероприятия (рис. 3) /23*47,50*91/, системы л д р о - или парообеспыливания (СТО или СПО), системы обеспыливания пе­ ной (СОИ) или системы электрообеспыливания (СЭО). СА* технодогаческие мероприятия ш борьбе с пылью* СТО* СОП* СПО или СЭО образуют* в свою очередь* систему обеспыливания технолотческо­ го оборудования (СОТО). Удаляемый воздух в СА и ВСМВ очищается от пыли в системах очистки соответственно аспирационных и вен­ тиляционных выбросов (СОАВ и СОВВ). Одним из основных элементов СОВ является система обеспыливания воздушной среды (СОВС) поме­

щения. При этом осуществляются соответствукщая СРПВ и искусствен­ ное осаждение витающей шли путем орошения даспершрованной водой* искусственной ионизации* увлажнения воздуха в помещении и др.

При уборке осеш ей шли используется ручная сухая и влажная пылеуборки* гвдросдав и вакуумная пылеуборка с применением местных подвижных или центральных стационарных пылеоосных систем (МГШС или ЦСПС). Уловленная пыль в СОАВ* СОВВ и очистных устройствах макет утилизироваться.

В представленной технол о т ческой схеме прослеживается вза­ имосвязь элементов. Так* из схемы ясно* что одна из основных под­ систем - СА - будет работать эффективно лишь в том случае, если оптимально функционируют СГО* СПО* СОП или СЭО. В то же время работа СА во многом определяет эффективность работы и энергозат­ раты СОАВ. Имеющиеся замкнутые циклы по шлевым* пылевоздушным и воздушным потокам ооздают возможность структурной и парамет­ рической оптимизации элементов и СОВ в целом. Из рассмотренного примера следует, также* что анализ и синтез ресурсосберегающей и оптимальной СОВ, обеспечивающей нормируемый уровень запыленности

16

ArJTJ’PJTJ’J * JTJTli:Л

воздуха в помещении» невозможен без рассмотрения работы системы в целом и без учета взаимодействия элементов системы и всей сис­ темы с другими подсистемами СИМ. При этом эффективность работы СОВ в СКМ будет определяться условиям! взаимодействия между всеми элементами системы.

Вас. 4 . Пути энергосбережения в 00В в результа­ те сокращения поступлений пыли в помещение из

окружающей среды

Рассмотрение СОВ как сложной системы позволяет наметить основные пути энергосбережения в ней (рао. 4- 8) и поставить зада­ чи анализа и оптимизации системы.

File. 6 . Классик кация путей энергосбережения в СОВ в результате обеспыливания воздушной среды помещения и осуществления мер по охране окружающей среда от загрязнения пылевыми и газопылевыми выбросами