Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Развитие аэродинамических и технологических способов сухого пылеулавливания (производство огнеупоров и технической керамики)

специальность: 05.17.08 - Процессы и аппараты

химических технологий.

кандидата технических наук

Иванова Вера Григорьевна

Воронеж - 2006

Работа выполнена на кафедре «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Красовицкий Юрий Владимирович.

Официальные оппоненты:

Заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Вальдберг Арнольд Юрьевич;

доктор технических наук, профессор Першин Владимир Федорович

Ведущая организация - ОАО производственно-коммерческая фирма «Воронежский керамический завод»

Защита состоится «____» __________ 2006 г. в «_____» час. на заседании диссертационного совета Д 212.260.02 Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ) по адресу: г. Тамбов, ул.Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000 г. Тамбов, ул. Советская, 106.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «____» ______________ 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, доцент Нечаев В.М.

аэродинамика пылегазовый поток экономический

Общая характеристика работы

Выполненная работа посвящена анализу, разработке и внедрению аэродинамических и технологических способов повышения эффективности пылеулавливания в производстве огнеупоров и технической керамики, что позволяет обеспечить защиту окружающей среды и рентабельность социально-экономических мероприятий в этом направлении.

Актуальность темы. По объему пылегазовых выбросов химическая промышленность устойчиво занимает одно из первых мест в стране. Предприятия этой отрасли расположены во всех регионах РФ, а пылевые выбросы таких предприятий составляют 54 % суммарных выбросов по отрасли. Так производство огнеупоров и технической керамики, отличающееся высокой концентрацией, разнообразием и энергоемкостью технологического оборудования, предназначенного для дробления, измельчения, классификации, транспортировки и обжига твердых, гранулированных и порошкообразных материалов, является достаточно серьезным источником пылевыделения в производственные помещения и окружающую воздушную среду. При этом теряется значительная часть дефицитного сырья, и возникают условия для нарушения действующих санитарно-гигиенических норм.

Создание безотходной технологии и внедрение новейших пылеулавливающих комплексов на действующих предприятиях по ряду технических причин сталкивается с серьезными затруднениями.

В этих условиях особое значение приобретает не только всесторонний анализ и оптимизация уже действующих пылеулавливающих комплексов, но и развитие наиболее перспективных технологий процесса пылеулавливания.

Аэродинамические и технологические способы пылеулавливания, отличающиеся низкой стоимостью, очевидным энергосберегающим эффектом и доступностью реализации, позволяют обеспечить нормативы качества воздуха, предусмотренные нормативами РФ. Однако ряд вопросов, связанных с реализацией аэродинамических и технологических способов, изучен недостаточно, что в определенной мере сдерживает их применение. Поэтому актуальность темы представляется нам достаточно очевидной.

В качестве объектов исследований выбраны огнеупорное и керамическое производства, в значительной мере охватывающие пылевыделяющие комплексы отрасли. Диссертация выполнена в соответствии с планом НИР кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии (№ госуд. регистр. 01960006217).

Цель работы - развитие, совершенствование, апробирование и внедрение в практику аэродинамических и технологических энергосберегающих способов повышения эффективности пылеуловителей в производстве огнеупоров и технической керамики.

Задачи исследований потребовали комплексного решения следующих вопросов: анализа существующих энергосберегающих способов сухого пылеулавливания; выбора и обоснования направления экспериментальных исследований и соответствующей методологии; разработки условий и способов усовершенствования аэродинамики движения пылегазовых потоков и экспериментальной оценки распределения этих потоков по рабочим сечениям пылеуловителей различных типов; всестороннего обсуждения полученных результатов в печати и их апробирования на научных форумах; оценки экономических и социальных результатов работы, ее технических и коммерческих перспектив.

Методы исследования и достоверность результатов обеспечиваются совместным использованием классических закономерностей механики аэрозолей, теории фильтрования и аэрогидродинамики пылегазовых потоков, которые в сочетании с экспериментально-статистическими методами анализа обеспечили получение представительных и устойчиво воспроизводимых результатов. При проведении экспериментов использованы апробированные методики НИИОГАЗ, ГИНЦВЕТМЕТ и НИФХИ им. Л.Я. Карпова. При этом максимальное расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 16 % с доверительной вероятностью 0,95.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- доказана технологическая, экономическая и социальная целесообразность комбинированного применения традиционных и альтернативных способов выравнивания пылегазового потока, обеспечивающего эффективность пылеулавливания, соответствующую санитарным нормам и техническим требованиям, в сочетании с существенным энергосберегающим результатом;

- разработаны и экспериментально проверены распределительные устройства с переменным живым сечением и относительно невысоким коэффициентом гидравлического сопротивления (10) для эффективного выравнивания пылегазового потока в особо сложных и нестабильных аэродинамических условиях;

