Республики узбекистан алмалыкский филиал ташкентского государственного технического университета имени ислама каримова кафедра «горное дело»

Расм 2.2 Схема циклона:
1-входной патрубок; 2-раскручивающая улитка; 3-выходной патрубок; 4-крышка; 5-выхлопная труба; 6-цилиндрическая часть циклона; 7-коническая часть циклона; 8-пылевыпускное отверствие; 9-бункер для пыли; 10-пылевой затвор.


Запыленный воздух поступает в циклон через расположенный в верхней части входной патрубок по касательной к цилиндриче­ской части корпуса циклона. При этом пылевоздушный поток приобретает вращательное движение и движется сверху вниз по кольцевому пространству между цилиндрической частью циклона и выхлопной трубой. Вместе с потоком пылевые частицы нахо­дятся во вращательном движении и центробежными силами от­брасываются к внутренней поверхности циклона. При этом обра­зуется нисходящий внешний кольцевой вихрь. После прохождения конической части поток через пылевыпускное отверстие выносит пыль в бункер циклона, при этом скорость потока уменьшается и происходит выпадение пылевых частиц. Затем поток поворачива­ет на 180° и благодаря разрежению, которое возникает в цент­ральной части циклона, вса­сывается через пылевыпускное отверстие в выхлопную трубу, образуя при этом внутренний вихрь. При перемещении от пылевыпускного отверстия до выхлопной трубы к нему при­соединяется освободившаяся от пыли и потерявшая скорость часть потока, которая отделя­ется от нисходящего вихря.
Пройдя через выхлопную тру­бу, очищенный воздух посту­пает в раскручивающую улит­ку, где винтообразное движе­ние потока преобразуется в прямолинейное, а затем попа­дает в выходной патрубок.
Пыль, собранная в бункере, удаляется через пылевой за­твор.


Рис. 2.3. Схема рукавного фильтра:
а — режим очистки воздуха; б — режим регенерации ткани; 1 — воздуховоды за­грязненного воздуха; 2 — рукава; 3 — корпус; 4 — воздуховоды продувочного
воздуха; 5—воздуховод чистого возду­
ха; 6 — механизм встряхивания; 7—дрос­сель-клапан; 8 — бункеры

8
Оптимальные скорости по­тока в циклоне составляют 20—25 м/с. При расчете при­нимается средняя условная скорость (2,5—4,5 м/с), которая равна отношению расхода пото­ка к полной площади поперечно­го сечения цилиндрической части циклона. Эффективно циклоны улавливают только пыль разме­ром 15—20 мкм и более.
В производстве применяются циклоны НИИОгаз (Научно-ис­следовательский институт очист­ки газов), ЛИОТ (Ленинград­ский институт охраны труда), СИОТ (Свердловский институт охраны труда), ВЦНИИОТ (Все­союзный центральный научно-ис­следовательский институт охраны труда) и др.
Диаметр циклона обычно не превышает 1000 мм. Для увели­чения производительности, а так­же повышения эффективности очистки воздуха от пыли могут применяться батарейные циклоны (мультициклоны), в которых от­дельные циклонные элементы компануются в батареи и работа­ют параллельно.
Пористые фильтры включают в себя рукавные и с плоской разверткой матерчатые фильтры, кассетные, рамочные, рулонные и самоочищающиеся масляные фильтры и фильтры с насадками из зернистых материалов. Очистка воздуха от пыли в них осуще­ствляется при пропускании его через пористые материалы, пред­ставляющие собой природную, синтетическую и минеральную' ткань, бумагу, слои из различных волокон и т. д. Этот способ яв­ляется наиболее эффективным, особенно для мелкодисперсных фракций. Фильтрующие элементы периодически необходимо очи­щать от уловленной пыли. В этой связи они могут быть непрерыв­ного (самоочищающиеся) и прерывного действия, в которых пыль удаляется после прекращения поступления загрязненного воздуха.
