Материал: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. Колодяжный С.А
Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
УДК 331.45: 574
С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, М.В. Манохин
ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА НА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДАХ
Представлены данные о применяемых на асфальтобетонных заводах установок для очистки выбросов вредных веществ в атмосферу, необходимых для повышения уровня безопасности труда на опасном и вредном производстве.
Ключевые слова: охрана труда, асфальтобетонные заводы, защита атмосферного воздуха
S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, M.V. Manohin
THE PROTECTION OF ATMOSPHERIC AIR TO ENSURE SAFE WORKING
CONDITIONS AT ASPHALT-CONCRETE PLANTS
Submitted data used in asphalt-concrete plants installations for the purification of harmful emissions into the atmosphere required to increase the level of occupational safety in hazardous production.
Keywords: labor protection, asphalt plants, protection of atmospheric air
Вотечественных и зарубежных асфальтосмесительных установках применяются следующие типы пылеулавливающих устройств: пылеосадишельные камеры, циклоны большого диаметра, групповые батарейные циклоны, мокрые пылеуловители, тканевые фильтры, гравийные фильтр, электрофильтры.
Современные асфальтобетонные заводы (АБЗ) оборудованы одно-, двух- и трехступенчатыми обеспыливающими установками. В эксплуатации также находится значительное количество смесителей старого типа, не оборудованных системами пылеочистки.
Впылеочистительных установках АБЗ в основном в качестве первой ступени очистки используются циклоны сухой очистки конструкции типа СДК-ЦН-33, ЦН-15У и СУН-40, а второй ступени - мокрые пылеуловители типа СИОТ и ротоклон.
Асфальтобетонные установки Д-597А, Д-508-2, Д-617-2, Д-645-3, ДС-79 и ДС-95 укомплектованы групповыми циклонами, установки Д-508-2, Д-645-3 имеют в качестве второй ступени пылеуловителя циклон-промыватель типа СИОТ, установки Д-617-2, Д-645- 2, ДС-79, ДС-95 и ДС-84-2 - мокрые пылеуловители типа ротоклонов. В таблице указаны параметры перечисленных установок.
На основе разработок ВНИИстройдормаша и НИИОГАЗа создана система, в которой
вкачестве первой ступени очистки установлен дымосос-пылеуловитель с выносным циклоном рециркуляции. Система пылеулавливания с циклоном рециркуляции имеет ряд существенных преимуществ. Кроме небольших габаритов и массы, по сравнению с установкой из групповых циклонов, она характеризуется высокой степенью улавливания пыли. Недостатком этой системы пылеулавливания является большой эрозионный износ дымососа-пылеуловителя (рис.1).
На АБЗ установлена трехступенчатая система очистки отходящих газов, которая улавливает частицы пыли в большом диапазоне размеров. В пылеулавливающей установке смонтированы последовательно три ступени очистки: инерционный пылеуловитель ЦНИЛАС КТИС № 8,5 с циклоном НИИОГАЗ (улавливают частицы размером до 15 мкм) и мокрый гравийный фильтр. Для отсоса от дымовой трубы и загрузочного бункера использован пылевой вентилятор ЦВ-46 № 8 производительностью 1500 м3/ч.
________________________________________________________________________________
© Николенко С.Д., 2016
66
Серия «Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения» Выпуск № 2(13), 2016
Опыт работы пылеочистительной установки показал ее высокую эффективность. В среднем за смену она задерживает 3,5 м3 пыли, обеспечивая очистку воздуха на территории асфальтобетонного завода до пределов, допустимых нормами промышленной санитарии. Концентрация пыли на территории АБЗ не превышает 0,5 мг/м3.
Трехступенчатая система пылеочистки характеризуется большим гидравлическим сопротивлением (0,027 МПа), высокой энергоемкостью и значительными габаритами. Кроме того, при применении гравийных фильтров, расчет и эксплуатация которых недостаточно изучены, требуется частая замена гравийной массы по мере снижения их эффективности.