- экспериментально получены интерполяционные модели, связывающие изменение эффективности общего и фракционного пылеулавливания с коэффициентами Буссинеска или Кориолиса и сформулированы на этой основе практические рекомендации производству;

- изучена кинетика разделения пылегазовых потоков зернистыми слоями, обеспечивающими равномерное распределение этого потока в гравитационном и центробежном полях; предложены аналитические выражения в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования этих процессов;

- в производстве огнеупоров и технической керамики дифференцированы гидродинамические сферы изокритериальной и изокинетической схем отбора пылегазовых проб и показаны преимущества одновременного применения квазивиртуальных импакторов НИИОГАЗ и группы циклонных сепараторов;

Практическая ценность диссертации состоит в разработке схем выравнивания пылегазовых потоков устройствами с переменным живым сечением, которые реализованы в цехе № 1 ОАО Семилукского огнеупорного завода при реконструкции аспирационных систем технологических агрегатов. Экономический эффект от внедрения рекомендаций только по цеху № 1 составляет 14509 руб./год.

Схемы отбора пылегазовых проб, предложенные в работе, используются на Семилукском комбинате строительных материалов и техническими службами Воронежского вагоноремонтного завода им. Тельмана при проведении пылегазовых замеров.

Уточненный расчет зернистых фильтров и выравнивающих поток устройств (методом наложения потерь) используются Воронежским керамическим заводом для поверочного расчета и корректировки эксплуатационных параметров пылеуловителей.

Проект «Разработка аэродинамических способов повышения эффективности зернистых фильтров и методов их регенерации» награжден дипломом выставки «Кадры и инновации для пищевой и химической промышленности» (Воронеж, 20-21 октября, 2005 г.).

Институтам «НИИОГАЗ» и «Гипрогазоочистка» (г. Москва) рекомендована определенная последовательность применения выравнивающих поток устройств.

Результаты работы (поэлементные гидравлические расчеты аппарата, количественная оценка степени неравномерности распределения потока по сечению, новые способы регенерации зернистых слоев, защищенные положительным решением патентной экспертизы РФ) используются систематически в практике ряда высших учебных заведений - Воронежской государственной технологической академии, Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, Московском государственном университете инженерной экологии, Белгородском государственном техническом университете: при выполнении НИР, КП, КР, при изложении отдельных разделов курса «Процессы и аппараты» и подготовке аспирантов.

Специальные рекомендации по методологии и проведению пылегазовых замеров выданы Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Территориальному управлению по Воронежской области).

Апробация работы. Результаты выполненных исследований доложены и обсуждены на: VIII Международных научных чтениях «Белые ночи-2004», МАНЭБ, С.-Петербург, 2004; XVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Кострома, КГТУ, 2004; Международной научной конференции «Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование. Экологически безопасные производства», Иваново, ИГХТУ, 2004; IX Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека», Самара, 2004; XLI, XLII, XLIII, XLIV отчетных научных конференциях ВГТА, Воронеж, ВГТА, 2002, 2003, 2004, 2005; IX Региональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья РФ», Липецк, ЛГТУ, 2005; V Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности», Пенза, МНИЦ, 2005; 2-й Международной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса», Тамбов, ТГТУ, 2006.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 37 работ, в том числе получено 1 решение о выдаче патента на изобретение.

В работах, опубликованных в соавторстве, перечень которых приведен в автореферате, лично соискателю принадлежит: в [10-15, 18, 19] - концептуальный подход к решению проблемы; в [6-9, 16, 20] - аэродинамические и кинетические аспекты работы; в [1-5] - инженерные методы расчета устройств, обеспечивающих энергосберегающий эффект в процессе пылеулавливания; в [4, 6-8] - методология и аппаратура для производства пылегазовых измерений; в [16, 17, 19, 5-7, 21-25] - технологические, технико-экономические и социальные аспекты проблемы.

Объем и структура диссертации. Структура работы: введение, пять глав, основные выводы, список использованных источников из 105 наименований, 11 приложений и 12 документов, подтверждающих практические результаты диссертации.

Основной объем работы - 152 стр., в том числе, 37 рис., 9 табл.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи исследований, указаны объекты и предметы анализа, методы проведения экспериментов, научная новизна диссертации и положения, представляемые на защиту, практическая ценность и апробация полученных результатов, личный вклад соискателя в работы, опубликованные в соавторстве и структура диссертации.

В первой главе представлен анализ технологических особенностей производства огнеупоров и технической керамики и сформирован круг представительных объектов исследования. Отмечена особая роль аэродинамических и технологических способов повышения эффективности пылеуловителей, позволяющих получить существенный энергосберегающий эффект. Приведены данные по оснащенности керамического и огнеупорного производства системами пылеулавливания и предложен новый концептуальный подход к решению этой проблемы, основанный на комплексном аэродинамическом усовершенствовании и целенаправленном использовании кинетических закономерностей этого процесса.

