Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшим резервом экономии и рационального использования топливно-энергетических ресурсов, улучшения экологического состояния окружающей среды является утилизация теплоты выбросных газообразных потоков различного топливо- и энергоиспользующего оборудования.
По данным института технической теплофизики НАН Украины ожидаемая экономия энергоресурсов за счёт развития энергосберегающих технологий составляет в среднем около 20 %. Потери теплоты с вентиляционными выбросами стекловаренных печей в окружающую среду достигают 60 %. Потенциал тепловых вторичных энергоресурсов (ТВЭР) выбросных газов при производстве 1 кг стеклоизделий равен 50 МДж, что обусловливает актуальность вопроса утилизации этих ресурсов. Одновременно газообразные выбросы стекловаренных печей являются источником интенсивного загрязнения воздушного бассейна пылью.
Анализ современного состояния вопроса утилизации" теплоты и очистки дымовых газов стекловаренных печей показал, что при всем многообразии разработанных методов газоочистки отсутствует универсальный и высокоэкономичный способ утилизации ТВЭР. Эффективно обеспечить утилизацию теплоты и экономию топливно-энергетических ресурсов можно с помощью устройств на основе тешгопередающих элементов, обеспечивающих очистку от пыли. В связи с этим, наряду с совершенствованием применяемых на заводах систем улавливания вредных веществ, необходима разработка принципиально новых тепломассообменных аппаратов и технологических процессов, обеспечивающих утилизацию теплоты и уловленных продуктов при минимальных расходах электроэнергии и воды.
Одним из направлений решения этих проблем является использование контактных утилизаторов с пленочным движением ассимилирующего пыль промежуточного теплоносителя, предотвращающего интенсивный занос конвективных поверхностен нагрева. Однако теоретические и технологические основы протекающих в них тепломассообменных и аэродинамических процессов применительно к вентиляционным выбросам стекловаренных печей изучены недостаточно.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Основные ясследования теоретического и прикладного характера были осуществлены в эамках выполнения госбюджетной научно-исследовательской темы по заданию ГКНТ Украины ^202.03.06/160-93 «Разработать систему очистки технологических "азов от твердых и газообразных вредностей для произведете с выбросом пыли,
склонной к налипанию в газоочистных аппаратах» (1995-1996 г.г.) и госбюджетной научно-исследовательской темы №К-2-4-96 ДГАСА «Разработка способов увеличения энергетической и экологической эффективности теплотехнических устройств с использованием энергосберегающих технологий» (1996-1999 г.г.)
Цель исследования - разработка комплексного способа утилизации теплоты с очисткой от пыли высокотемпературных вентиляционных выбросов стекловаренных печей на основе интенсивных тепломассообменных процессов в контактном аппарате с пленочным промежуточным пылепоглощающим теплоносителем.
Задачи исследования:
изучить температурные характеристики вентиляционных выбросов стекловаренных печей и состав пылевых компонентов;
проанализировать современные способы и средства утилизации ТВЭР стекловаренных печей и очистки вентиляционных выбросов;
исследовать процессы при теплообмене через пленку промежуточногс теплоносителя;
исследовать массообменные явления пылеулавливания пленочным промежуточным теплоносителем;
определить гидравлические характеристики и пылеулавливающук способность трубного пучка с наружным пленочным теплоносителем;
разработать аппаратурное обеспечение и технологию комплексного способа утилизации теплоты с одновременной очисткой газов;
осуществить опытно-промышленное испытание разработанной теплоутилизационной пылеулавливающей системы на предприятиях стекольной промышленности.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
теоретически обоснован способ утилизации теплоты высокотемпературных газов стекловаренных печей с одновременной очисткой труб от склонной к налипанию пыли, основанный на использовании промежуточного пленочного теплоносителя;
предложена математическая модель теплопередачи от газового потока і теплоносителю в трубах через наружный пленочный слой промежуточногс теплоносителя;
определены аэродинамические характеристики трубного пучка с наружным пленочным слоем промежуточного теплоносителя на трубах;
- изучена эффективность обеспыливания вентиляционных выбросов
лекловаренных печей пленочным слоем промежуточного теплоносителя.
Практическое значение полученных результатов:
разработаны и внедрены в производство промышленная установка и технология нового способа утилизации теплоты с очисткой от пыли зысокотемпературных (400- 550С) вентиляционных выбросов стекловаренных яечей;
предложена методика расчета, конструирования и проектирования контактных аппаратов с промежуточным теплоносителем для комплексной утилизации теплоты газов и их очистки от пыли;
определены направления утилизации теплоты для целей теплоснабжения и уловленной пыли в технологическом процессе выплавки стекла.
Личный вклад соискателя. Приведенные в диссертационной работе эезультаты исследований получены соискателем самостоятельно. Личный вклад штора состоит в разработке:
математической модели процессов теплопередачи через пленочный слой промежуточного теплоносителя;
аппарата и технологии комплексной утилизации теплоты и очистки от пыли зентиляционных выбросов стекловаренных печей;
рекомендаций по утилизации ТВЭР и водощелочной эмульсии, образующейся при пылеулавливании.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных и международных научно-технических конференциях «Экология промышленного региона» (г. Донецк, 1995 г.), «Ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (г. Макеевка, 1995 г.), «Актуальные проблемы современного щюительства» (г. Санкт-Петербург, Россия, 1999 г.); второй Всеукраинской тонференции им. Т.Г. Шевченко (г. Киев, 1996 г.); научно-технической сонференпии ХГТУСА (г. Харьков^ 1999 г.); научно-технических конференциях [*ГАСА(г. Макеевка, 1996,1998 и 1999 г.г.).
Публикации» Основные положения и выводы диссертации опубликованы в ) статьях в научно-технических изданиях и трудах международной конференции «Актуальные проблемы современного строительства».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов, списка использованных источников из 165 наименований на 13 страницах. 5 приложений на 13 страницах. Общий объем работы 167 страниц, из которых 115 страниц основного текста, 22 рисунка, 4 таблицы.