Рис. 1. Дымосос-пылеуловитель с выносным циклоном рециркуляции: 1-крыльчатка дополнительной улитки; 2-дополнительная улитка; 3-крыльчатка дымососа; 4- улитка дымососа; 5-патрубок для очищенных газов; 6-поворотная заслонка; 7-циклон рециркуляции; 8-горячий элеватор асфальтосмесительной установки; 9-затвор-мигалка
67
Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
Таблица
Параметры асфальтобетонных установок
Показатели |
ДС-35 |
ДС-35А |
Д-508-2 |
ДС-П7- |
Д-617-2 |
Д -645-2 |
ДС-118-4 |
ДС-84-2 |
Д-645-3 |
ДС-4 |
ДС-65 |
ДС-79 |
ДС-95 |
|
(Д-597) |
(Д-597А) |
|
2Е |
|
|
(ДС-121) |
|
|
|
|
|
|
Производительность |
15000 |
20000 |
20000 |
20000 |
30000 |
60000 |
50000 |
100000 |
60000 |
|
7300 |
20000 |
30000 |
вентиляторов, м3/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность, |
20 |
20 |
25 |
25 |
50 |
100 |
100 |
200 |
100 |
- |
12 |
25 |
30 |
т/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип циклона |
НИИ |
СДК- |
СДК- |
СДК- |
ЦН-15У |
ЦН-15У |
СЦН-40 |
НИИ |
ЦН- |
НИИ |
ЦН- |
НИИ |
ЦН- |
|
ОГАЗ |
ЦН-33 |
ЦН33 |
ЦН-33 |
|
|
|
ОГАЗ |
15У |
ОГАЗ |
15У |
ОГАЗ |
19У |
Количество циклонов |
4 |
4 |
4 |
4 |
8 |
12 |
14 |
3 |
16 |
1 |
2 |
15 |
8 |
Диаметр, м |
450 |
800 |
800 |
800 |
500 |
700 |
- |
|
500 |
|
600 1 |
256 |
500 |
Тип дымососа- |
ЦУ-70 |
Д12 |
Д12 |
НИИ |
Д12 |
Д13 |
НИИ |
НИИ |
ВВД9- |
BP |
ЦП7-40 |
Д12 |
Д12 |
вентилятора |
№10 |
|
|
ОГАЗ |
|
|
ОГАЗ |
ОГАЗ |
МУ-04 |
№ 3: |
№6 |
|
|
Мощность |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
75 |
85,7 |
150 |
22 |
- |
10 |
40 |
30 |
электродвигателя, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
- |
1 |
1 |
1 |
электродвигателей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип мокрого |
- |
СИОТ |
СИОТ |
_ |
Рото- |
Рото- |
- |
Рото- |
СИОТ |
- |
Рото- |
Рото- |
Рото- |
пылеуловителя |
|
5 0 007 |
5 0 007 |
|
клон |
клон |
|
клон |
5 0 007 |
|
клон |
клон |
клон |
Количество |
_ |
1 |
1 |
_ |
1 |
1 |
- |
2 |
2 |
- |
1 |
1 |
1 |
пылеуловителей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход воды, м3/ч |
- |
0,6 |
0,6 |
- |
0,05 |
0,09 |
- |
0,18 |
1,2 |
- |
0,01 |
0,025 |
0,05 |
Расход топлива, кг/ч |
280 |
280 |
280 |
225 |
545 |
1140 |
1000 |
2162 |
1140 |
- |
137,6 |
300 |
520 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В последнее время находят широкое применение барботажноскоростные пылеуловители с очисткой газов в постоянном объеме воды. Дешевой и простой является очистка газов механическим способом. Так же применяются установки, в которых принят двухступенчатый способ очистки запыленных газов. Первая ступень состоит из батарейного циклона с девятью элементами диаметром 254 мм, она предназначена для улавливания пыли размером частиц более 10 мкм. Вторая ступень представляет собой скруббер, который очищает воздушный поток от пыли размером частиц 5-10 мкм.
Очищенные газы из скрубберов выбрасываются вытяжным вентилятором через трубу в атмосферу. Отсепарированную в батарейном циклоне пыль подают при помощи шнека диаметром 200 мм в горячий элеватор и используют для приготовления асфальтобетонной смеси. Загрязненная пылью вода из скруббера направляется в подземный отстойник, где она осветляется и подается обратно на орошение и промывку скруббера насосом.
Асфальтосмеситель Д-617 с заводской двухступенчатой системой сухой очистки газов от пыли состоит из группового циклона НИИОГАЗ и дымососа-пылеуловителя ДП-10. При работе на некондиционных материалах с повышенной влажностью, большим содержанием пыли и глинистых частиц эффективность пылеулавливания значительно снижается в результате быстрого засорения первой ступени очистки крупными частицами. Это приводит к частым остановкам завода для ручной очистки циклонов, а также к выходу из строя дымососа ДП-10.
С целью улучшения санитарного состояния АБЗ и работы асфальтосмесителя в существующую схему перед групповым циклоном дополнительно введена в первичную ступень очистки пылеосадительная камера, представляющая собой металлическую емкость объемом 30 м2. Внутри пылеосадительной камеры по винтовой линии приварен стальной лист шириной 300 мм. Отсасываемый газ по газоходам попадает по касательной на винтовую линию камеры, где происходит осаждение крупных частиц. Осажденная пыль скапливается в нижней части камеры. Из пылеосадительной камеры газ, значительно очищенный от пыли, попадает во вторую ступень очистки - групповой циклон - и далее двумя дымососами ДП-10 отсасывается в атмосферу, проходя предварительно через циклоны рециркуляции, связанные с дымососами.
Непременным условием работы системы является абсолютная герметизация, исключающая подсос воздуха из атмосферы. На всех трех ступенях очистки осажденные частицы пыли периодически удаляют через затворы на ленточный конвейер, подающий ее в смесительное отделение завода.
