Введение к работе
. Актуальность темы.
Эффективная очистка газовых выбросов от пыли является важнейшей и актуальной проблемой всех отраслей промышленности и народного хозяйства.
Среди большого многообразия пылеулавливающей техники для очистки больших объемов газов широко применяются циклонные батарейные пылеуловители. Однако, возможности повышения эффективности центробежной очистки батарейными циклонами к настоящему времени практически полностью исчерпаны. Данная работа направлена на исследование и разработку батарейных вихревых пылеуловителей, позволяющих существенно повысить возможности сухого центробежного способа очистки газа и расширить область его эффективного применения. Практическая часть исследований и разработок была направлена на создание высокоэффективного батарейного вихревого золоуловителя.
Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество тепла на технологические нужды, отопление, и горячее водоснабжение.
При пылевидном сжигании твердого топлива с продуктами сгорания уносится до 90% золы, а при слоевом сжигании - до 35% золы.
Выбрасываемая в атмосферу зола загрязняет воздух промплоща-дей и прилегающих жилых районов, что ухудшает условия труда, служит причиной заболеваний людей, наносит социальный, экологический и экономический ущерб.
Значительное сокращение выбросов золы от котельных установок представляет собой актуальную научно-техническую задачу.
Разработанные в последние годы новые центробежные вихревые пылеуловители (ВЩ, также как и циклоны, просты в эксплуатации, компактны, но отличаются от циклонов значительно более высокой пылеулавливающей способностью. Возможность их эффективного применения в батарейных аппаратах для различных отраслей промышленности представляет актуальную проблему.
Цель и задачи работы.
Целью работы является изучение возможности и эффективности использования вихревых пылеуловителей для систем пылеочистки и, в частности, золоулавливания, определение оптимальных режимно-конструктивных параметров элементов батарейного золоуловителя на базе вихревого аппарата и разработка метода расчета батарейного золоуловителя. Данная цель достигается решением комплекса взаимосвязанных задач:
- исследование влияния режимно-конструктивных параметров на эффективность улавливания и потери давления в вихревых золоуловителях;
проведение экспериментальных исследований аэродинамики и эффективности золоуловителя с изменяемыми геометрией аппарата и параметрами завихрителей;
разработка математической модели на основе функции отклика связывающей результаты эксперимента с варьируемыми в ходе опытов переменными параметрами;
определение оптимальных режимных параметров и конструктивных размеров вихревого золоуловителя, обеспечивающих максимальную эффективность улавливания;
разработка методики расчета батарейных золоуловителей на базе вихревых аппаратов;
разработка типовой рациональной конструкции элементов вихревых золоуловителей для комплектации батарей и батарейных золоуловителей.
разработка методов и программ расчета на ЭВМ вихревых аппаратов для систем золоулавливания.
Научная новизна полученных в диссертации результатов состоит в том, что автором подтверждена возможность эффективного использования вихревых пылеуловителей для очистки продуктов сгорания котельных установок, при этом:
изучена аэродинамика аппарата, предложены методы расчета режимов течения и сепарационной возможности вихревого золоуловителя;
исследовано влияние режимных и конструктивных параметров золоуловителя на эффективность улавливания и величину потерь давления;
получены математические зависимости эффективности улавливания и потерь давления от режимно-конструктивных параметров для вихревого пылеуловителя, используемого в качестве элемента батарейного золоуловителя;
определены оптимальные режимно-конструктивные параметры вихревого пылеуловителя, как элемента батарейного золоуловителя методами математического планирования и обработки экспериментальных данных;
-предложен метод расчета батарейного золоуловителя;
- разработан алгоритм и программа для ЭВМ по технико-
экономической оптимизации вихревых аппаратов.
Практическая ценность и реализация результатов.
Использование разработанных золоуловителей на базе вихревых пылеуловителей наряду с повышением степени очистки продуктов сгорания котельных установок и связанным с этим серьезным положительным экологическим и социальным эффектом дает прямой экономический эффект за счет снижения удельной металлоемкости, энергоемкости и габаритов золоулавливающих систем по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными образцами.
Предложенные методы расчета систем золоулавливания дают возможность проектировщику существенно ускорить и усовершенст-. вовать процесс разработки и проектирования этих систем, анализировать при этом большое количество различных альтернативных схем и выбирать наиболее рациональные, решать задачи технико-экономической оптимизации систем.
Разработанные рекомендации по выбору, расчету и промышленному применению батарейных вихревых аппаратов могут быть использованы в других отраслях промышленности для создания высокоэффективных систем обеспыливания газов.
Достоверность достигнутых результатов.
Основные результаты и выводы в данной работе подтверждаются хорошим совпадением эмпирических данных, полученных в результате экспериментальных исследований с данными, полученными расчетным путем. Стендовые испытания золоуловителя проводились по единой методике испытаний пылеулавливающей техники инерционного типа. В экспериментальных исследованиях использовалось поверенное высокоточное приборное оборудование: сканирующий фо-тоседиментограф «Analysette-20», электромагнитное прободелитель-ное устройство «Laborette-10», электронные весы ВЭПТ-200. В качестве экспериментальной пыли использовался специально подготовленный пылевидный кварц КП-3.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы докладывались на IV международном симпозиуме молодых ученых, аспирантов, студентов в МГУИЭ (Москва, 2000 г.), второй Всесоюзной научно-технической конференций «Повышение эффективности тепломассообменных и гидродинамических процессов в текстильной промышленности и производстве химических волокон» (Москва, МТИ, 1985 г.), Межвузовской научно-технической конференции РосЗИТЛП (Москва, 2000 г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.