Разработка системы акустической регенерации неупругих элементов аппаратов пылеулавливания

УДК 66.074.6

Е.А. Афонина, А.М. Гусев, В.Д. Черчинцев

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АКУСТИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ НЕУПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТОВ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

Рукавные фильтры являются одним из наиболее распространенных и эффективных аппаратов тонкой очистки в черной металлургии. Но они обладают существенным недостатком - низкой стойкостью рукавов, что является главным фактором, определяющим высокие эксплуатационные расходы. Основная причина разрушения ткани рукавов - высокие механические нагрузки при их регенерации, возникающие при скручивании или растяжении (механическая регенерация), либо в результате воздействия потока воздуха при давлении до 0,7 МПа (пневматическая регенерация). Кроме этого при регенерации длинных (до 12 м) рукавов приходится использовать двухстороннюю продувку, поскольку по ходу импульса давление воздуха уменьшается и вследствие этого эффективность регенерации резко снижается. Увеличение давления в импульсе может решить эту проблему, однако при этом возрастут нагрузки на ткань в зоне начала регенерации.

В связи с этим возникает необходимость разработать способ регенерации рукавов, исключающий возникновение значительных механических нагрузок и, следовательно, увеличивающий срок их службы. В МГТУ им. Г.И. Носова были разработаны способы очистки осадительных поверхностей при воздействии на них акустических колебаний. Первый способ - регенерация упругих осади-тельных поверхностей за счет возбуждения в них резонансных колебаний. Однако ткань рукавов не является упругим элементом и резонансные колебания в ней не возбуждаются. Второй способ -разрушение дисперсной структуры слоя пыли в пограничном акустическом слое, возникающим на границе твердой неколеблющейся плоскости. Применение этого способа показало, что при регенерации пористой структуры (ткань рукава) разрушение слоя пыли происходит, но для этого время в 2-4 раза больше времени, необходимого на регенерацию при импульсной продувке. Увеличение

© Афонина Е.А., Гусев А.М., Черчинцев В.Д., 2010

времени регенерации влечет за собой необходимость увеличения числа отключенных секций фильтра и, следовательно, снижение его производительности.

В связи с этим была разработана схема очистки рукавов при воздействии акустических колебаний не непосредственно на слой пыли, а через «чистую» поверхность - акустическое поле создавалось со стороны «чистого газа» и звуковые волны, проходя через слой ткани, воздействовали на зону взаимодействия «слой пыли -ткань».

Исследования прохождения акустических колебаний через пористую структуру показали, что величина затухания колебаний ДL определяется их частотой. В высокочастотной области (октавы со среднегеометрическими частотами 1000-8000 Гц) величина ДЬ составляла 10-15 дБ, а в низкочастотной области (октавы со среднегеометрическими частотами 31,5-125 Гц) ДL не превышала 3 дБ. Это означает, что при озвучивании низкочастотными колебаниями на границе раздела «ткань - слой пыли» возникают потоки, скорость которых практически равна колебательной скорости воздуха в звуковой волне.

При озвучивании зоны регенерации волнами с уровнем звукового давления 130-135 дБ амплитудное значение колебательной скорости составляет величину порядка 10-12 м/с, что является достаточным для разрыва связей между отдельными частицами пыли в слое, а также между частицами и тканью рукава. Ослабление связи «слой - ткань» приводит к тому, что слой пыли переходит в псевдоожиженное состояние и начинает «стекать» с рукава, причем скорость стекания может составлять до нескольких сантиметров в секунду.

Промышленные испытания на рукавном фильтре РП-11 (СМЦ 101А) ПУ4 линейного тракта подачи сыпучих материалов ККЦ ОАО «ММК» при озвучивании через коллектор чистого газа при частоте акустических колебаний 40-80 Гц и уровне звукового давления до 135 дБ показали, очистка рукавов проходит менее чем за 3 мин. При этом следует учитывать, регенерация идет сразу во всех секциях одновременно без их отключения, что дает увеличение производительности аспирационной системы по газу, как минимум, на 12,5%.

Однако использование акустических излучателей вызывает вопросы о воздействии шума на рабочих. В этой связи следует отметить, что наличие непостоянных рабочих мест связано с обслуживанием именно системы регенерации (вентиляторы продувочного воздуха, механизмы управления клапанами), а при работе акустической системы регенерации необходимости в их установке

нет. Кроме этого теплоизоляция фильтра является и звукоизоляцией. Тем не менее, была проведена оценка параметров промышленного шума при акустической регенерации.