68
Серия «Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения» Выпуск № 2(13), 2016
Впервую ступень очистки входит пылеосадительная камера, которая улавливает и осаждает все отходящие частицы пыли размером до 1 мм. Высота камеры 4 м, диаметр - 3 м.
Вторая и третья ступени очистки состоят из группы циклонов и дымососапылеуловителя ДП-10, которые улавливали более мелкие частицы размером 300-700 мкм.
Система сухой трехступенчатой очистки улавливает до 90% отходящей пыли. Применение трехступенчатой с пылеосадительной камерой системы сухой очистки на АБЗ дает возможность сократить выброс пыли, частиц сажи и несгоревших продуктов в атмосферу, улучшает условия эксплуатации очистительных сооружений, сокращает простои завода. Установка пылеосадительной камеры позволяет произвести предварительную очистку газа от крупнодисперсной пыли, что значительно улучшает условия работы группового циклона и дымососапылеуловителя. При этом снижается абразивное действие пыли на дымосос ДП-10. Однако в результате введения дополнительной ступени увеличивается аэродинамическое сопротивление установки и требуется установка дополнительного дымососа ДП-10.
На АБЗ применяются установки, предназначенные для очистки отходящих газов от асфальтосмесителя Д-597. Локализация источников пылегазовыделений предусмотрена в местах загрузки сушильного барабана, горячего элеватора, грохота. Верхняя и нижняя головки сушильного барабана уплотнены. Для очистки газов, отходящих от сушильного барабана, и аспирационного воздуха от укрытий устанавливается первая ступень очистки, которая состоит из конических циклонов (СДК-ЦН-33 диаметром 800 мм). Очищенные в циклоне газы поступают в дымососпылеуловитель типа ДП-10, служащий одновременно тяговым средством и вместе с циклоном (ЦН-15У диаметром 500 мм) второй ступенью очистки. Эффективность установки очистки газов от пыли составляет 99%.
На рис. 2 изображена конструкция эффективного мокрого пылеуловителя, который состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, каплеуловителя, камеры с плоскими щелевыми каналами, образованными верхней и нижней направляющими перегородками, внутри которых под углом друг к другу установлены отражательные пластины. Между нижними кромками отражательных пластин и верхними направляющими перегородками размещены карманы, зашторенные свободно висящими цепями, каплеуловителем являются ряды свободно висящих в шахматном порядке цепей.
При работе пылеуловителя поток воздуха через патрубок попадает в камеру запыленного газа и направляется пластинами к щелевым каналам, где происходит смешение газа с водой, после чего последняя попадает в камеру очищенного газа. Под действием сил инерции частицы пыли отбрасываются к стенкам направляющих пере городок щелевых каналов, смачиваются водой и оседают на .дно бункера в виде шлама, который удаляется через патрубок. Очищенный от пыли воздух проходит через каплеуловитель, где отделяются капли воды, а затем через выходной патрубок выходит наружу.
Впрактике эксплуатации смесителей АБЗ применяются рукавные (тканевые) и зернистые (гравийные) фильтры. Тканевые фильтры имеют высокую эффективность (более 90%), которая не зависит от дисперсности пыли в отличие от широко применяемых циклонов. Имеются сведения о применении зернистого фильтра ФЗГИ (рис. 3) для очистки выбросов от сушильных барабанов при температуре газов до 400° С на стеклотарных заводах.
Установка включает групповой циклон ЦН-15 (4 циклона диаметром до 700 мм) и зернистый фильтр типа ФЗГМ с вертикальным слоем и импульсной регенерацией. Фильтрующий элемент состоит из четырех пар фильтрующих ячеек, расположенных по вертикали друг над другом, в которые насыпан слоями зернистый материал. Фильтрующие ячейки собираются между двумя боковинами и объединяются каналами треугольного сечения и общим коробом для выхода очищенного газа. В каналы помещены сопла для подачи сжатого воздуха от вертикального трубопровода, установленного внутри короба для отвода очищенного газа.
69
Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
Рис. 2. Мокрый пылеуловитель конструкции НИПИОТстрома: 1-корпус; 2-входной патрубок; 3-лерегородка; 4-выходной патрубок; 5-камера очищенного газа; 6-отражательные пластины; 7- нижняя перегородка; 8-жалюзийная решетка: 9-патрубок для удаления шлама; 10-бункер для сбора уловленной пыли; 11-карман; 12-зашторенные свободно висящие цепи; 13-верхняя перегородка; 14-камера запыленного газа; 15-каплеуловитель
Рис. 3. Зернистый фильтр типа ФЗГИ:I-корпус; 2-ячейки зернистого материала; 3-выходные отверстия; 4-подводящая труба; 5-бункер
Запыленные газы от сушильного барабана входят в корпус фильтра и распределяются по фильтрующим элементам, проходят через слои зернистого материала, очищаются от пыли, через треугольные каналы собираются в общий короб и удаляются из аппарата.
При повышении гидравлического сопротивления фильтра по команде системы автоматического управления включается импульс регенерации. При этом фильтрующие
70