Введение к работе
Актуальность работы. Стремительный рост промышленного производства, накопление огромного количества отходов, значительное потребление энергии в различных отраслях промышленности способствует загрязнению нашей планеты.
Особенно опасных размеров достигло загрязнение воздуха в 70-е годы прошлого столетия, когда валовые выбросы пыли, золы и других вредных веществ отдельными предприятиями исчислялись десятками и сотнями тысяч тонн в год, а суммарный выброс в биосферу достигал более 30 млрд. тонн бытовых и промышленных твердых, жидких и газообразных отходов. Катастрофический рост загрязнений воздуха в этот период был обусловлен резким несоответствием между развитием промышленного производства и техникой очистки, в частности обеспыливания воздуха, которая была не в состоянии решить проблемы, поставленные перед промышленностью. В дальнейшем техника обеспыливания получила значительное развитие, и рост загрязнения воздуха в отдельных регионах был приостановлен.
При этом достигнутые успехи носят местный характер, а загрязнение атмосферы постоянно возрастает. Об этом косвенно говорят и сокращение продолжительности жизни в отдельных промышленных районах различных стран и глобальное повышение средней температуры нашей планеты. Однако здесь следует отметить, что Россия значительно отстает от других развивающихся стран в части технической реализации положений Киотского протокола в сфере соглашений по ограничению выбросов парниковых газов.
Одной из важнейших задач по предотвращению следствий загрязнения воздушного бассейна является применение современного пыле-очистного оборудования на всех переделах технологических процессов связанных с пылевыделением.
Рабочая гипотеза - повысить эффективность очистки запыленных технологических газов можно за счет создания комбинированного зернистого фильтра, в котором очищаемый газ проходит три стадии очистки, что должно в целом повысить эффективность фильтра.
Цель работы - разработка комбинированного зернистого фильтра, обеспечивающего повышение эффективности очистки запыленных технологических газов выше 99 % и аналитических зависимостей для определения показателей его работы.
Задачи исследований:
1. Разработать конструкцию комбинированного зернистого фильтра, обеспечивающего повышение эффективности очистки запыленного
воздуха;
Исследовать геометрические характеристики насыпных зернистых клинкерных слоев для очистки запыленных выбросов цементного производства;
Предложить аналитические зависимости улавливания пыли и гидравлического сопротивления зернистых фильтров в зависимости от параметров процесса фильтрования и свойств улавливаемой пыли;
Разработать инженерную методику расчета предложенного комбинированного фильтра;
Исследовать многофакторное воздействие варьируемых параметров комбинированного зернистого фильтра на его выходные характеристики;
Осуществить промышленное внедрение результатов работы в
производство.
Научная новизна:
исследованы и определены структурные и геометрические характеристики насыпных зернистых слоев клинкера, предназначенных для очистки запыленных выбросов цементного производства;
предложены и экспериментально подтверждены критериальные зависимости коэффициента проскока пыли через клинкерный слой и его гидравлическое сопротивление от факторов, характеризующих зернистый слой, процесс фильтрования и свойства улавливаемой пыли;
разработана патентно-чистая конструкция и предложена методика расчета нового пылеулавливающего аппарата, включающего в себя циклонный элемент, зернистый клинкерный слой и тканевую насадку;
получены уравнения регрессии, позволяющие определить рациональные режимы работы комбинированного зернистого фильтра.
Практическая значимость работы: на основе теоретических и экспериментальных исследований создана конструкция комбинированного зернистого фильтра, обеспечивающая повышение эффективности очистки запыленных технологических газов цементного производства выше 99 %. Разработаны инженерная методика и соответствующее программное обеспечение расчета комбинированного зернистого фильтра. Результаты работы в виде рекомендаций по полученным конструктивным параметрам и режимам комбинированного зернистого фильтра могут быть использованы в строительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, международной научно-технической конфе-
ренции «Интерстроимех» 2010, на заседаниях технического совета ЗАО «Кавказцемент».
Реализация работы. Результаты работы внедрены на предприятии ЗАО «Кавказцемент» холдинга «Евроцемент Групп» для очистки запыленных газов в системе аспирации упаковочной машины «Вселуг» в
цеху упаковки цемента, в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов на кафедре «Механического оборудования предприятий промышленности строительных материалов» БГТУ им. В.Г. Шухова.
Публикации. По результатам работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе 2 в рецензируемых изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель.
Автор защищает следующие основные положения:
1. В естественном и критериальном виде зависимости:
проскока пыли через зернистый клинкерный слой от основных конструктивно-технологических факторов;
гидравлического сопротивления насыпного слоя от основных конструктивно-технологических факторов.
Инженерную методику расчета комбинированного зернистого фильтра для очистки выбросов цементного производства.
Результаты экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных и промышленных условиях на зернистых фильтрах.
Патентно-чистую конструкцию комбинированного зернистого фильтра, обеспечивающего повышение эффективности очистки запыленных технологических газов цементного производства выше 99 %.
Структура и объем работы.