Замеры параметров промышленного шума на рукавном фильтре РП-11 (СМЦ 101А) ПУ4 линейного тракта подачи сыпучих материалов ККЦ ОАО «ММК» (см. таблицу) проводились в трех режимах работы системы в трех расчетных точках 19-21 сентября 2007 года измерителем шума и вибрации ВШВ-003-М3, заводской номер 570, поверенный 11.05.2007 (свидетельство о поверке № 1133 ФГУ «Таганрогский центр стандартизации, метрологии и сертификации»).

Результаты замеров параметров промышленного шума на рукавном фильтре РП-11 (СМЦ 101А) ПУ4 линейного тракта подачи сыпучих материалов ККЦ ОАО «ММК»

Режим работы и расчетная точка УЗД , дБ в октавах с f сг, Гц ЭУЗ, дБ А

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

1.1 80 75 77 79 78 73 72 63 59 79

1.2 72 74 73 69 66 67 62 58 55 71

1.3 76 75 77 73 68 65 65 59 58 72

2.1 82 76 76 82 77 75 72 68 62 80

2.2 73 72 74 68 68 65 63 61 59 71

2.3 78 76 78 75 74 68 67 63 61 75

3.1 106 101 98 86 79 76 73 65 63 85

3.2 82 79 76 70 68 66 65 62 61 72

3.3 92 87 82 79 76 71 68 64 65 78

Норма 107 95 87 82 78 75 73 71 69 80

Режимы работы системы:

1) продувочные вентиляторы и сирена отключены;

2) работают продувочные вентиляторы, сирена отключена;

3) работает сирена, продувочные вентиляторы отключены. В качестве расчетных точек выбраны три площадки, где возможно периодическое нахождение людей:

1. Рабочая площадка, на которой установлены продувочные вентиляторы и сирена.

2. Площадка для выгрузки пыли из бункера-накопителя.

3. Крышка бункера-накопителя со смотровым люком для определения уровня загрузки.

Из полученных результатов видно, что превышение норматива (85 дБ А при норме уровня звука 80 дБ А) наблюдается только в непосредственной близи от работающей сирены. Для защиты работающих при таком превышении достаточно использовать средства индивидуальной защиты: беруши, антифоны, наушники.

Выводы

Замена обратной продувки на акустическую регенерацию дает:

1. Снижение механической нагрузки на ткань рукава (при обратной продувке требуемое давление должно быть не менее аутогезионной прочности слоя пыли, которая составляет величину порядка 600 Па (напор продувочного вентилятора 800-1000 Па). При акустической регенерации величина среднеквадратичного давления не превышает 60-80 Па).

2. Поскольку одной из главных причин выхода из строя рукавов являются именно механические нагрузки, то их снижение практически на порядок приведет к:

> увеличению срока службы рукавов;

> снижению вероятности их разрыва во время работы, приводящего к снижению эффективности пылеулавливания;

3. При обратной продувке необходимо секцию, находящуюся в режиме регенерации, отключать, что приводит к снижению производительности системы аспирации (на 12,5%). Кроме этого в систему подается продувочный воздух в объеме 2500-4000 м3/ч, что также приводит к снижению производительности системы аспирации. При акустической регенерации отключение секции на регенерацию не требуется, расход воздуха, подаваемого в систему, составляет 250 м3/ч. Таким образом, при акустической регенерации производительность системы увеличивается (точнее - не происходит снижение производительности).

4. Отпадает необходимость в установке и обслуживании приводов заслонок (8 шт.), перекрывающих газоход чистого газа в режиме регенерации и продувочный газоход в режиме фильтрации.

5. Отпадает необходимость в установке и обслуживании продувочных вентиляторов и газоходов продувочного газа.

Список литературы

1. Акустическая регенерация поверхностей пылеулавливающих систем / Гусев А.М., Черчинцев В.Д., Дробный О.Ф., Афонина Е.А. // Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии: сборник материалов Второй всерос. науч.-практ. конференции. Челябинск, 2003.

2. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя: пер. с нем. М.: Наука, 1974. 172 с.

3. Динамический излучатель систем акустической регенерации поверхностей пылеулавливающих установок / Гусев А.М., Чер-чинцев В.Д., Дробный О.Ф., Афонина Е.А. // Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии: сборник материалов Второй всерос. науч.-практ. конференции. Челябинск, 2003.

УДК 574

З.М. Боброва, О.Ю. Ильина

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДЫ В РЕКЕ УРАЛ

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рациональное использование для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Урал относится к регионам страны с наиболее острой экологической ситуацией.

Черная металлургия - одна из ведущих отраслей промышленности Урала. На территории г. Магнитогорска расположено множество различных предприятий, в том числе черной металлургии, которые являются мощными источниками загрязнения окружающей среды региона.

Сточные воды на предприятиях черной металлургии образуются при различных технологических процессах. Производственная деятельность многих предприятий сопровождается образова-

© Боброва З.М., Ильина О.Ю., 2010