Способ очистки запыленного воздуха с применением рукавно­го фильтра и с регенерацией ткани встряхиванием ее показан на рис. 2.3.
Запыленный воздух поступает в нижнюю часть ру­кавного фильтра, которая одновременно служит бункером. Здесь при снижении скорости воздуха происходит выпадение крупных фракций пыли. Затем воздух посту­пает в отдельные рукава, которые насажены на патрубки, уста­новленные на отверстиях газораспределительной решетки. Верхняя часть рукавов имеет заглушки, которые подвешены к раме, соединенной с механизмом встряхивания. При прохождении запыленного воздуха через ткань пыль остается на внутренней стороне рукава, а очищенный воздух поступает в корпус фильтра и выводится через выходной патрубок. Осевшая на ткани пыль удаляется при встряхивании рукавов и одновременного пропуска­ния через них обратного тока продувочного воздуха. Этот воздух подается от вентилятора через патрубок, установленный в верхней части корпуса. Включение механизма встряхивания и продувки осуществляется одновременно для нескольких рукавов по мере накопления в них пыли и увеличении аэродинамического сопро­тивления. На период регенерации эти рукава отключаются от кол­лектора чистого воздуха при помощи дроссель-клапана, ссыпаю­щаяся из рукавов пыль собирается в бункере и шнеком удаляется из него.
Для регенерации может быть использовано аэродинамическое встряхивание, при котором в рукав, расположенный на специаль­ном каркасе, подается пульсирующий сжатый воздух или осуще­ствляется сдувание осевшей пыли струей воздуха.
Диаметр рукавных фильтров 127—300 мм, длина до 3,5 м. Эф­фективность очистки рукавными фильтрами в большинстве случа­ев определяется видом и состоянием ткани и достигает 99,9%.
Пылеподавление. Основным направлением при пылеподавлении является связы­вание пыли непосредственно в местах ее образования. Для пылеподавления (пылесвязывания) могут быть использованы вода, рас­творы, битумы, соли, коллоиды, растительные покровы и др. В на­стоящее время широко используется вода, которая нашла приме­нение при всех производственных процессах.
Эффективность этого способа борьбы с пылью определяется по­казателями, одним из которых является ее смачиваемость водой. В связи с этим породы разделяются на гидрофильные и гидрофоб­ные. Показателем смачиваемости принято считать краевой угол который составляет для_о кварца 0—10°, халькопирита 46—47°, гра­фита 55—60 и серы 78°. К хорошо смачиваемым (гидрофильным) породам относятся: кварц, сульфаты, силикаты, карбонаты и др К плохо смачиваемым (гидрофобным)—некоторые угли, графиты, сульфиды и т.д. Для пылеподавления гидрофобных разностей требуется применение различных пылесмачивающих добавок.
Пылеподавление с применением воды при каждом производст­венном процессе имеет свои особенности.
В то же время можно выделить некоторые общие положения. Уравнение удельного рас­хода воды можно представить в виде
Q_o.рq_смq_исnq_фq_qn (2.24)
Где, q_см – количество воды для смачивания частиц пыли; q_исn – по­тери воды на испарение с поверхности соприкосновения ее с воз­духом; q_ф – потери воды на фильтрацию; q_K,_n—дополнительные по­тери воды.
Размерность в формуле (2.24) зависит от особенностей объек­та. Так, например, при бурении скважин - кг/м, при погрузке - кг/м³, при транспортировке - кг/(м²с).
Количество воды, необходимое для смачивания пыли, опреде­ляется дисперсностью частиц, объемом пыли, влагоемкостью и ря­дом других факторов. Расход воды в отдельных случаях можно снизить при улучшении ее смачивающих свойств. Так, один и тот же эффект по снижению пылеобразования может быть достигнут на плохо смачивающемся угле при расходе 50 л/т воды и 5 л/т раствора смачивающего реагента в воде.