Получены достоверные и воспроизводимые сведения о массовых концентрациях, дисперсном и химическом составе, удельном электрическом сопротивлении, слипаемости, абразивности и аутогезионной прочности реальных промышленных пылей.

Дана оценка медикоэкологической ситуации техногенной этиологии.

Выявлены существенные экономические преимущества аэродинамического усовершенствования аспирационных систем.

Рассмотрены правовые и нормативно-технические условия решения поставленных задач, позволяющие установить оптимальное соотношение затрат и экономического эффекта при создании систем, использующих концепцию энергосберегающего сухого пылеулавливания.

Сформулированы основные направления работы по развитию аэродинамических и технологических условий эксплуатации пылеуловителей.

Во второй главе рассмотрены организация и методология экспериментов.

Экспериментальные исследования связаны с проведением общих пневмометрических и специальных аэродинамических измерений, определением массовой концентрации дисперсной фазы в пылегазовом потоке до и после пылеуловителя, анализом и интерпретацией дисперсного состава пылей, созданием лабораторных и опытно-промышленных экспериментальных стендов, активной идентификацией объектов исследований и выбором способа оценки погрешностей измерений.

В диссертации использованы обшие пневмометрические и пылегазовые измерения, основанные на работах ВТИ и НИИОГАЗа, обеспечивающие достаточно представительный характер получаемых результатов.

При анализе нестабильных пылегазовых выбросов в работе применены прямые методы определения запыленности, связанные с применением заборной трубки с внешней или внутренней фильтрацией отбираемой пробы пылегазового потока.

При этом в работе использована двухкритериальная концепция отбора пылевой пробы, предложенная Е.П.Медниковым, согласно которой наиболее представительные результаты обеспечиваются при равенстве двух чисел Стокса - внутреннего Stk_i=u_ip/D_i и внешнего Stk_e=u_ep/D_e, где D_i, D_e - внутренний и внешний диаметры устья зонда; u_i, u_e - скорости снаружи и внутри устья зонда; _p - время релаксации.

Анализ показал, что только изокритериальный режим обеспечивает полную представительность отбора пробы.

Для проведения дисперсного анализа пыли использованы квазивиртуальные импакторы НИИОГАЗа, группы циклонных сепараторов С.С. Янковского и микроскопический метод.

Результаты пылегазовых измерений использованы для оценки общей и фракционной эффективностей пылеуловителей в аспирационных системах огнеупорного производства.

Эффективность пылеулавливания , % оценивали по формуле

(1)

где z_вх, z_вых - средние концентрации пыли на входе в аппарат и выходе из него; Q_вх, Q_вых - расходы газа на входе в аппарат и выходе из него.

Для обеспечения статистической эффективности при обработке экспериментальных данных в работе использован коэффициент проскока К, причем,

(2)

Анализ различных способов интерпретации дисперсного состава пылей заставил отдать предпочтение логарифмически-нормальному распределению (ЛНР). Интегральная кривая (в %) для частиц в ЛНР в работе представлена в виде

(3)

Значения средней скорости w_к по кольцевому и прямоугольному сечению определяли по формулам соответственно

(4)

(5)

где w_i - значение истинной скорости в i-ой точке сечения, м/с; y- расстояние i-ой точки от оси сечения, м; R_к- наружный радиус кольцевого сечения, м; r_к - внутренний радиус кольцевого сечения, м; b_к- ширина сечения, м.

При проведении экспериментов использованы цеховые опытно-промышленные установки и специальное оборудование ЦЗЛ ОАО «Семилуский огнеупорный завод», модифицированный автором стенд, лабораторные установки отдела №31 АО «НИИОГАЗ», а также лабораторные стенды кафедры ПАХПП ВГТА.

Для построения интерполяционных расчетных моделей в работе использовано факторное планирование эксперимента.

Организация экспериментов на реальных пылегазовых потоках обеспечила высокую достоверность и практическую ценность результатов. Погрешность при проведении аэродинамических и пылегазовых измерений в работе оценивали по нормальному закону распределения ошибок (закону Гаусса).

Разработанное методологическое обеспечение позволило перейти к экспериментальным исследованиям.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований по выравниванию пылегазовых потоков и анализ энергосберегающего эффекта при реализации принятых решений. Основная цель - анализ зависимостей вида и .

Известно, что коэффициенты Кориолиса N_K и Буссинеска М_К связаны зависимостью

(6)

где F_K - площадь сечения канала (камеры) аппарата, - отклонение скоростей от среднего значения (по сечению).

Поэтому для представительной оценки степени неравномерности распределения скоростей вполне достаточно определение значений М_К. По значениям М_К определяли расчетные величины общего и фракционного коэффициентов изменения проскока - и по формулам:

для зернистых слоев (по массовой концентрации)

(7)

где В - константа, характеризующая процесс;

по счетной концентрации

(8)

(9)

где N_i - счетная концентрация i-й фракции перед образцом; - счетные концентрации i-ой фракции после образца.

