Підвищення ефективності очищення повітря від пилу в аспіраційних системах збагачувальних фабрик

Abstract

У дисертаційній роботі здійснено вирішення актуальної наукової задачі підвищення ефективності очищення повітря від пилу в аспіраційних системах збагачувальних фабрик. Встановлені закономірності зміни концентрації іонів в міжелектродному просторі та виносу їх за межі цього простору при застосуванні для іонізації повітря уніполярного імпульсного коронного розряду та закономірності заряджання часток аерозолю в полі імпульсного уніполярного коронного розряду з малою тривалістю імпульсів. Шляхом експериментальних досліджень отримані характеристики іонізо-ваного потоку при різних напругах імпульсу, які дозволяють вибирати ре-жим зарядки аерозолю. Розроблений спосіб підвищення ефективності очищення повітря від пилу в аспіраційних системах збагачувальних фабрик. Результати роботи рекомендовані до використання при розробці заходів з комплексного знепилювання робочих приміщень філії «ЦЗФ Павлоградська» та при проведенні робіт з модернізації існуючої аспіраційної системи.

В диссертационной работе осуществлено решение актуальной научно-прикладной задачи совершенствования способов очистки воздуха на рабочих местах от высокодисперсной пыли, которое заключается в установлении закономерностей процесса зарядки аэрозоля в поле импульсного униполярного коронного разряда с малой длительностью импульсов и большой их скважностью и разработке на их основе способа повышения эффективности очистки пылегазовых потоков от высо-кодисперсной пыли. На основании выполненных теоретических исследований разработана математическая модель, описывающая процесс протекания разряда в системе концентрических цилиндров, отличающаяся от известных тем, что учитывает диффузионную зарядку тонкодисперсных частиц и заряд который они приобретают в поле униполярного коронного разряда и позволяет с достаточной для практических целей точностью оценить суммарную величину зарядов тонкодисперсных частиц аэрозоля. Предложен способ зарядки частиц в зарядном устройстве типа «острие-сетка». Показано, что суммарный заряд частиц, при зарядке в такой камере, линейно связан с ее радиусом, током коронного разряда и не зависит от изменения параметров атмосферы и скорости просасывания аэрозоля. Исследован процесс протекания импульсного коронного разряда в системе концентрических цилиндров, установлены закономерности изменения концентрации ионов в межэлектродном пространстве и выноса их за пределы этого пространства при применении для ионизации воздуха униполярного импульсного коронного разряда с малой длительностью и большой скважностью импульсов. Получены кривые динамики концентрации ионов, которые хорошо согласуются с физическими представлениями об электрогазодинамических процессах при прохождении пылегазового потока через зарядный промежуток с выносом образовавшихся ионов за его пределы. Получена зависимость концентрации ионов в любой точке межэлектродного пространства от радиуса наружного электрода и длительности паузы между ионизирующими импульсами на основании которой установлено, что при малых радиусах наружного электрода R < 10-2м и длительностью паузы между ионизирующими импульсами tn < 0,001 c. существующая концентрация ионов в межэлектродном пространстве за время паузы практически не изменяется. Установлено, что вынос ионов за пределы зарядного участка увеличивается с увеличением скорости воздушного потока, а их концентрация увеличивается с увеличением напряжения импульса, однако скорость воздушного потока ограничивается технологическими параметрами и ее значения определяются в зависимости от условий (конструкции технологического оборудования, типа аспирационной системы и др.), а величина напряжения импульса ограничивается параметрами зарядного устройства при которых исключается «пробой» В результате экспериментальных исследований установлено, что для накопления максимально возможной величины заряда на мелкодисперсных частицах, величина которого связана с временной функцией A(n0t), характеризующей скорость диффузионного процесса зарядки, необходимо обеспечить значение произведения n0t до 5•1013 с•м-3. При концентрации ионов в зарядной камере порядка 1014 м-3, это возможно при длительности процесса диффузионной зарядки порядка 0,5…1 секунды. При этом, длина участка трубопровода от сетки до смешивания пылегазовых потоков должна выбираться в зависимости от скорости пылегазовой смеси и может изменяться в диапазоне от 2 до 5 метров. Установлено, что заряд частиц в значительной степени зависят от пара-метров поля коронного разряда, что позволяет изменением этих параметров управлять процессом зарядки таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективную коагуляцию мелкодисперсных частиц аэрозоля при минимальных энергетических затратах. Показана возможность применения импульсного коронного разряда для целей коагуляции мелкодисперсной фазы аэрозоля при использовании зарядного устройства с системой коронирующих электродов типа «острие» и заземленного электрода, выполненного в виде расположенной поперек потока запыленного воздуха крупноячеистой сетки. На основании выполненных исследований разработано устройство для очистки пыли, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности коагуляции мелкодисперсных частиц аэрозоля и предотвращения осаждения пыли в зарядных камерах, коронирующие и заземленные электроды выполнены в виде металлической сетки с закрепленными на коронирующих электродах иглами и подключены к источникам высоковольтного униполярного импульсного напряжения различной полярности с длительностью импульсов обеспечивающей интенсивный унос газовых ионов за пределы разрядного промежутка. Предложена аспирационная система с высоким уровнем очистки воздуха от мелкодисперсной пыли, которая может быть использована на обогатительных фабриках при выполнении различных технологических процессов.

The thesis has solved topical scientific problem concerning intensification of air dedusting process in the context of aspiration systems of preparation plants. Rules of changes in ion concentration within interelectrode space as well as their removal from the space while applying monopolar impulse corona discharge to ionize air have been determined. Moreover, rules to charge aerosol particles within a field of impulse monopolar corona discharge in terms of short impulses and their significant porosity have also been identified. Experimental research has been applied to obtain characteristics of ionized flow in the context various voltage pulses helping select a mode for aerosol charging. A technique to intensify air dedusting process in the context of aspiration systems of preparation plants has been developed. Operating results have been recommended to be used while elaborating measures aimed at complex dedusting of working areas of «TSZF Pavlogradska» and in the process of current aspiration system intensification.