Методическое пособие 802

У каждого из указанных способов имеется определенная область применения и широта использования. Они основываются на одном (или нескольких) из процессов обеспыливания: осаждении, коагуляции, удалении, обеззараживании, сжигании и улавливании.

В табл. 1 представлены сравнительные характеристики аппаратов газоочистки [4].

Рис. 2. Классификация пылеулавливающих аппаратов

При анализе данной таблицы видно, что газоочистительные аппараты работают с разными степенями очистки, при этом создают различные гидравлические сопротивления, могут обработать одновременно разное количество пыли с различными размерами частиц.

Пылеулавливающее оборудование по принципу действия разделяются по группам, по конструктивным особенностям и по видам. В табл. 2 показаны виды и область применения пылеулавливающего оборудования, работающего с помощью мокрого метода [5].

Из рассматриваемых аппаратов для пылеочистки – скруббер - один из наиболее перспективных. Скруббер - аппарат, предназначенный для очистки газа от различных примесей при помощи промывки газовой среды жидкостью (как правило, это вода).

Основные типы скрубберов [4]:

-центробежный (форсуночный);

-скруббер с насадкой;

-полый;

-скруббер Вентури;

-тарельчатый (пенный и барботажный).

Далее рассматриваем скруббер Вентури. Принцип работы скруббера Вентури основан на явлении смачивания, то есть способности жидкости прилипать к твердым поверхностям.

210

Таблица 2 Разделение пылеулавливающего оборудования по группам и видам (мокрый метод)

Воздух очищается в этих аппаратах в результате коагуляции твердых частиц при смачивании жидкостью. При этом намокшие пылинки при движении в газовоздушном потоке, соударяясь слипаются, сепарируются в уловителе и удаляются.

Главной задачей мокрой очистки воздуха от пылевых частиц является обеспечение максимальной площади контакта газовоздушной смеси с жидкостью. Процесс проводится с помощью трубы Вентури, которая является основным элементом схемы скрубберов данного типа. В конструкцию входят два конусообразных отрезка труб, которые присоединены к горловине с помощью суженных частей.

Технология процесса. Запыленный воздух поступает в конфузор. При движении в трубе сужающегося диаметра, газовоздушный поток разгоняется согласно уравнению Бернулли. В полость сужающейся секции по форсункам подают техническую воду или раствор абсорбирующего реагента.

В быстро движущемся газовом потоке возникают завихрения, дробящие распыленную форсунками жидкость на капли, имеющие микроскопический размер. Благодаря использованию подобной схемы достигается высокая эффективность очистки от газов и твердых включений в скрубберах Вентури.

Микрокапли обволакивают пылевые частицы, провоцируя их слипание, или абсорбируют вредные газообразные компоненты. При этом наличие турбулентности способствует улучшению перемешивания жидкости и воздушного потока. После прохождения горловины воздух подается в диффузор. Здесь происходит снижение скорости движения потока и соединение микрокаплей с уловленной пылью или газом [1].

На выходе из устройства происходит отделение в инерционном каплеуловителе взвеси жидкости, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Процесс происходит наилучшим образом в том случае, если скорость загрязненного воздуха и взвеси жидкости имеет сильные различия. Благодаря принципу действия скрубберов Вентури возможно достижение пиковых значений улавливания пыли дважды за рабочий цикл. Первый раз максимум достигается в начале процесса перемешивания. Происходит отставание более тяжелых каплей от газовоздушного потока, при этом собирая пылинки, которые догоняют их по курсу движения.

Второй раз очистка достигает оптимального значения в конце трубы, при падении скорости потока. Тяжелые капли имеют большую инерцию, чем воздух, поэтому замедляются меньше. Двигаясь сквозь газовоздушный поток, частицы жидкости собирают пылинки, догоняя их по ходу движения.

На рисунке 3 показан принцип работы Скруббер Вентури.

На рисунке 4 показаны способы орошения трубы Вентури [4].

211

Большое влияние на производительность системы оказывает наличие неплотностей, потери могут создаваться в пределах 5-10 %.

Основные особенности, которые необходимо учитывать при проектировании систем аспирации следующие:

-для систем аспирации необходимо использовать только круглые воздуховоды, которые между собой соединяют ниппельным или фланцевым соединением;

-толщина воздуховодов должна быть 1,2-5 мм;

-воздушная смесь, поступающая от оборудования должна попадать только в вертикальный участок системы;

-для осуществления балансировки аспирационных систем используюттолько дроссельные диафрагмы, устанавливаемые на вертикальных участках;

-ответвления присоединяются в главной магистрали только под углами 30° и 45°;

-скорость пылевой смеси на пути к вентилятору должна постепенно возрастать.

-для аспирационных систем используются только пылевые вентиляторы.