Для инерционных пылеуловителей использовано выражение

(10)

где n_ц - число оборотов потока (для циклона n_ц1); - отношение внутреннего диаметра циклона к наружному; v_r - радиальная скорость пылегазового потока, м/с.

Зависимости и для образцов ПНС-5 и ПНС-30, полученные в работе, свидетельствуют о существенном влиянии даже небольшой неравномерности поля скоростей на значения и .

Обработка полученных результатов подтвердила уравнение регрессии вида

, (11)

где а(), b() - амплитуды кривой; .

Отдавая предпочтение линейному характеру функций а() и b() по и введя вспомогательную переменную , линейно зависящую от М_К¹¹⁾ Справедливость линейной гипотезы контролировали по коэффициенту корреляции .⁾, получим признанные в дальнейшем оптимальными следующие зависимости:

для ПНС-5

, (12)

для ПНС-30

. (13)

В качестве перспективных устройств, обеспечивающих выравнивание реального пылегазового потока в производственных условиях СОЗ изучены плоские решетки и укороченные разделительные стенки (система вытяжной аспирации трубомельницы - цех №1, пересыпные устройства в отделении пневмотрамбовки - цех №2, аспирация от шаровой мельницы - цех №3 и от шахтной печи - цех №5). Для обеспечения высокой степени выравнивания потока, как это показано на рис. 1, были использованы предложенные нами распределительные устройства с переменным и регулируемым живым сечением, что позволило существенно снизить М_К (от 2,65 до 1,29).

В работе экспериментально исследован кольцевой диффузор, установленный перед циклоном ЦН-15 в аспирационной линии от щековой дробилки (цех №2, СОЗ), что позволило снизить значения М_К (от 1,94 до 1,14). При этом эффективность циклона возросла на 14 %.

Установлено также, что распределительные устройства в аспирационных системах перед пылеуловителем должны быть использованы при значении <210³.

В работе приведены результаты расчета и основные параметры рекомендуемых укороченных разделительных стенок диффузоров для фильтров-циклонов типаФЦЗ, а также различные способы улучшения распределения потоков в коротких диффузорах. Следует рекомендовать систему последовательно установленных решеток, количество которых n определяют по формуле

(14)

где F_К, F₀ - площади рабочего сечения и входа в пылеуловитель.

При значениях массовой концентрации пыли перед пылеуловителем z_вх5 г/м³ применение распределительных решеток становится проблематичным в связи с быстрым повышением значения коэффициента гидравлического сопротивления . Как показано в настоящей работе, разделительные стенки обеспечивают по сравнению с распределительными решетками существенные энергетические преимущества и менее подвержены забиванию пылью. Для получения при боковом входе равномерного поля скоростей подбор оптимальной решетки следует проводить по предлагаемой нами формуле

(15)

Для зернистых слоев, стабилизирующих пылегазовый поток, использована расчетная формула, предложенная И.Е. Идельчиком, для нахождения относительной глубины зернистого слоя Н_с.з.

(16)

Необходимо отметить, что существующая тенденция к увеличению толщины слоя по сравнению с расчетной не является перспективной, так как приводит к росту энергетических затрат, ухудшению условий регенерации, неоправданному повышению массы фильтрующего материала.

Поэтому уточненный расчет гидравлического сопротивления выравнивающих поток устройств и пылеуловителей является непременным условием решения поставленной задачи.

В работе реализован принцип наложения потерь, позволивший выполнить уточненные поэлементные расчеты некоторых перспективных пылеуловителей - инерционного пылеуловителя типа ПИ-10 и зернистого роторного фильтра ФЗРИ-100.

Рис. 1. Распределительные устройства с переменным и регулируемым живым сечением - I и безразмерные поля скоростей (F_к/F₀=16,4; боковой вход) - II а - без распределительных устройств; б - с направляющими лопатками; в - с направляющими лопатками и одной плоской решеткой _р=6,0; г - с направляющими лопатками и двумя решетками _р1=_р2=4,5; д - с направляющими пластинками _п=87; е - с направляющими пластинками _п=75 и одной плоской решеткой _р=69,5; ж - с направляющими пластинками _п=75 и двумя решетками _р1=_р2=4,5.

Примечание: в, е, ж - при распределительных устройствах с переменным и регулируемым живым сечением.

В четвертой главе в качестве альтернативного и многоцелевого решения рассмотрено применение зернистых фильтровальных слоев, способствующих выравниванию скоростей пылегазового потока и обеспечивающих одновременно высокую эффективность пылеулавливания, а при соответствующем подборе гранул слоя - утилизацию уловленной пыли.

Выполненная нами обработка опубликованных данных показывает, что для зернистых слоев из сферических и несферических гранул 0,5Re11. В этом диапазоне изменения чисел Re практический интерес представляют процессы фильтрования с постепенным закупориванием пор и с отложением осадка на поверхности слоя.

