Дослідження ефективності очищення відхідних газів у апарата циклонно-вихорової дії
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.225328Ключові слова:
пилогазові викиди, комплексна очистка, відцентрова сила, регулярна насадка, вихрова взаємодія, ефективність пиловловленняАнотація
Об'єктом дослідження є ефективність пиловловлювання дрібнодисперсного пилу в апараті з інтенсивним турбулентним режимом взаємодії фаз. Одним з самих проблемних місць існуючого пилогазоочисного обладнання є низька ефективність уловлювання дрібнодисперсного пилу. Ефективне очищення газів, що відходять, від пилу передбачає використання багатоступінчастих систем очищення, які включають мокрі та сухі пилоочисні апарати, що вимагає великих капітальних і експлуатаційних витрат. Ці недоліки усунені в розробленій конструкції пиловловлювача циклонно-вихрової дії з двома зонами контакту. В апараті реалізуються одночасно сухий та мокрий механізми пиловловлювання, що дозволяє забезпечити високу ефективність очищення від пилу при великій продуктивності. Сухе пиловловлювання відбувається в циклонній зоні апарату, а мокре – в зоні з регулярною рухомою насадкою.
Проведені дослідження загальної та фракційної ефективності пиловловлювання при зміні режимних параметрів роботи розробленого апарату показали, що ефективність уловлювання дрібнодисперсного пилу складає 98–99 %. Зростання ефективності пиловловлювання в сухому ступені апарату обумовлене збільшенням відцентрової сили. У мокрому ступені ефективність досягає максимальних значень за рахунок вихрового дроблення рідини в насадковій зоні апарату. Дослідження фракційної ефективності апарату показують, що зі збільшенням діаметру уловлюваних частинок ефективність процесу пиловловлювання сухої та мокрої стадії, а також загальна ефективність апарата зростає. Зі збільшенням щільності зрошування відбувається зростання загальної ефективності пиловловлювання в апараті. Встановлено, що підвищення ефективності уловлювання високодисперсних часток відбувається за рахунок турбулентної дифузії, величина якої визначається частотою турбулентних пульсацій та мірою захоплення частинок при пульсаційному русі насадкових тіл. Для опису отриманих результатів запропонований відцентрово-інерційна модель для сухого ступеня контакту та турбуленто-дифузійна модель осадження твердих частинок для мокрого ступеню контакту, які дозволяють розрахувати ефективність пиловловлювання на кожному ступені контакту, а також загальну ефективність циклонно-вихрового апарату.
Отримані результаті показують перспективність використання апарату цієї конструкції на підприємствах теплоенергетики та інших галузей промисловості.
Посилання
- Matus, K., Nam, K.-M., Selin, N. E., Lamsal, L. N., Reilly, J. M., Paltsev, S. (2012). Health damages from air pollution in China. Global Environmental Change, 22 (1), 55–66. doi: http://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2011.08.006
- Neira, M. (2016). Ambient air pollution: a global assessment of exposure and burden of disease. Geneva: WHO Document Production Services, 132.
- Gedik, K., Imamoglu, I. (2011). A preliminary investigation of the environmental impact of a thermal power plant in relation to PCB contamination. Environmental Science and Pollution Research, 18 (6), 968–977. doi: http://doi.org/10.1007/s11356-010-0430-z
- Mishra, U. (2004). Environmental impact of coal industry and thermal power plants in India. Journal of Environmental Radioactivity, 72 (1-2), 35–40. doi: http://doi.org/10.1016/s0265-931x(03)00183-8
- George, J., Masto, R. E., Ram, L. C., Das, T. B., Rout, T. K., Mohan, M. (2014). Human Exposure Risks for Metals in Soil Near a Coal-Fired Power-Generating Plant. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 68 (3), 451–461. doi: http://doi.org/10.1007/s00244-014-0111-x
- Demirak, A., Balci, A., Dalman, Ö., TÜfekçI, M. (2005). Chemical Investigation of Water Resources Around the Yatagan Thermal Power Plant of Turkey. Water, Air, & Soil Pollution, 162 (1-4), 171–181. doi: http://doi.org/10.1007/s11270-005-5999-3
- Raptis, C. E., Pfister, S. (2016). Global freshwater thermal emissions from steam-electric power plants with once-through cooling systems. Energy, 97, 46–57. doi: http://doi.org/10.1016/j.energy.2015.12.107
- Hurets, L. L., Kozii, I. S., Miakaieva, H. M. (2017). Directions of the environmental protection processes optimization at heat power engineering enterprises. Journal of Engineering Sciences, 4 (2), g12–g16. doi: http://doi.org/10.21272/jes.2017.4(2).g12
- Abdul-Wahab, S. A., Jupp, B. P. (2009). Levels of heavy metals in subtidal sediments in the vicinity of thermal power/desalination plants: a case study. Desalination, 244 (1), 261–282. doi: http://doi.org/10.1016/j.desal.2008.06.007
- Raja, R., Nayak, A. K., Shukla, A. K., Rao, K. S., Gautam, P., Lal, B. (2015). Impairment of soil health due to fly ash-fugitive dust deposition from coal-fired thermal power plants. Environmental Monitoring and Assessment, 187 (11), 679. doi: http://doi.org/10.1007/s10661-015-4902-y
- Wang, X., Du, L. (2016). Study on carbon capture and storage (CCS) investment decision-making based on real options for China's coal-fired power plants. Journal of Cleaner Production, 112 (5), 4123–4131. doi: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.07.112
- Tock, L., Maréchal, F. (2015). Environomic optimal design of power plants with CO2 capture – Environomic optimal design of power plants with CO2 capture. International Journal of Greenhouse Gas Control, 39, 245–255. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijggc.2015.05.022
- Miller, B. G. (2011). Anatomy of a Coal-Fired Power Plant. Clean Coal Engineering Technology. Butterworth-Heinemann, 219–250. doi: http://doi.org/10.1016/b978-1-85617-710-8.00006-6
- Phillips, H. W. (2000). Select the proper gas cleaning equipment. Chemical Engineering Progress, 96 (9), 19–38.
