Введение к работе
-'- -Актуальность .проблешг Величина' и" шсокйй'уропёньПюмцёнт^
гацки запасов торфа на Урале и в Западной Сибири, где сосредоточено 78,5$ фонда России, а также разнообразие его качественных показателей позволяв? развивать комплексное использование этих сырьешх ресурсов а различных направлениях.
Специфика .:'етлъского л Западно-Сибирского экономических районов создает предпосылки успеш/гого примензшія формозанного кускового торфа не только для различных металлургических процес-чон и как коммутальто-Ф-ггсзого топлива. Иокзбслиюв в пвропектиъе расширение использования органических удобрении іш. торфяной основе в сельском хозяйстве для получения экологически чистого продовольствия более успешно может быть решето при условии применения интенсивных высокорентабельных технология получения формованной торфяшй продукции. Эффективным является применение форловангаго торфа и в енергетико.
Однако особенности природно-климатических услосиЯ каэватых пс-ц.)::оз„ е-еязатио с .устоіічйкгн сезонным промерзание:-- ,і*ілє;ки и .іошсв?*4 в іїпач с !>Т'Пм, ягоданлительностью сезона добычи обус-::е:;л;'"".,т,',? необходимость глзработкя дополішт'гім'ік usp по понн-„;-С1г.:ъ иффэттизкоети >., прежде scero, :аде:шзс?и т.этгадлогнческях процессе і: произ"сдстБГ- торЬяноЧ продукции, под которой понимается саойст-зо процессов смеспечинатъ полуюкла за определенное "райя б определено; условиях заданного кол5<мества продукции (B.C. Зарекцэв, Л.М.Малков к др,). Эти меры состоят в проведении тсп-ломелиоряции торфяной залети, обеспечивающей снижение глубины ее Tt"!.f>".,5-i-!-"-?rf !f vcicop.?'-'.'-'e агтаязакия, папрззленшм изменения cl-ойств . сводного ечр?.-г\-'<у'емогс ?ора, интенсификации полевой сутки и применении досушки з складочных единицах торфа, убранного яри повышенной влажности.
В этой связи, работа по созданию новых технологий и технических средств, обеспечизаящнх погашение эффективности проиэводстра л качества формованной торфяшй продукции в неблагоприятных природно-климатических условиях, является актуальной.
Цель работы и задачи исследований. Цзль - разработка нау^шх основ энерготехнологичёских способов попиления аффектйоноети производства формованной торфяной продукции для использования п металлургии, энергетике и как кошунально-бнтового топлива.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
теоретически и експериментально обосновать онерготехнологический метод повышения эффективности технологических процессов производства формованной торфяной продукции;
разработать новые и усовершенствовать существующие способы повышения эффективности отдельных операций техгологического процесса полумения формованного торфа и процесса в целом;
разработать принципиально новые устройства для выполнения отдельных технологических операция получения формованного торфа с залышилш свойствами;
разработать новые методы и методики исследования структурно-механических, водно-физических и тепло-физических свойств террц ь'различном его состоянии (мерзлом, сфрезерованном, формованном и др.);
исследовать закономерности процессов промерзания - оттаивания тор{іа в залежи при тепломелиоративном воздействии, изменений в дисперсном составе торфа при фрезеровании, термообработки торфа при формовании, сушки формованного кускового торфа в наслаиваемом расстиле, досушки кускового торфа в складочных единицах при еетест пенное и принудительной вентиляции;
разработать методики расчета показателей свойств торфа и качественных показателей промежуточной и готовой продукции на всех стадиях технологического процесса;
внедрить результаты научно-исследовательских разработок в производство и учебный процесс.
Работа вьшолііялась в соответствии с планом научных исследований по комплексной программе Минвуза РСФСР "Чзловек и окружающая среда. Проблемы охраны природы", приказ Минвуза РСФСР Г1 392 от 06.09.78 г., планом НИР ЫТП РСФСР, планом НИР и важнейших НИР СГИ К? 35-203-74*89 на 1974-1989 гг. 0, гос. per. 730439295, 78043162, OI8300I3I4I, 01840022807, 00I8500I9955, 01850038838, 01870023433, 0I890023G46 и пр.).