Рис. 5. Система аспирации

Применяемые на производственных объектах скрубберы Вентури относятся к аппаратам с высокой эффективностью. Внутренняя поверхность аппарата не имеет дополнительной защиты, и в результате этого может быть подвержена быстрому износу.

Сконструированный скруббер Вентури отличается от существующих аналогов тем, что он выполнен с разборными элементами и с внутренней обработкой поверхности. Он включает в себя конфузор, диффузор, горловину, капелуловитель. Разборные элементы соединены с помощью воротниковых фланцев, которые являются с точки зрения эксплуатационных свойств намного более удобными, чем стандартные приварные фланцы.

В конфузоре данного аппарата располагаются две оросительные форсунки, что повышает площадь и эффективность распыления. Также, в случае забивания одной из форсунок, вторая может использоваться как резервная.

Внутренняя поверхность аппарата обрабатывается современным синтетическим материалом карбидом кремния. Материал является тугоплавким (температура плавления 2830 °С), обладает повышенной стойкостью, повышенной твердостью.

На рисунке 6 показана схема предлагаемой физической модели разборного скруббера Вентури.

213

Разборный как физическая модель аппарат для пылеочистки скруббер Вентури с внутренней обработкой поверхности может быть применен для защиты атмосферного воздуха на асфальтобетонных заводах [5, 6] и на других производствах.

На рисунке 7 изображена схема форсунки системы орошения.

В качестве второй ступени очистки используется рукавных фильтр.

На рисунке 8 приведена принципиальная схема применяемого фильтра [7].

Рис. 6. Схема скруббера Вентури: 1- конфузор; 2- горловина; 3- диффузор; 4- трубки оросительных устройств; 5- корпус циклона; 6 трубки - трубки оросительных устройств; 7- форсунки; 8- подводящее устройство; отводящий трубопровод; 10конический бункер для отвода шлама; 11коническая камера для отвода очищенного газа; 12фланцевые соединения

Рис. 7. Схема форсунки системы орошения:

1- корпус; 2- камера завихрения; 3- дроссельное отверстие; 4- впускное отверстие; 5- сопловой вкладыш; 6- коническое отверстие; 7- цилиндрическое отверстие; 8- фасонное отверстие

214

В процессе физического моделирования аппарата пылеочистки скруббер Вентури с целью повышения эффективности пылеочистки были достигнуты следующие результаты:

1.Скруббер Вентури разработан с разборными элементами и с внутренней обработкой поверхности включает в себя конфузор, диффузор, горловину, капелуловитель.

2.Сконструированный Скруббер Вентури отличается тем, что выполнен из разборных элементов, соединенных воротниковыми фланцами, которые являются с точки зрения эксплуатационных свойств намного более удобными, чем стандартные приварные фланцы.

3.Сконструированный Скруббер Вентури отличается тем, что в конфузоре располагаются две оросительные форсунки, что повышает площадь и эффективность распыления. Также, в случае забивания одной из форсунок, вторая может использоваться как резервная.

Сконструированный Скруббер Вентури отличается тем, что его внутренняя поверхность обрабатывается современным синтетическим материалом карбидом кремния. Материал является тугоплавким (температура плавления 2830 °С), обладает повышенной стойкостью, повышенной твердостью.

Рис. 8. Принципиальная схема рукавного фильтра

Систематизированы и описаны принципы работы существующих пылеулавливающих аппаратов, выявлены их недостатки и способы повышения их эффективности. Разработана конструкция аппарата с повышенной эффективностью пылеочистки. Показаны области применения предложенного аппарата для пылеочистки скруббер Вентури разборный с внутренней обработкой поверхности.

Разработка конструкции аппарата для очистки газов от пыли с повышенной эффективностью выполнялась с целью обеспечения безопасности труда на производственных объектах с учетом исследований, изложенных в работах [8, 9, 10]. К задачам повышения безопасности труда на производствах в совокупности с задачей пылеудаления, относится задача снижения производственного шума, рассмотренная в работах [11, 12, 13].

При комплексном решении задач охраны труда необходимо применять информационные технологии для поиска наиболее рациональных подходов и мониторинга текущего состоянии исследуемых объектов [14, 15, 16, 17, 18] с целым рядом сопутствующих задач [19,

20, 21, 22, 23, 24].

215

Литература

1.Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты пылеочистки / А.Г. Ветошкин. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 210 с.

2.СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 21 июня 2016 года №81.

3.Еремкин, А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу / А.И. Еремкин, И.М. Квашнин, Ю.И. Юнкеров. - М.: Ассоциация строительных Вузов, 2000. - 176 с.

4.Швыдкий, В.С. Очистка газов: справочник / В.С. Швыдкий. М.: Теплоэнергетик,

2002. - 640 с.