При смачивании пылящей поверхности лежащие на ней частицы должны обволакиваться водой. При этом максимальное количест­во воды, которое может удерживаться на поверхности одной ча­стицы, соответствует физически связанной влаге или максималь­ной молекулярной влагоемкости. Величина ее зависит от удельной поверхности, состава частиц и других факторов. Так, максималь­ная молекулярная влагоемкость для песчаных частиц составляет 2—3%, супесчаных 5—7%, суглинистых 15—20% и глинистых 35% и более. Толщина водяной пленки на частицах составляет 15—20 молекул, а по некоторым данным менее 0,5 мкм.
При орошении поверхности, состоящей из гидрофобной пыли, для предотвращения сдувания она должна быть покрыта водяной пленкой. Толщина ее для различных материалов является величи­ной переменной. Весьма приближенно ее можно принять равной диаметру капель, которые падают на пылящую поверхность. Ма­ксимальный размер капель не превышает 5—6,4 мм, а основной диапазон размеров от нескольких микрон до 1 мм.
Удельный расход воды, необходимый для плохо смачивающих­ся поверхностей (кг/м²), составит
q_смd_к^. _в (2.25)
где d_K диаметр капель, падающих на поверхность и удерживае­мых на ней, м; у—плотность воды, кг/м³.
Для хорошо смачивающихся поверхностей удельный расход воды (кг/м²)
q¹_cмh_{c в} ^. W_м.м.в (2.26)
где /г_с—необходимая глубина смачивания, м; w_M._M._B—максималь­ная молекулярная влагоемкость, %.
Необходимая глубина смачивания определяется крупностью материала, который находится вместе с пылью на поверхности, на­личием нагрузок на увлажняемую поверхность и т. д.
Потери на испарение [кг/(м²-ч] можно определить по формуле А. Р. Константинова
Е5.3*10^-5[11.55(Т_n-Т₂)v ]V_o(l_n-l₂) (2.27)
где Т_п—температура поверхности, °С; Т₂—температура воздуха на высоте 2 м, °С; v —скорость воздушных потоков на высоте 10 м, м/с; l_n —упругость насыщенного пара при температуре поверхности, Па; l₂—упругость пара на высоте 2 м, Па.
Скорость испарения в карьерах зависит также от цвета оро­шаемой поверхности и интенсивности солнечной радиации, т. е. энергии, излучаемой солнцем. Эта энергия, поступая на землю, в большей своей части превращается в тепло и приводит к повы­шению температуры увлажняемой породы. Светлые поверхности обладают, как известно, большей отражательной способностью сол­нечных лучей, чем темные, и меньше нагреваются. Наибольший расход воды на испарение, как было установлено при анализе ме­теорологических параметров, будет в 12—15 ч в июле—августе, когда наблюдаются наибольшая скорость ветра и солнечная ради­ация и наименьшая относительная влажность воздуха. Солнечная радиация в зависимости от длины волн включает ультрафиолето­вую радиацию, видимый свет и инфракрасную радиацию, которые имеют соответственно длину волн 0,1—0,4; 0,4—0,75 и 0,76— 100 мкм.
Потери воды на фильтрацию (инфильтрацию) вызываются тем, что часть ее проникает в нижележащие слои, которые не требуют увлажнения.
Дополнительные потери воды связаны с несовершенством тех­нологии орошения или увлажнения. Вода стекает с увлажняемой поверхности, разбрызгиваемые капли уносятся воздушными пото­ками. Существуют и другие потери, которые могут быть свойствен­ны тому илл иному процессу.
Нейтрализация вредных газов. В атмосферу карьеров выделяются окись углерода, окислы азо­та, альдегиды, сернистый газ, сероводород и другие вредные газы, которые имеют различную природу, а также физические и хими­ческие свойства.
Для их нейтрализации могут быть использованы сорбционная (абсорбционная и адсорбционная), каталитическая газоочистки, термический способ и комбинированная очистка.