Объекты и методы исследований. Объектами исследований явились процессы, происходящие в торфе в естественном, талом и мерзлой состоянии (промерзание-оттаиьание, veruio- и влагопроводность), процессы^сопутствующие ::ро ведению технологических операций по получения формованного тора, связанные с знергомехан.ічеаісим (фре~ л-грГ'Г-'гн'.іе, лнепергировянне, формование) и топлог>нор'.'Стичог:г.'!">
воздействием на торф (суика, термообработки/;
йсследованшг проводились с рекомендуемыми для использования
при производстве формованной продукции и имеющими широкое распространение видами торфа: осоковым, осоково-гнпновым, сфагновым (низинный тип), осоково-сфагновыи (переходный тип), магелланикум торфом, шейхцериево-сфагновым, комплексным (верховой тип).
Дл!Т резтенняг проблемы использовались теоретические и экспериментальные методи. Основные положения диссертаций базируются на результатах комплексних физических, физико-технических и энергетических исследозгнпи :
а) свс2!с?2 торфа в различном состоянии;
б) тепло-, водно-физических процессов в торфе в естествен
ном состоянии и в состоянии, определяемом технологией (промер
зание-оттаивание, супкн, терто- и аэро-динамкка итабелей);
в) процессов, связанных о направленном изменением: свойств
торфа (водопоглощение, дисперсность, вязкость, теплопроводность
и др.) под воздействием энергетических факторов: механического
диспергиреваіяя, терктгаєскоГС обраС-откч и др.
В работе {сироко применялись стационарные я пространственно-ср.з.ченные, лабораторное и пплсвые методы исследований с г.спо-ь-зованисм сусестаугкпгх и вновь разработанных приборов, устройств, установок, стендов, методик, современных физических электрофизических, элеятрото-микроекопических методов н способов.
Положения, выносимые на ланиту. Защищается теоретическое обобщенно комплексных научных исследований физических процессов, происходящих п залежи, в экекавированном и переработанном торфе, на всех стадиях технояегкчестаго процесса при реализлили экерготехнологических способов повышения эффективности про;си'С;:.;:т"'п фораоЕаишй продукций, что является решением- іаучной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение в связи с разработкой рациональных экологически, чистых энергосберегающих технологий комплексного использования торфяных месторождений и гоp I. Из экспериментально-теоретических разработок - закономерности ИЭМеНеНИЯ ФнЗЯКО-ТСХИИЧЄСКИХ. ЗОДНО-фИЗИЧеСКИХ, структур!XI- механических свойств торфа на всех стадиях технологического процесса производства формованной продукции при воздействии, на торф и торфяную залежь операций: тепломелшрации,, фрезерования-, тер-мической обработки, формования-, сушки в наслаиваемом расстиле, досушки в складочных единицах при естественной к. принудительной' вентиляции; научно-технические основы и математические модели названных операций и процессов. Из научно-методических разработок - тучные положения, новые приборы и методики определения комплексных показателей физико-технических свойств торфа (теплофизических, структурно-механических, водно-физических) в различных состояниях: мерзлом, талом, переработанном, сфрезерованном, термически обработанном; аналитические закономерности, рекомендации и другие научные и методические материалы. Из научно-технических разработок - принципиально новые конструктивные решения устройств для создания теплоизолирующих слоев на поверхности разрабатываемых участков место рождений, способы тєпломапиоргціні (Л.с. 1530776), высокопроизводительные устройства для экскавации и формования торфа с одновременной его термообработкой с подводом тепловой энергии от неподвижного электронагревателя тер:.»насадки (А.с. 6ІІ922) и с подводом энергии от подвижного теплоносителя (А.с. 1523568), новый способ осушения месторождений с интенсификацией отвода надмерзлотных вод (А.с. І506П7), способ термической обработки формуемого торфа (А.