5.Манохин, М.В. Требования к безопасности труда и пожаровзрывобезопасность при эксплуатации асфальтобетонных заводов / М.В. Манохин, В.Я. Манохин, С.А. Сазонова, С.Д. Николенко // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Высокие технологии. Экология. - 2016. - № 1. - С. 16-21.

6.Манохин, М.В. Охрана труда и расчет рассеивания параметров выброса вредных веществ на промышленной площадке асфальтобетонного завода / Манохин М.В., Николенко С.Д., Сазонова С.А., Манохин В.Я. // Научный вестник Воронежского государственного ар- хитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. - 2016. - № 1 (12). - С. 104-107.

7.Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: 10-е изд. стереотип., доработ. / А.Г.Касаткин, М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.

8.Сазонова, С.А. Безопасность труда при эксплуатации машин и оборудования на асфальтобетонных и цементобетонных заводах / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, В.Я. Манохин, М.В. Манохин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурностроительного университета. Серия: Высокие технологии. Экология. - 2016. - № 1. - С. 28-33.

9.Сазонова, С.А. Обеспечение безопасности труда на асфальтобетонных и цементобетонных заводах при эксплуатации машин и оборудования / Сазонова С.А., Манохин М.В., Николенко С.Д. // Моделирование систем и процессов. - 2016. - Т. 9. - № 2. - С. 63-66.

10.Сазонова, С.А. Требования к безопасности труда на асфальтобетонных заводах при погрузочно-разгрузочных работах / С.А. Сазонова, В.Я. Манохин, С.Д. Николенко // Моделирование систем и процессов. - 2016. - Т. 9. - № 2. - С. 57-60.

11.Павлова, У.Ю. Теоретическое представление процесса распространения автотранспортного шума для разработки программного комплекса проектирования сооружений остановочных пунктов общественного транспорта с функцией шумозащитного экранирования / У.Ю. Павлова, В.Ф. Асминин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурностроительного университета. Строительство и архитектура. - 2016. - № 2 (42). - С. 123-130.

12.Асминин, В.Ф. Методика акустического проектирования одиночного пожарного речевого оповещателя / В.Ф. Асминин, Е.Н. Епифанов, А.И. Антонов, С.Н. Кузнецов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2013. - № 3 (31). - С. 121-127.

13.Асминин, В.Ф. Noise reduction in circular woodworking machines in the production of wood components / В.Ф. Асминин, Д.С. Осмоловский // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. - 2012. -

№4 (16). - С. 69-79.

14.Звягинцева, А.В. Мониторинг стихийных бедствий конвективного происхождения по данным дистанционного зондирования с метеорологических космических аппаратов: монография / А.В. Звягинцева, А.Н. Неижмак, И.П. Расторгуев. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. - 162 с.

15.Звягинцева, А.В. Прогнозирование опасных метеорологических явлений в определении характера и масштабов стихийных бедствий»: монография под общ. ред. И.П. Растор-

216

гуева / А.В. Звягинцева, И.П. Расторгуев, Ю.П. Соколова. Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ», 2009.

-247 с.

16.Власов, Н.М. Математическое моделирование водородной проницаемости металлов: монография / Н.М. Власов, А.В. Звягинцева. - Воронеж: ВГТУ, 2012. - 247 с.

17.Звягинцева, А.В. Структурные и примесные ловушки для точечных дефектов: монография / А.В. Звягинцева. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 180 с.

18.Zvyagintseva, A.V. Increase of solubility of hydrogen in electrolytic alloys NI-B / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 519-528.

19.Zvyagintseva, A.V. Laws of diffusion of hydrogen in electrolytic alloys on the basis of nickel / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 529-534.

20.Лемешкин, А.В. Стратегии и методы управления рисками / А.В. Лемешкин, Н.Н. Образцов // Инженерная физика. - 2010. - № 4. - С. 30-31.

21.Акамсина, Н.В. Метод и алгоритм оптимальной декомпозиции сложных систем / Н.В. Акамсина, О.А. Коновалов, А.В. Лемешкин // Экономика и менеджмент систем управ-

ления. - 2016. - Т. 19. - № 1. - С. 73-80.

22.Safonova, Y.A. Chickpea seeds germination rational parameters optimization / Y.A. Safonova, M.N. Ivliev, A.V. Lemeshkin // Journal of Physics: Conference Series . - 2018. - Т. 1015.

-С. 032118.

23.Казьмина, И.Г. Создание экологического ВЕБ-атласа Воронежской области на основе ГИС-технологий / И.Г. Казьмина, Н.В. Мозговой, Л.Т. Рязанцева // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2013. - № 3 (47). - С. 76-84.

24.Тенькаева, А.С. Анализ опасности технологического оборудования опасного производственного объекта, связанного с обращающимся природным газом / А.С. Тенькаева, Н.В. Мозговой, А.В. Звягинцева // Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016. Ч. III. 250 с. – С. 52-61.

