Введение к работе
1. Актуальность темы диссертации
Процесс разделения газовой смеси (очистка от СОг и ЬЬО) в настоящее время дает не только энергосберегающий, по и природосберегающий эффект. Очистка от диоксида углерода позволяет снизить выброс СО в атмосферу, что уменьшает загрязнение окружающей среды. Особенно это существенно при выплавке чугуна, т.к. выделяется большое количество доменного газа с содержанием ,С02до12%.
В последнее десятилетие в Республике Беларусь большое внимание
уделяется энерго- и ресурсосберегающим промышленным
теплотехнологиям, в которых реализуются принципы утилизации
вторичных энергетических ресурсов. В этой связи естественный
интерес представляют теоретические и прикладные исследования,
касающиеся использования древесных отходов
деревообрабатывающих предприятий республики с целью получения горючего газа. Искусственный горючий газ (доменный газ или газ из древесных отходов) способен успешно конкурировать с природным, вытесняя его из топливно-энергетического баланса предприятия.
Разработка газогенератора на древесных отходах осуществлено ИТМО им. А.В. Лыкова НАНБ. Вопросы же очистки горючей смеси оставались открытыми.
Таким образом, создание математического аппарата для определения технологических характеристик блока очистки и его ' энергоемкости являются актуальной задачей.
2. Связь работы с крупными научными программами
Диссертационная работа выполнялась в рамках Государственной программы фундаментальных исследований РБ на 1996 - 2000 гг. "Разработка научных основ создания экологически безопасных энергетических источников и энергосберегающих теплообменных технологий и техники ( Энергетика - 59)", раздел "Исследование процессов интенсификации. теплообмена и разработка энергосберегающих теплотехнологий и оборудования"
3. Цель и задачи исследования
J. Предложить современную энергетику технологии осушки
газовой смеси при газификации промышленных отходов древесины и
получения С02. ':-,'
-
Изучить Процессы, определяющие энергоемкость технологии.
-
Изучить" поведение микросферического твердого сорбента СаА-БС (ИГ-928) и MgA-БС (ИГ-931) вблизи греющей твердой поверхности.
-
Сформулировать математическую модель процессов тепло- и массопереноса в плоских кандлах-перетоках с учетом конструктивных особенностей аппарата очистки горючего газа и реализовать разработанную модель.
-
Создать математический аппарат, расчета объекта изучения, позволяющий осуществить широкое внедрение предлагаемой энергосберегающей теплотехнологйи на промышленных предприятиях страны.
4. Объект и предмет исследования
В настоящей работе объектом исследования является термопсевдоожиженная гравитационная система, в которой исевдоожижение Достигается за счет выделения улавливаемого газообразного вещества при регенерации твердой фазы. Границы исследования определяются началом и концом псёвдоожнжения. В работе также исследуется десорбер ( аппарат очистки газовых смесей) и влияние его наклона к вертикальной оси на десорбцию.
5. Гипотеза
Предполагается, что гравитационная составляющая окажет сильное влияние на характеристики движения твердого сорбента в горизонтальных и .наклонных перетоках аппарата очистки смеси горючего газа. Также предполагается, что изучение этого явления позволит внести коррекцию в кинетические уравнения газовой и твердой фазы. В свое время эти уравнения были записаны без учета такого влияния, что приводило к остановке циркуляции в адсорбционно-десорбционной системе различных аппаратов.В результате проведенных исследований гипотеза подтвердилась, что позволило уточнить математическую модель.
6. Методология п методы проведенного исследования
В работе используются методы численного моделирования: метод конечных разностей, метод итераций. Идентификация полученных результатов достигается путем сопоставления полученных и имеющихся экспериментальных данных с результатами работы.
7. Научная новизна и значимость полученных результатов
Предложенная автором работы математическая модель процессов тепло- и массопереноса в гравитационной термопсевдоожиженной системе с использованием твердых синтетических сорбентов в данной постановке записана впервые.
Также впервые выполнена оценка теплоты адсорбции и условий существования гравитационной системы с термопсевдоожижением.
. Выполнена оценка экономической эффективности теллотехнологим очистки искусственного газа ( для доменного газа и газа, полученного из древесных отходов).
8. Практическая значимость полученных результатов -
Аппараты очистки (разделения) газовых смесей, использующих гравитационный термопсевдоожиженный слой твердого синтетического сорбента, обладая низкими энергетическими затратами в сравнении с традиционными ( раствор МЭА и др.), могут найти применение при очистке горючего газа, разделении газовой смеси и ее обезвоживании, что имеет исключительное значение при реализации многих промышленных теплотехнологий. В данном случае результаты использовались для очистки искусственного газа от диоксида углерода.
При реализации предлагаемой технологии очистки горючего искусственного газа ( доменного газа) энергозатраты в сравнении с теплотехнологией, основанной на использований МЭА, сокращаются на 20...40 %. Такое снижение энергозатрат объясняется низкой теплоемкостью синтетических цеолитов, высокой тепло- и массопроводностью системы и отсутствием энергозатрат на псевдоожижение.
9. Основные положения диссертации, выносимые на защиту
На защиту автором работы выносятся:
1 )принцип осущки п очистки газовых смесей от COil
2) математический аппарат расчета тепло- и массообменных
характеристик блока очистки и энергетических затрат;
3) расчетные формулы, позволяющие установить условия
существования термопсевдоожйження;
4) методика расчета экономической эффективности
теплотсхнологии очистки искусственного газа.
1. Личный вклад автора
Математический аппарат расчета тепло- и массообменных характеристик системы с гравитационным термопсевдоозкиженным слоем синтетического сорбента , расчетные формулы , устанавливающие существование термопсевдоожішения, получены соискателем лично. Автором диссертации осуществлены: расчет экономической эффективности очистки газовых смесей, написание диссертации, формирование выводов.
11. Апробация результатов диссертации
Результаты работы докладывались на конференциях научно-педагогических сотрудников БГПА в 1996 ц 1997 гг. Результаты также использовались' При разработке газогенератора на древесных отходах институтом ИТМО им. А.В.Лыкова АН РБ для ПО "Витебскдрев" (г;Витебрк).
12. Опубликованность результатов
По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ. Статьи
опубликованы в журналах "Известия высших.учебных заведений и
энергетических объединений СНГ. Энергетика", "Литье и металлургия"
(официальный орган БелАлит).Общее количество опубликованных
материалов-17 страниц.
13. Структура и объем диссертации
Похожие диссертации на Исследование процесса разделения газовой смеси энерго- и природосберегающих теплотехнологий очистки искусственного горючего газа
