Введение к работе
Выполненная работа посвящена изучению и развитию процесса сухого пылеулавливания, обеспечивающего снижение энергозатрат на процесс очистки и возвращение уловленной пыли в технологический процесс, повышение рентабельности производства и достижение социально-экологической эффективности мероприятий по защите окружающей среды.
В качестве'объектов исследования использованы технологические-процессы в огнеупорном и керамическом производстве (ОАО «СемилукСкий огнеупорный завод»' и ПКФ «Воронежский керамический завод»), отличающиеся разнообразием пылевыдёляющйх агрегатов (дробилки, сушильные барабаны, печи обжига и т.д.), достаточно сложным' энергетическим хозяйством и настоятельной необходимостью обеспечения норм ПДВ в целях защиты атмосферы. Предлагаемые в работе средства и методы для достижения требуемых результатов в значительной мере приемлемы и для смежных отраслей промышленности:
Актуальность темы.
Производство огнеупорных и керамических изделий отличается разнооб
разием технологического оборудования, предназначенного для дробления, из
мельчения, классификации, транспортировки и обжига твердых, гранулирован--1
ных и порошкообразных материалов и является достаточно серьезным'источни-
ком пылевыделения в производственные помещения и окружающую'воздушную
среду. При этом теряется значительная часть дефицитного сырья и возникают
условия для нарушения действующих санитарно-гигиенических норм'.'1 Напри
мер, в России предприятиями по производству огнеупоров ежегодно выбрасыва
ется в атмосферу свыше 2 млн. тонн неорганической пыли. На территориях,
примыкающих к огнеупорным заводам, годовой осадок пыли достигает 7 кг/м2, а
размеры частиц колеблются от 0,01 до 1,0 мкм, что наиболее опасно для органов
дыхания. .
В этих условиях особое значение приобретает не только всесторонний анализ и оптимизация уже действующих пылеулавливающих комплексов, но и развитие перспективных технологий процесса пылеулавливания, к которым следует отнести зернистые фильтрующие слои, отличающиеся дешевизной, доступностью, прочностью, термостойкостью, высокой степенью очистки, возможностью регенерации различными способами, коррозионно- и Ькалиностойкостью, способностью противостоять резким изменениям давления, что позволяет обеспечить требуемые показатели нормативов качества.
Зернистые слои обеспечивают не только предельно-допустимые выбросы (ПДВ), но и создают условия для организации на отдельных участках производства безотходной технологий.
Концептуальные условия применения зернистых фильтровальных слоев изучены Ю.В. Красовицким и А.Ю.Вальдбергом, аэродинамические аспекты проблемы - Е.В. Асмоловой и В.Г. Ивановой, математическое моделирование процесса - Е.А. Шипиловой и Л.И. Щегловой, методологические вопросы -Н.Ю. Карнеевой, анализ различных способов регенерации фильтровальных пё-
регородок такого типа - ВЯ. Башкардиным и СЮ. Пановым, конструктивное оформление процесса - А.В. Малиновым и Н.М. Анжеуровым.
Несмотря на возрастающий интерес к слоевым зернистым фильтрам, ряд вопросов, связанных с их исследованием и практическим применением, изучен недостаточно, что в значительной мере сдерживает их внедрение и требует комплексного решения следующих задач: дальнейшее рассмотрение и развитие важнейших механизмов процесса пылеулавливания; анализ кинетики фильтрования на реальных пылегазовых потоках с использованием вероятностных моделей и соответствующей интерпретацией полученных экспериментальных данных; изучение и корректировка параметров регенерации зернистых слоев для определения оптимальной зоны их применения; активная идентификация изучаемых динамических объектов, предусматривающая априорное ранжирование технологических факторов, влияющих на процесс фильтрования; сравнение энергозатрат, эффективности и эксплуатационных параметров зернистых фильтров и других пылеуловителей.
Поэтому актуальность углубленного изучения процесса пылеулавливания зернистыми слоями из технологических и аспирационных газов достаточно очевидна.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом НИР кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии (№ госуд. регистр. 01960006217).
Цель работы - совершенствование процессов энергосберегающего сухого пылеулавливания слоевыми зернистыми фильтрами из технологических и аспирационных газов для обеспечения требуемых норм ПДВ.