Используя модель Гагена-Пуазейля и ранее установленную зависимость изменения проскока К от времени фильтрования

(17)

где К_н - проскок в начальный момент фильтрования; m - коэффициент пропорциональности, получим при w=const и непрерывно возрастающем перепаде давлений на зернистом слое Р выражение

, (18)

где х_н - объемная концентрация дисперсной фазы в пылегазовом потоке перед слоем, l - длина порового канала, ; N_п - число поровых каналов на 1 м² поверхности слоя.

Используя дополнительные обозначения и имеем

(19)

При К_н=0 зависимость (19) принимает вид

(20)

Уравнение (20) в координатах - прямая линия, проходящая через начало координат и наклоненная к горизонтальной оси под углом, тангенс которой равен С. В безразмерной форме выражение (20) примет вид

(21)

где

Для оценки общего перепада давлений Р_общ.ц. на цилиндрическом зернистом фильтровальном элементе использована зависимость

(22)

где R_пн, R_пв - радиусы цилиндрической перегородки - наружный и внутренний; r_п, r_ос - удельные сопротивления фильтровальной перегородки и осадка; х_н - объемная концентрация дисперсной фазы в пылегазовом потоке; - продолжительность фильтрования. В целях разработки стабильного гидродинамического режима фильтрования проведены теоретические и экспериментальные работы по изучению особенностей прохождения пылегазового потока через вращающиеся зернистые слои со связанной структурой.

Для вывода зависимости, описывающей этот процесс, принимаем, что разность давлений при прохождении потока через осадок р_ос.дин меньше разности давлений при неподвижном фильтрующем элементе р_ос.ст на величину р_ос.ц, определяемую действием центробежной силы на осадок:

р_ос.дин=р_ос.ст - р_ос.ц . (23)

После преобразований имеем

(24)

Переход от (24) к обобщенным переменным позволил впервые сформулировать условия стабильной регенерации вращающихся фильтровальных перегородок. Проведенные в производственных условиях эксперименты вполне удовлетворительно подтверждают зависимости (20), (21) и (24).

Использованные в работе экспериментально-статистические методы анализа и обработки наблюдений позволили получить уравнение регрессии, адекватно описывающее искомую функцию отклика - ln K

(25)

где X₁-X₅ - кодированные значения факторов w, d_э, H, , z_н соответственно.

Анализ (25) показывает: К симбатно с d_э и антибатно с w, H и , что соответствует представлениям о закономерностях рассмотренного процесса. В работе реализован переход к интерполяционным моделям в обобщенных переменных - z_к/z_н, d_э/w, d_э/Н, что позволило существенно расширить диапазон интерпретации полученных результатов. Очевидный интерес представляет прецизионное определение оптимальной гидродинамической области фильтрования при строго регламентированных фракционных коэффициентах проскока и применении зернистых слоев со связанной структурой для реализации энергосберегающих процессов сухого пылеулавливания.

Созданная для этой цели опытная установка состояла из последовательно соединенных воздуходувки, регулятора расхода, ротаметра, сменной фильтровальной кассеты и лазерного аэрозольного спектрометра ЛА-01 НИФХИ им. Л.Я. Карпова, позволяющего измерять счетную концентрацию частиц при 0,2<d_ч<40 мкм.

В качестве образцов использовали плоские диски толщиной 2 мм, изготовленные из сферического порошка фосфористой меди различных фракций.

Результаты экспериментов были аппроксимированы критериальными зависимостями вида f(K_ф, Re, Stk)=0. Значения Re и Stk определяли по формулам

(26)

(27)

Значения Re и Stk меняли в следующих пределах: 210^-1<Re<9 и 210^-4<Stk<710^-2.

Полученные критериальные зависимости позволяют не только прогнозировать К_ф, но и своевременно исключить зоны значений Re и Stk, отвечающие наименее выгодному режиму работы фильтра. Эти результаты использованы при оптимизации систем тонкого обеспыливания на Семилукском огнеупорном заводе. Анализ способов регенерации зернистых слоев, детально исследованный в работе, позволяет отдать предпочтение обратной продувке при вертикальном расположении слоя с его частичным (1216 % масс.) удалением снизу при горизонтальном движении пылегазового потока.

В пятой главе рассмотрены экономические аспекты работы, содержащие оценку социально-экономической эффективности разработанных инженерных рекомендаций. Предложен новый подход к этой проблеме, включающий переход к малоотходной или безотходной технологии.

Рассмотрены технико-экономические и коммерческие перспективы применения результатов работы, подтвердившие целесообразность дальнейшего развития и совершенствования аэродинамических энергосберегающих процессов сухого пылеулавливания.