- Hession, M. (1997). Incinerator and gas cleaning equipment overview. Health estate journal, 51 (8), 6–7.
- Sutherland, K. (2007). Choosing equipment: Cleaning air and gas. Filtration & Separation, 44 (1), 16–19. doi: http://doi.org/10.1016/s0015-1882(07)70020-4
- Straus, V. (1981). Promyshlennaia ochistka gazov. Moscow: Khimiia, 616.
- Wu, X., Wu, K., Zhang, Y., Hong, Q., Zheng, C., Gao, X., Cen, K. (2017). Comparative life cycle assessment and economic analysis of typical flue-gas cleaning processes of coal-fired power plants in China. Journal of Cleaner Production, 142 (4), 3236–3242. doi: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.146
- Omarkulov, P. K. (2003). Mekhanyzm vzaymodeistvyia potokov v hazozhydkostnoi systeme. Khimichna promyslovist Ukrainy, 2, 31–32.
- Birger, M. I., Valdberg, A. Iu., Miagkov, B. I. et. al..; Rusanov, A. A. (Red.) (1983). Spravochnik po pyle – i zoloulavlivaniiu. Moscow: Energoatomizdat, 312.
- Gimbun, J., Choong, T. S. Y., Fakhru’l-Razi, A., Chuah, T. G. (2012). Prediction of the Effect of Dimension, Particle Density, Temperature, and Inlet Velocity on Cyclone Collection Efficiency. Jurnal Teknologi, 40, 37–50. doi: http://doi.org/10.11113/jt.v40.421
- Balabekov, O. S., Volnenko, A. A. (2015). Raschet i konstruirovanie teplomassoobmennykh i pyleulavlivaiuschikh apparatov s podvizhnoi i reguliarnoi nasadkoi. Shymkent, 184.
- Balabekov, O. S., Petin, V. F. (2000). Zakonomernost vzaimodeistviia vikhrei, voznikaiuschikh pri otryvnom obtekanii potokom gaza ili zhidkosti diskretno raspolozhennykh vdol nego tel. Svidetelstvo o nauchnom otkrytii No. 144. Moscow: Mezhdunarodnaia assotsiatsiia avtorov nauchnykh otkrytii.
- Kouzov, P. A., Skriabina, L. Ia. (1983). Metody opredeleniia fiziko-khimicheskikh svoistv promyshlennykh pylei. Leningrad: Khimiia, 143.
- Sharygin, M. P. (1992). Razrabotka i raschet ustroistv dlia razrusheniia otlozhenii i pyleulavlivaniia s upravliaemym vikhrevym potokom. Moscow: 480.
- Volnenko, A. A. (1999). Nauchnye osnovy razrabotki i rascheta vikhrevykh massoobmennykh i pyleulavlivaiuschikh apparatov. Shymkent, 300.
- Leith, D., Licht, W. (1972). The Collection Efficiency of Cyclone-Type Particle Collectore – A New Theoretical Approach. AICh, Sympsium Series, 68 (126), 196–206.
- Uzhov, V. N., Valdberg, A. Iu., Miagkov, B. I., Reshidov, I. K. (1981). Ochistka promyshlennykh gazov ot pyli. Moscow: Khimiia, 390.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Andrei Torsky, Alexander Volnenko , Leonid Plyatsuk , Larysa Hurets , Daulet Zhumadullayev , Аbay Abzhabparov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
