Oцінка ефективності та оптимізація пиловловлювачів циклонного типу з дисковим розпилювачем оборотної суспензії для очистки газів до 250 °с

Abstract

The object of study is cyclone-type dust collectors with a disc sprayer of a recirculating dust-water suspension designed to clean ventilation and aspiration emissions in industrial conditions with temperatures up to 250°C.The paper proposes a solution to the problem of increasing the efficiency of wet cleaning of dusty gas-air streams containing polydisperse dust up to 50 µm of various industrial origin. The influence of the main operating parameters, in particular, gas flow rate from 12 to 20 m/s, dust particle size from 1 to 50 µm, suspension flow rate from 0.5 to 2.5 l/m³ of gas and concentration of captured dust in recycled water up to 15 g/l, on the efficiency of the dust collection process is investigated.The obtained experimental results of testing dust collectors in industrial conditions confirm analytical studies on the use of a circulating slurry disc sprayer while maintaining dust collection efficiency at 96-98% for particles of 10-50 microns and 85-90% for fine dust of 1-10 microns at a gas flow temperature of up to 250 °C. During the operation of the dust collector, it was determined that the recirculation of the working suspension inside the dust collector reduces annual water consumption by 25-30% while ensuring the stability of the cleaning process.The differences in the results obtained are in the confirmation of the effectiveness of using compact dust collectors with internal recirculation of the working fluid, which reduces energy consumption by 15%, reduces operating costs and increases the duration of maintenance-free operation to 3000 hours. A methodology for assessing the efficiency of air purification is proposed, which takes into account the design parameters, operating modes of the device and the characteristics of the dusty flow.The results of the research are of practical importance for the design and modernisation of aspiration systems of industrial enterprises, in particular in thermal shops and in the treatment of air emissions. They can be used to improve existing gas purification technologies, increase the efficiency of ventilation equipment, and reduce the impact of industrial emissions on the environment.Keywords: dust collection, disc spray, aspiration, air dustiness, dust dispersion, particle deposition.Об’єктом дослідження є пиловловлювачі циклонного типу з дисковим розпилювачем рециркуляційної пило-водяної суспензії, призначені для очищення вентиляційних та аспіраційних викидів у промислових умовах з температурою до 250°С.У роботі запропоновано вирішення задачі підвищення ефективності мокрого очищення запилених газоповітряних потоків, що містять полідисперсний пил до 50 мкм різного промислового походження. Досліджено вплив основних експлуатаційних параметрів, зокрема швидкості газового потоку від 12 до 20 м/с, розміру часток пилу від 1 до 50 мкм, витрати суспензії від 0,5 до 2,5 л/м³ газу та концентрації вловленого пилу в оборотній воді до 15 г/л, на ефективність процесу пиловловлення.Отримані експериментальні результати випробувань пиловловлювачів у промислових умовах підтверджують аналітичні дослідження щодо застосування дискового розпилювача оборотної суспензії при збереженні ефективності пиловловлення на рівні 96–98% для частинок 10-50 мкм та 85–90% для дрібнодисперсного пилу 1–10 мкм при температурі газового потоку до 250 °C. В процесі експлуатації пиловловлювача було визначено, що рециркуляція робочої суспензії всередині пиловловлювача зменшує річні витрати води на 25–30% при забезпеченні стабільності процесу очищення.Відмінності отриманих результатів полягають у підтвердженні ефективності використання компактних пиловловлювачів із внутрішньою рециркуляцією робочої рідини, що забезпечує зменшення енергоспоживання на 15%, зниження експлуатаційних витрат та збільшення тривалості роботи без обслуговування до 3000 годин. Запропоновано методику оцінки ефективності очищення повітря, яка враховує конструктивні параметри, режими роботи апарату та характеристики запиленого потоку.Результати досліджень мають практичне значення для проєктування та модернізації аспіраційних систем промислових підприємств, зокрема у термічних цехах і при очищенні викидів в атмосферу. Вони можуть бути використані для вдосконалення існуючих технологій очищення газів, підвищення ефективності роботи вентиляційного обладнання та зниження впливу виробничих викидів на навколишнє середовище.Ключові слова: пиловловлення, дисковий розпилювач, аспірація, запиленість повітря, дисперсність пилу, осадження частинок