Приложения содержат характеристики пылегазовых потоков, результаты графоаналитической и статистической обработки экспериментальных данных, предлагаемые варианты инженерных решений, поэлементные гидравлические расчеты аппаратов, экспериментальные данные по выбору оптимальных параметров регенерации, расчеты экономической эффективности, оценку показателей надежности рекомендуемых решений.

Раздел «Внедрение результатов работы» содержит документы, подтверждающие эффективность и целесообразность выполненных исследований.

Основные выводы по диссертации

1. На основе анализа представительного банка информационных, расчетных, конструктивных, экспериментальных и эксплуатационных данных впервые доказана технологическая, экономическая и социальная целесообразность комбинированного применения традиционных и альтернативных способов выравнивания пылегазового потока, обеспечивающих высокую эффективность пылеулавливания в сочетании с существенным энергосберегающим результатом.

2. Детальный анализ характеристик и параметров пылегазовых потоков после технологических агрегатов и в аспирационных системах производства огнеупоров и технической керамики позволил сформулировать специфические задачи исследований и реализовать аналитические выражения для расчета коэффициентов Буссинеска М_К и Кориолиса N_K при нетрадиционных формах рабочего сечения газоходов и пылеуловителей. При этом получены функции, связывающие общие и фракционные коэффициенты изменения проскока с коэффициентом Буссинеска. Экспериментальная оценка значений М_К и N_K в реальных производственных условиях подтвердила адекватный характер использованных зависимостей.

3. Анализ аэродинамических условий движения пылегазовых потоков, а также экспериментальная оценка значений М_К, выполненные в работе, убедительно свидетельствуют о необходимости применения специальных выравнивающих устройств, арсенал которых достаточно разнообразен и определяется спецификой конкретного производства. Предложены и экспериментально проверены выравнивающие и распределительные устройства для пылегазового потока, проходящего через рабочие сечения коммуникаций и пылеуловителей. В работе установлено, что достаточно эффективным является сочетание кольцевого диффузора и плоских распределительных решеток.

4. Разработаны, экспериментально проверены и рекомендованы к внедрению распределительные устройства с переменным и регулируемым живым сечением и относительно невысоким коэффициентом гидравлического сопротивления (10) для эффективного выравнивания пылегазового потока в особо сложных и нестабильных аэродинамических условиях.

5. При проведении пылегазовых измерений показана целесообразность отказа от традиционной методологии (изокинетический отбор проб, седиментационный анализ дисперсного состава) и перехода к изокритериальной схеме, которая в сочетании с квазивиртуальным импактором НИИОГАЗ обеспечивает получение наиболее представительных результатов. Разработаны оригинальные модификации экспериментальных стендов, позволившие осуществить широкий спектр исследований в производственных условиях.

6. При расчете зернистых слоев, используемых как альтернативное решение для аэродинамической стабилизации пылегазовых потоков, изучена кинетика фильтрования в гравитационном и центробежном полях и предложены выражения в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования этих процессов. Использование факторного планирования при изучении зависимости вида (К, d_э/w, d_э/Н)=0 позволило получить зависимость, достаточно точную для практических целей и весьма удобную для оперативного прогнозирования значений коэффициента проскока К.

7. Рекомендована гидродинамическая область фильтрования пылегазовых потоков зернистыми насыпными слоями в достаточно широком диапазоне изменения геометрических характеристик слоя и физико-химических параметров пылегазового потока, что формирует банк данных для проектных организаций, НИИ и лабораторий защиты окружающей среды предприятий.

8. Рекомендованы инженерные способы и технические параметры условий регенерации зернистых насыпных слоев: при этом обратная продувка и частичное удаление наиболее запыленной, лобовой части слоя - предпочтительные варианты решения. Сформулированы инженерные рекомендации по использованию аэродинамических способов повышения эффективности сухих пылеуловителей, которые целесообразно использовать на Семилукском огнеупорном и Воронежском керамическом заводах, на предприятиях по производству строительных материалов и в проектных организациях, работающих в области теплоэнергетики, вентиляции и кондиционирования воздуха.

9. Анализ современных техноэкономических показателей некоторых пылеуловителей и методик оценки суммарного социально-экономического эффекта от внедрения аэродинамических и технологических способов повышения эффективности пылеуловителей, выполненный в работе показал, что эксплуатационные расходы на 1000 м³/ч газа у зернистых фильтров оказываются в 4-6 раз ниже, чем у пылеуловителей других типов, при этом расход электроэнергии на 1000 м³/ч не превышает 0,5 КВт/ч, занимаемый фильтром объем вполне сопоставим с современными высокоэффективными аппаратами (2,2-2,5 м³/1000 м³ газа), степень очистки превосходит эффективность электрофильтра и составляет 99,15 %, удельная газовая нагрузка соответствует современным аэродинамическим стандартам и достигает 1800 м³/м²·мин, а габариты аппарата существенно меньше, чем у электрофильтра. Следует отметить, что все эти преимущества существуют одновременно с относительно высоким гидравлическим сопротивлением (до 2500 Па), которое, однако успешно компенсируется аэродинамическими энергосберегающими устройствами.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. Анжеуров, Н. М. Организация высокоэффективного пылеулавливания для предотвращения загрязнения атмосферы выбросами производства огнеупоров [Текст] / Н. М. Анжеуров, В. Г. Иванова, Ю. В. Красовицкий, Е. В. Асмолова // Материалы VIII Междунар. науч. чтений "Белые ночи-2004" / Междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельност. - СПб, 2004. - С. 216-217.

