Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В современной энергетике, металлургии химической промышленности и других отраслях образуется большое количество сточных вод различного химического состава.
Анализ методов очистки сточных вод сложного химического состава (минеральные соли и органические вещества)' показал, что многие из них не удовлетворяют требованиям качества очистки, а во многих случаях просто не пригодны. Так, для обезвреживания стоков с содержанием примесей более нескольких процентов наибольшее распространение получили термические методы, основными среди которых являются огневой метод, концентрирование в выпарных аппаратах поверхностного и контактного типов (аппараты с погружными горелками АПГ) и др.
Большое распространение для обезвреживания сточных вод сложного химического состава получил огневой метод с применением, в частности, циклонных реакторов. Б целях экопомии энергетических ресурсов, затрачиваемых на процесс обезвреживания, технологические схемы с реакторами иногда включают в себя котлы-утилизаторы теплоты уходящих дымовых газов с получением' в них водяного пара. Практика эксплуатации реакторов показывает, что при концентраций минеральных солей в исходных стоках более 5 % происходит значительный унос солей в газовый тракт котла, что приводит к обрастанию его поверхностей наг-рейа и, как следствие, ухудшается эффективность работы котла или он выключается из работы. Эта проблема до сих пор не решена.
Поверхностные выпарные аппараты в большинстве случаев применяются для обезвреживания сточных вод, содержащих только минеральные вещества, при этом степень концентрирования в них ограничена.
АПГ также обычно применяют для концентрирования стоков с минеральными примесями, но они менее чувствительны к их составу вследствие отсутствия поверхностей нагрева. Для обезвреживания стоков с органическими примесями необходима установка специальных топочных или горелочных устройств. В этом случае процесс обезвреживания происходит в камере сгорания такого
устройства. Применение теплоты парогазовой смеси ПГС за АПГ ограничена из-за низкой температуры, которую она имеет (обычно 85-95С).
Поэтому встала задача разработки метода, позволяющего избавиться от недостатков, присущих описанным выше методам.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является экспериментальное исследование процессов тепломассообмена при взаимодействии нагретого газа с жидкостью в контактном аппарате с погружными горелками КАПГ в условиях, когда глубина погружения барботера меньше равновесной, т.е. когда температура ПГС выше температуры жидкости в аппарате; проведение исследований по уносу солей из аппарата с парогазовой смесью ПГС при взаимодействии запыленного потока газа с жидкостью;проведение численного эксперимента с целью оптимизации конструкции контактной части контактно-поверхностного водонагревателя (КПВН) для утилизации теплоты ПГС; разработка энергосберегающей технологической схемы обезвреживания промышленных стоков.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в том, что
получены новые данные о работе КАПГ в режиме, когда глубина погружения барботера меньше равновесной;
впервые предложен новый вид аппроксимационной зависимости, исключающий определение поверхности раздела фаз и коэффициента теплопередачи;
на основании опытных данных получены эмпирические выражения, позволяющие вычислять значения параметров парогазовой смеси на выходе из аппарата в зависимости от глубины погружения' барботера и других режимных параметров;
впервые на основе математического моделирования проведена оптимизация конструкции контактной части КПВН;
получено решение, которое позволило выравнить распределение скоростей по выходному сечению контактного устройства;
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в том, что на основании полученных результатов доказана целесообразность эксплуатации КАПГ в струйном режиме, разработана энергосберегающая схема обезвреживания сточных вод сложного
химического состава. Кроме этого,разработана технология переработки отходов производства картофельного крахмала с получением пищевого продукта для животноводства и горячей воды для использования ее в различных целях (технология,горячее водоснабжение, отопление). В разработанных схемах реализована работа КАПГ в режиме, когда глубина погружения барботера меньше равновесной.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач экспериментальные исследования проводились на установках, смонтированных в лаборатории кафедры ТМПУ МЭИ. Численный эксперимент проводился при помощи методов математического моделирования, математических пакетов прикладных программ с использованием персональной ЭВМ типа IBM.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты работы реализованы На НПО по крахмалопродуктам в виде проектных предложений и рекомендаций с целью эффективного использования оборудования и на комбинате АО "Меланж" (г.Иваново) в виде аппарата, внедренного в производство. Справки о внедрении представлены в приложениях к диссертационной работе.
АПРОВАДта РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 3 Всесоюзной научной конференции "Интенсивное энергосбережение в промышленной тепло-технологии", Москва, 1991 г., Международной конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии",Иваново,1992 г., на Международном семинаре "Отходы сельскохозяйственного производства: оценка риска, минимизация образования, переработка и размещение", .Москва, 1993 г. и Международной научной конференции "6 Бернадосовские чтения", Иваново, 1994 г.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований опубликованы в шести печатных работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 148 страницах, из них страниц основного текста,34 рисунков и состоит из введения, 4 глаз, заключения, списка литературы из 71 наименования и приложений.