с. 693995), способ сушки форта ванно го торфа в наслаиваемом расстиле и технологии досушки его в штабелях при естественной и искусственной вентиляции (А.с. І70025І); результаты опытно-промышленной проверки и внедрения в практику, научно-исследовательскую работу и учебный процесс, методик расчега процесса тепломели-орации залежи, способов термообработки торфа при формовании, технологии сушки формованного торфа в наслаиваемом расстиле и досушки его в складочных единицах при естественной и принудительной вентиляции. Научная новизна. На основе теоретического обобщения выполненных исследований получены основные научные результаты: Закономерности процессов, протекающих в торфе в залежи в мерзлом и талом состоянии, в переработанном и формованном виде вследствие энерготехнологических способов воздействия на его свойства, в ходе технологических операций, что является решением тучной'проблемы по разработке физико-технических основ повышения эффективности технологического процесса производства торфяной продукции. . Закономерности локального тепломелиоративного воздействия сфрезерованного погерхностного мерзлого слоя торфяной зглеяи на процесс ее і.ромерзания-оттіиьания и зависимости свойств сфреэеро- ванного слоя, определяющих теплофпзические характеристики, от его Закономерности изменения реологических, адгезионных, фрикционных свойств и процессов формования торфа при термическом воздействии. Зависимости водопоглоіцаемости, подопрочнооти формованного TopJ)a и качества продукции от параметров термообработки. Зависимости составляющих радиационного баланса, интенсивности испарения, качества готовой продукции при полезен сушке формованного торфа в наслаиваемом расстиле от характеристик последнего . 5. Закономерности аэродинамических, тепло- и влагообменных На основании результатов исследований в работе дается оценка эффективности технологического процесса получения формованной торфяной продукции вследствие регулирования энерготехнологическими способами свойств торфа в мерзлем и талом состоянии на различных стадиях экологически сбалансированного производства. Практическая цешюсть работы. Результаты выполненных чесле-довашй явились тучной оскоеон разработки принципиально дагда способов повышения эффективности технологических процессов производства формованной торфяной продукции гасокого качестге. при комплексном использование месторождений и удовлетворении требованиям экологии. Применение локальной тепломелиорс.ций4 технологических площадей (А.с. 1530776) и интенсификации отвода няпмерзлптньтх вод (А.с. І506ІІ7) увеличивает длительность сезона за счет более раннего его начала, повышает степень осушенности разрабатываемого участка залежи и сезонный сбор торфа. Применение термической обработки торфа при формовании (А.с 893995, 1523568, 6ІІ922) повышает производительность формующих устройств, снижает влагопоглотительнуго способность формованного Topj!nt что в результате обеспечивает повышение сезеняых сборов и качества готовой продукци::. Применение полевой сушки формованного кускового торфа в наслаиваемом расстиле обеспечивает повышение сезонных сборов в 1,5-1,8 раза и многократное снижение кропшмости готовой продукции. Применение досушки торфа в складочных'единицах (А.С. 700251) обеспечивает повышение качества готоглй продукции, надежности технологического процесса и увеличение сезснных сборов в 1,4-1,6 раза. Разработка математических моделей технологических операций тепломелиорации разрабатываемых участков месторождения и досушки торфа являются тучной основой создания АСУТП. Научные к методические принципы, сформулированные и обоб-щеншо в работе, получают дальнейшее применение и развитие в исследованиях при разработке новых технологических схем производства формованного торфа для использования в сельской хозяйстве и металлургии. Результаты исследований, предложенные методы и методики включены в учебные пособия, монографии и используются в учебном процессе (Тверской политехнический, Уральский горный институты) при изучении дисциплин торфяного профиля. Внедрение результатов работы. Разработанные диссертантом новые устройства (А.