Введение к работе
Актуальность проблемы. Значительная часть современных технологических процессов связана с изготовлением, переработкой, транспортированием и применением порошкообразных материалов, и сопровождается интенсивным выделением и поступлением в атмосферный воздух значительных количеств пыли. В сложившейся экологической обстановке даже при относительно низких начальных концентрациях это повышает техногенное воздействие на окружающую природную среду, а также влечет за собой потери ценных компонентов и возрастание затрат на обработку воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
В сложившейся практике проектирования инженерно-экологических систем наибольшее распространение получили многоступенчатые установи! очистки промышленных выбросов от взвешенных веществ. При этом для многих производств с целью достижения нормативов ПДВ требуется устройство трех, а иногда и более, ступеней пылеочистки, либо применение капитало- и энергоемкою экологоохранного оборудования.
Установка дополнительных ступеней инженерно - экологических систем сопровождается возрастанием капитальных вложений и эксплуатационных затрат, а также сокращением производственных площадей. Кроме того, к недостаткам существующих систем пылеочистки следует отнести интенсивное. пыдевыделение, наблюдаемое при выгрузке уловленного продукта из бункеров'пылеулавливающих аппаратов. Это приводит к загрязнению прилегающих территорий (при размещении инженерно - экологического оборудования па промшющадке или на кровле производственного здания) или к выносу пыли в атмосферный воздух системами общеобменной вытяжкой вентиляции (при расположении пылеуловителей в производственных помещениях).
Таким образом, является актуальным решение задачи разработки
схем компоновки многоступенчатых инженерно-экологических систем, позволяющих: обеспечить высокую эффективность пылеулавливания при минимальных числе ступеней и затратах материальных ресурсов, сократить накапливание пыли в бункерах пылеулавливающих аппаратов, организовать возврат уловленного материала в технологический процесс.
Цель работы. Защита окружающей среды от загрязнения пылевыми выбросами посредством совершенствования схем компоновки многоступенчатых систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
оценка технологического оборудования как источника пылевыде-лений, определяющего мощность пылевых выбросов в атмосферу;
анализ существующих схем компоновки систем пылеулавливания и оценка эффективности экологоохранного оборудования;
исследование дисперсного состава и основных физико-химических свойств пылей, образующихся в процессе производства комбикормов;
составление физико-математической модели, описывающей закономерности процесса пылеулавливания в инерционном аппарате со встречными закрученными потоками при организации отсоса из бункерной зоны;
теоретическая и экспериментальная оценка эффективности пылеулавливания многоступенчатой инженерно-экологической системы с вихревыми инерционными пылеуловителями на встречных закрученных потоках с отсосом из бункерной зоны;
разработка элементов теории расчета и оптимизации режимов работы многоступенчатых систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны.
Основная идея работы состоит в использовании при компоновке многоступенчатых систем пылеочистки организации отсоса из
бункерной зоны аппарата второй ступени и возврата уловлен ного продукта.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое и физическое моделирование, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного аііализа с применением ПЭВМ.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована планированием необходимого объема экспериментов, доказана применением классических положений механики аэрозолии и аэродинамики при моделировании изучаемых процессов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и промышленных условиях, с результатами других авторов, патентной чистотой разработанного технического решения.
Научная новизна работы состоит в том, что:
разработана физико-математическая модель и получены аналитические зависимости, описывающие процесс пылеулавливания в аппарате со встречными закрученными потоками при организации отсоса из бункерной зоны;
получены аналитические зависимости, характеризующие эффективность многоступенчатых систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны;
установлены экспериментальные зависимости, характеризующие эффективность и аэродинамическое сопротивление вихревых аппаратов в многоступенчатых системах пылеулавливания с учетом режимов их работы;
разработаны элементы теории расчета и оптимизации режимов работы многоступенчатых инженерно-экологических систем с вихревыми инерционными пылеуловителями с отсосом из бункерной зоны;
- определены и систематизированы данные о дисперсном составе и
физико-химических свойствах пылей, образующихся в процессе
производства комбикормов.
Практическое значение работы:
выполнена принципиальная разработка многоступенчатых систем ' пылеулавливания с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны, новизна которой подтверждена патентом на изобретение (№ 2137528);
разработаны рекомендации по проектированию инженерно-экологических систем с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны;
разработана методика расчета систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны;
разработана методика дисперсионного анализа методом микроскопии с применением ПЭВМ.
Реализация результатов работы:
рекомендации по проектированию, выводы и научные результаты работы внедрены ПТБ ПСО «Волгоградгражданстрой» при разработке проектной документации для предприятий различных отраслей промышленности;
разработаны, прошли промышленные испытания и внедрены в эксплуатацию системы пылеулавливания с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны на Себряковском заводе асбестоце-ментных изделий, Суровикинском элеваторе, Карповском КХП, на Качалинском комбикормовом заводе, на комбикормовом заводе ОАО "Афины-Волга";
разработанная "Методика проведения дисперсионного анализа методом микроскопии с применением ПЭВМ" использована НИИ ПК МНВхим для изучения дисперсного состава пылей в выбросах Волгоградских заводов ЖБИ-1 и «Спецнефтематериалы»;
материалы диссертационной работы использованы кафедрой ОВ и ОВС ВолгГАСА в курсах лекций, лабораторном практикуме по
дисциплинам специализаций 2907.01, 2907.03, а также в дйплом-ном проектировании при подготовке инженеров специальности 2907 "Теплогазоснабжение и вентиляция". На защиту выносятся:
физико-математическая модель и аналитические зависимости, описывающие процесс пылеулавливания в аппарате со встречными закрученными потоками при организации отсоса из бункерной зоны;
аналитические и экспериментальные зависимости, характеризующие эффективность многоступенчатых систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны;
элементы теории расчета и оптимизации режимов работы многоступенчатых инженерно-экологических систем с вихревыми аппаратами с отсосом из бункерной зоны;
данные исследований состава и основных физико-химических свойств нылей, образующихся при производстве комбикормов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: Международной научно-технической конференции "Проблемы охраны производственной и окружающей среды" (Волгоград, 1997); Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов "Нефтехимия -99" (Нижнекамск, 1999); Международной научно-практической конференции "Экологическая безопасность и экономика городских и теплоэнергетических комплексов" (Волгоград, 1999); Международной научно-практической конференции "Экология и жизнь" (Пенза, 1999); Международной научно-технической конференции "Проблемы охраны производственной и окружающей среды" (Волгоград, 1999); ежегодных научно-технических конференциях Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии.
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 12 работах, в том числе: в 10 статьях, в патенте на изобретение, в обзоре изобретений.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы - 171 страница, в том числе: 136 страниц - основной текст, содержащий 24 таблицы на 34 страницах, 34 рисунка на 30 страницах; список литературы из 117 наименований на 13 страницах, 4 приложения на 22 страницах.