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет (ВГТУ)», 2ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

IMPROVEMENT OF THE DEVICE FOR DUST CLEANING OF SCRUBBER VENTURI FOR

IMPROVEMENT OF WORK CONDITIONS AT WORKS

V.S. Ivanova1, S.D. Nikolenko1, S.A. Sazonova1, N.V. Mozgovoj1, V.F. Asminin2,

Zvyaginceva A.V.1

The principles of operation of dust-cleaning systems used in production at the present time to improve working conditions are described and systematized. The principles of operation of apparatus for the purification of gases from dust using a wet method are considered. The ways of increasing the efficiency of devices using wet gas cleaning from dust and the disadvantages of existing structures are identified. As a physical model, a design of an apparatus for cleaning gases from dust with increased efficiency has been developed; a Venturi scrubber is collapsible with internal surface treatment. Discusses ways to further improve the design and its application.

Key words: physical modeling, gas cleaning apparatus, wet cleaning methods, Venturi scrubber, dust cleaning efficiency.

1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education

«Voronezh State Technical University»,

2Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State Forestry University named after G.F. Morozova»

217

УДК 543.31

А.О. Голованев

ДИНАМИКА ТЕХНОГЕННОГО ИЗМЕНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД РАЙОНА Г.МИРНЫЙ (РЕСПУБЛИКА САХА, ЯКУТИЯ)

Целью данной работы является изучение и сопоставление данных по химическому составу поверхностных в районе г. Мирный. И как результат - установление эколого-геохимического заключения о состоянии поверхностных вод района. Актуальность данной работы подкрепляется тем фактом, что на протяжении почти 30 лет поверхностные воды региона находились, почти, на грани экологической катастрофы, в связи с ежегодным сбросом дренажных вод в речную сеть.

Ключевые слова: речная сеть, рассолы, сброс в реки, мероприятия по защите, режим рек, мониторинг, экологическое состояние, дренажные воды, г. Мирный, промышленная добыча алмазов, техногенное воздействие.

Рассматриваемая территория находится в восточной части Среднесибирского плоскогорья на водоразделе рек Большая и Малая Ботуобия. Гидрографическая сеть района, относящаяся к бассейну реки Вилюй, представлена рекой М. Ботуобия и её притоками, а также правыми притоками реки Б. Ботуобия. Питание рек осуществляется за счёт таяния снега и летних осадков. Реки характеризуются высоким половодьем, циклическими осенне-летние паводками и низким зимним стоком.

Также на территории данного региона имеется водохранилище, расположенное в 30 км от устья р. Ирелях. Оно сооружено в 1964г. и функционирует по сей день.

Иреляхское водохранилище - единственный источник питьевой воды г. Мирного, очистка воды проводится на водоочистных сооружениях города, в п. Светлый вода очищается на водоочистных сооружениях поселка. Для снабжения населения пп. Заря и Алмазный питьевой водой созданы водозаборы, обеззараживание воды проводится ее хлорированием. В пп. Муад и Арылах вода доставляется на машинах с водозабора п. Алмазный. В п. Сюльдюкар для хозяйственно-питьевых нужд вода из реки местным населением отбирается самостоятельно [3].

Для определения изменения химического состава и экологического состояния рек во временных рамках был проведен анализ фондовых материалов опробования прошлых лет. Первые работы по гидрохимическому опробованию реки Вилюй и притоков датируются 1957 годом. С развитием алмазодобывающей промышленности появилась проблема высокой техногенной деятельности. В июле 1977 года при отработке карьера «Мир» были вскрыты рассолы метегер-ичерского водоносного комплекса (МИВК). Дальнейшая отработка карьера осложнилась необходимостью осушения и последующего водоотведения и складирования вод. Для водоотведения рассолов была обоснованна схема поступления высокоминерализированных вод во временные резервуары и их дальнейший сброс в гидрологическую сеть во время паводков.

Не смотря на то, что рудничные и карьерные воды «Мира» не влияют на речную сеть, (за исключением накопителя на ручье Тымтайдах), мониторинг макро и микрокомпонент поверхностных вод проводится ежегодно.

Если рассмотреть более подробно динамику техногенного воздействия на регион, то можно выделить несколько этапов развития:

1.1957-1959гг. - на данной стадии состояние гидрологической сети находилось в естественном состоянии. Регион был малонаселен, геологоразведка и добыча алмазов находились на стадии становления. То есть - отрицательное экологическое воздействие было минимальным.

2.1960-1976гг. - наблюдается приток населения в регион. Активно развивается алмазодобыча, начинает свое становление сельское хозяйство. В целом, техногенное воздействия находится на незначительном уровне.

_________________________________

©Голованев А.О., 2019

218

Таблица 1

Значения ПДК для водохозяйственных водоемов

Рис. 1. Обзорная карта-схема района г. Мирный

219