2. Бондарев, А. С. Анализ математической модели отложения осадка на поверхности вращающегося зернистого слоя [Текст] / А. С. Бондарев, В. Г. Иванова, Ю. М. Анжеуров, Ю. В. Красовицкий // Сб. тр. XVII Междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях": в 10 т. / Костром. гос. технол. ун-т. - Кострома, 2004. - Т. 4. - С. 97.

3. Иванова, В. Г. Интерполяционные модели для расчета эффективности фильтрования пылегазовых потоков [Текст] / В. Г. Иванова, А. С. Бондарев, Ю. М. Анжеуров, Ю. В. Красовицкий // Сб. тр. XVII Междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях": в 10 т. / Костром. гос. технол. ун-т. _ Кострома, 2004. _ Т. 4. _ С. 98.

4. Красовицкий, Ю. В. Сухое пылеулавливание [Текст] / Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, Е. В. Асмолова, С. В. Энтин // Сб. тр. Междунар. науч. конф. "Энергоресурсосберегающие технологии, экология безопасности производства": в 2 т. - Иваново, 2004. _ Т. 1. _ С. 171 _182.

5. Анжеуров, Н. М. Энергоресурсосберегающие системы пылеулавливания в производстве огнеупоров [Текст] / Н. М. Анжеуров, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, Е. В. Асмолова // Сб. тр. Междунар. науч. конф. "Энергоресурсосберегающие технологии, экология безопасности производства": в 2 т. - Иваново, 2004. - Т. 2. - С. 56.

6. Энтин, С. В. Аэродинамические способы повышения эффективности пылеуловителей в огнеупорном производстве [Текст] / С. В. Энтин, Н. М. Анжеуров, О. А. Панова, С. Ю. Панов, В. Г. Иванова, Ю. В. Красовицкий // Тр. IX Всеросс. конгр. «Экология и здоровье человека», Самара, 5-7 окт. 2004 г. - Самара, 2004. - С. 253-255.

7. Анжеуров, Н. М. Новое перспективное решение проблемы пылеудаления в производстве огнеупоров [Текст] / Н. М. Анжеуров, О. А. Панова, С. Ю. Панов, В. Г. Иванова, Ю. В. Красовицкий, С. В. Энтин // Тр. IX Всеросс. конгр. «Экология и здоровье человека», Самара, 5-7 окт. 2004 г. - Самара, 2004. - С. 314-316.

8. Энтин, С. В. Анализ способов и перспективные направления регенерации зернистых фильтрующих слоев [Текст] / С. В. Энтин, Н. М. Анжеуров, С. Ю. Панов, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова // Сб. науч. ст. Междунар. науч.-практ. конф. "Прогрессивные технологии развития". - Тамбов, 2004. - С. 132-134.

9. Энтин, С. В. Экспериментальные исследования процесса пневмоимпульсной регенерации рукавного фильтра [Текст] / С. В. Энтин, Н. М. Анжеуров, С. Ю. Панов, Ю. В. Красовицкий, А. А. Русанов, В. Г. Иванова // Сб. науч. ст. Междунар. науч.-практ. конф. "Прогрессивные технологии развития". - Тамбов, 2004. - С. 134-135.

10. Иванова, В. Г. Зернистые фильтры в пылеулавливании. Новые решения [Текст] / В. Г. Иванова, Ю. В. Красовицкий, В. П. Добросоцкий // Материалы XLIII отчет. науч. конф. за 2004 г.: в 2 ч. / Воронеж. гос. технол. акад. - Воронеж, 2005. - Ч. 2. - С. 114-115.

11. Красовицкий, Ю. В. Новый подход к проблеме энергосберегающего сухого пылеулавливания при производстве строительных материалов в крупном промышленном регионе [Текст] / Ю. В. Красовицкий, В. В. Батищев, Е. В. Архангельская, Е. В. Асмолова, В. Г. Иванова, А. С. Бондарев, С. Д. Михалькова // Строительные материалы.. - 2004. - № 4. - С. 2-9.

12. Добросоцкий, В. П. Рациональная организация и методика измерений при производстве стройматериалов и керамики [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, А. В. Малинов, Г. В. Кольцов, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова // Прилож. к науч.-техн. журн. "Строительные материалы". - 2005. - № 5. _ С. 12-16.