с. 611922, І52356В), способы (А.с. 893995, І506ІІ7, 1530776, І70025І), методы и методики внедрены в промышленность, в научно-исследовательскую и проектную практику, в учебный процесс. Выполненные разработки нашли применение в ПО Свердловскторф, Кирторф, в проектно:-! институте Уралгиироторф, на Монетном опытно-механическом заводе. Технология досушки кускового торфа в складочных единицах вошла в производственные проекты. Успешно проведеш испытания на Уральском алюминиевом заводе (г.Каменск-Уральский) по выплавке кристаллического кремния с заменой при этом древесного угля кусковым торфом. Положительные результата были получены при экспериментальной ироьерке по замене каменноугольного кокса торром при ныплавке ферросплаьов на Серопсксш металлургическом заподе и Челябинском металлургическом комбинате. Результаты исследований использованы автором при написании учебных пособий. Апробация работы. Результаты тучных исследований докладывались на 35 всесоюзных, республиканских конференциях, научно-тех-'нических советах, ь том числе: }!ХП Литовской республиканской кон-ференцич (Каунас, 1972 г.); Всесоюзном совещании по физико-химии торфа (Минск, 1976 г.); У, У1 нсучно-технических конференциях по физико-химии торфа (Калинин, 1981, і989 гг.), Всесоюзном научно-техническом семинаре по комплексному использованию торфа (Кали- ти, 1981 г.);_ІХ_и ХІУ научно-технических,конференциях-КПИ(Ка- іинкн, 1976, 1977, 1984 гг.); Всесоюзном семинаре "э комплексно-<у использованию торфа (Минск, 1931 г.); Всесовзкьй научно-тех-пгоеском семинаре по совершенствованию и увеличению производст-;а коммугалыю-бытового топлива (Москва, І9Є8 г.); региональных аучно-техшчесхих и научно-практических конференциях СП1, ТП ГГО-горное (1979-1939 гг.) Свердловск; 1ГГС Минтопрома РСФСР, Івердловскторфа, Кирторфа, Уралгипроторфа, ВШИТО, ВДНХ СССР 1972-1990 гг.) и рапе других конференций^ семк;;арэз и соЕоща:иП. Личное участие автора состст;? я постановке и разработке ое-ювной идеи и темы диссертации, в постановке и решении задач те-іретического и экспериментального характера. Под научным руководством авторе, и при его непосредственном частий разработаны способы тепле-мелиорации торряной залежи, ин-енсификации удаления надмерзлотных вод, термообработки торфа іри формовании, сушки формованного торфа в наслаиваемом рассти-е, досушки в складочных единицах при естественной и прчнудчтб-ъкой вентиляции; устройства, для тепломелиорации \: экск&глцпи плоди, термообработки торга при формовании, досушки кускового орфа в складочных единицах, новые технологические схе?^; добмчи сушки кускового торфа, зкепериментальы-'е установки, проведены ногочисленные эксперименты. Автором выполнены слістематгзпцпя, аналип и обобщение резу-ьтатов проведенных теоретических и ркспериме'.тплыых ксоледсва-нй и осуществлена их практнчзская реализация в торфяной промьпп-енностя и в учебном процессе. Автору принадлежат основные идеи и зтачитпльичй вклад при описании о публике ваншх в соавторство работ. Публикация результатов. Материалы проведенных исследований зложены в 40 научных публикациях (в том числе 10 работ без со-второв, б авторских свидетельств СССР га изобретения), р.клпчрн" ут'еГ)іпе пособил по технологии и комплексной механизации pi <р'э~ ІТКИ ТОрфяННХ МеСТОрОЖДР.НИП И Л"боряТОрнпИ ПраКТИКУМ ПО Тор'чІГ'М ІІІПІИМ. Объем и структура работы. Диссертация общим объемом '(23 гр., включая 295 стр. машинописного текста, 31 таблицу, 79 ри-уикоп, списка литературы из 397 наиме"ований, состоит из тести пав, введения, выводов и заключения.
—структуры.-
процессов при досушке формованного кускового торфа в складочных
единицах при естественной и принудительной вентиляции. Методика
расчета процесса досушки и потребных энергозатрат.Похожие диссертации на Физико-технологические основы повышения эффективности производства формованной торфяной продукции в условиях Урала