Эта цель достигалась комплексным решением следующих задач: изучением перспектив применения зернистых слоев для высокотемпературного обеспыливания технологических газов и аспирационных выбросов и формулировкой концептуальных подходов к решению проблемы; дополнительным анализом механизмов и гидродинамических особенностей при фильтровании зернистым слоем; разработкой условий представительного методологического обеспечения экспериментов; апробированием результатов экспериментов в печати и их обсуждением в рамках научных форумов; прогнозированием перспектив развития и внедрения зернистых фильтров на предприятиях по производству строительных материалов, в химической промышленности и в смежных отраслях техники; техно- и социально-экономической оценкой разработанных решений и рекомендаций.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- показан перспективный характер дальнейшего развития зернистых фильтровальных слоев для организации высокоэффективного и энергосберегающего пылеулавливания в широком диапазоне изменения физико-химических и гидродинамических параметров пылегазовых потоков и геометрических характеристик зернистых слоев;
проведена оценка механизмов осаждения взвешенных частиц к стенкам поровых каналов зернистого слоя для новых типов фильтровальных перегородок с разработкой специальных инженерных рекомендаций и анализом зависимости для расчета эффективности пылеулавливания;
изучена кинетика процесса фильтрования с интерпретацией полученных результатов в вероятностных моделях. Одновременно дополнительно изучена и
(оказана доминирующая роль лобового слоя в процессе обеспечения высокой эффективности;
теоретически обоснованы и экспериментально проверены параметры регенерации зернистых слоев и сформулированы соответствующие инженерные рекомендации производству;
впервые выполнен аэродинамический анализ процессов истечения и засасывания пылегазового потока через цилиндрические фильтровальные перегородки и на этой основе сформулированы рекомендации по технологическому и аппаратурному оформлению процесса пылеулавливания.
На защиту выносятся указанные выше положения, составляющие научную новизну.
Практическая ценность диссертации состоит в разработке рекомендаций промышленным предприятиям: Семилукскому огнеупорному заводу - внедрение оптимальной системы пылеулавливания в цехах №1-4, реконструкция аспирационных систем технологических агрегатов, использование ЦЗЛ завода методологических решений по проведению пылегазовых замеров; Воронежскому керамическому заводу - внедрение зернистых фильтров на участках склади-ювания исходного сырья, растаривания кусковых и сыпучих материалов, за-рузки шихты в шаровые и коллоидальные мельницы, молотковые и щековые робилки, во вращающиеся печи. Предложены зависимости, обеспечивающие точненный расчет гидравлического сопротивления зернистых фильтров и своевременную корректировку эксплуатационных параметров.
Отдельные результаты работы используются систематически в практике яда высших учебных заведений - Воронежской государственной технологической академии и Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова (новые конструктивные решения зернистых фильтров), Липецком эколого-гуманитарном институте (расчетные зависимости для курса промышленной экологии).
Специальные рекомендации по методике и проведению пылегазовых за-іеров выданы Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребите-ей и благополучия человека (Территориальному управлению по Воронежской бласти).
Апробация работы. Результаты выполненных исследований доложены и бсуждены: на XLIV (21-23 марта 2006 г.) и на XLV (21-23 марта 2007 г.) отчетных научных конференциях ВГТА (г. Воронеж); на IX Региональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологической безопасности |,ентрального Черноземья РФ» ( 7 декабря 2005г., ЛГТУ, г. Липецк); на 2-й Ме-ународной научно-практической конференции «Составляющие научно-
Г>
технического прогресса» ( 21-22 апреля 2006 г.,ТГТУ, г. Тамбов); на IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов» ( 5-7 июня 2007 г., МГУИЭ, г. Москва).
Публикации. По материалам Диссертации опубликовано 19 работ, из ко-торых9 входят'в перечёнУВАК. -: '^ ^ ,v
Структура и обьеіи диссертации. Структура работы: основные условные
обозначения, введение, пять глав, основные выводы,; список использованных
источников из 83 наименований, 3 приложений и 12 документов, подтверждаю
щих практические результаты диссертации'. »,ЧК!>..,
Основной объем работы -130 стр., в том числе, 38 рис., П табл.