13. Добросоцкий, В. П. Определение экономически целесообразной удельной нагрузки на зернистые фильтровальные перегородки при пылеулавливании [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, Г. В. Кольцов, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, А. А. Маньков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2005. - № 5. - С. 36-38.

14. Добросоцкий, В. П. Технологические пылевые выбросы и пути оздоровления условий труда при производстве строительной керамики [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, А. В. Малинов, Г. В. Кольцов, М. И. Чубирко, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, Б. Г. Колбешкин, М. Н. Кузнецова // Строительные материалы. - 2004. - № 7. - С. 20-21.

15. Добросоцкий, В. П. Коммерческие и социально-экономические перспективы высокоэффективного пылеулавливания в производстве строительных материалов и керамики [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, А. В. Малинов, Г. В. Кольцов, М. И. Чубирко, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова // Прилож. к науч.-техн. журн. "Строительные материалы". - 2005. - № 8. - С. 12-13.

16. Добросоцкий, В. П. Перспективные разработки систем пылеулавливания в керамическом производстве [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, А. В. Малинов, Г. В. Кольцов, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, А. А. Маньков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2005. - № 7. - С. 37- 38.

17. Добросоцкий, В. П. Оценка экономического ущерба основным производственным фондам предприятия от пылевых выбросов [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, Г. В. Кольцов, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, Б. Г. Колбешкин // Строительные материалы. - 2005. - № 12. - С. 64.

18. Добросоцкий, В. П. Экономическая концепция защиты атмосферы в производстве строительной керамики [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, А. В. Малинов, Г. В. Кольцов, М. И. Чубирко, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, Б. Г. Колбешкин, М. Н. Кузнецова // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2005. - № 12. - С. 39.

19. Добросоцкий, В. П. Технико-экономические показатели процесса улавливания керамической пыли зернистыми фильтрами [Текст] / В. П. Добросоцкий, К. С. Громов, А. В. Малинов, Г. В. Кольцов, Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, Б. Г. Колбешкин, М. Н. Кузнецова // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2006. - № 2. - С. 35-36.

20. Красовицкий, Ю. В. Особенности и перспективы применения экспериментально-статистических методов при оптимизации условий промышленного пылеулавливания в производстве строительных материалов и огнеупоров [Текст] / Ю. В. Красовицкий, В. Г. Иванова, С. В. Энтин, С. Л. Кабаргин, Д. А. Ермолычев, В. П. Добросоцкий, Г. В. Кольцов, Б. Г. Колбешкин, О. В. Митюкова // Строительные материалы. - 2006. - № 4. - С. 50-53.

21. Ермолычев Д.А. Саморегенерирующийся пылеуловитель и особенности применения импактора для анализа дисперсного состава пыли [Текст] / Д. А. Ермолычев, Б. Г. Колбешкин, В. Г. Иванова, Д. Б. Трощенко // Сб. материалов 2-ой Междунар. науч.-практ. конф. "Составляющие научно-технического прогресса" / Тамбов. гос. технич. ун-т. - Тамбов, 2006. - С. 218-220.

22. Кабаргин С. Л. Улавливание и утилизация пыли при сушке гранулированных материалов [Текст] / С. Л. Кабаргин, Б. Г. Колбешкин, В. Г. Иванова, Д. Б. Трощенко // Сб. материалов 2-ой Междунар. науч.-практ. конф. "Составляющие научно-технического прогресса" / Тамбов. гос. технич. ун-т. - Тамбов, 2006. - С. 222-224.

23. Добросоцкий, В. П. Аэродинамические способы повышения эффективности пылеуловителей в производстве огнеупоров [Текст] / В. П. Добросоцкий, В. Г.Иванова, Б. Г. Колбешкин, Д. Б. Трощенко, Ю. В. Красовицкий // Экология Центрально-Черноземной области Российской Федерации. - 2006. - № 1. - С. 83-84.

24. Добросоцкий, В. П. Обеспыливание газов зернистыми слоями [Текст] / В. П. Добросоцкий, В. Г.Иванова, Д. Б. Трощенко, А. А. Маньков, М. Н. Кузнецова // Экология Центрально-Черноземной области Российской Федерации. - 2006. - № 1. - С. 89-90.

25. Фильтр для очистки гетерогенных систем / С. Ю. Панов, Д. В. Никитенко, В. Г. Иванова, Н. М. Анжеуров, RU. - №2005115935/15(018233); Заявлено 25.05.2005; решение о выдаче патента на изобретение от 06.05.06.

Подписано в печать 14.07.2006. Формат 6084 1/16.Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс. Ризография. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ .

ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия» (ГОУВПО «ВГТА»)

Участок оперативной полиграфии ГОУВПО «ВГТА»

Адрес академии и участка оперативной полиграфии:

394000 Воронеж, пр. Революции, 19

Размещено на Allbest.ru

...