Развитие процесса пылеулавливания зернистыми фильтрующими слоями при решении экологических проблем производства строительных материалов

• Автор: Щеглова, Лариса Ивановна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 191 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ И АСНИРАЦИОННЫХ ВЫБРОСОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
1.1. Анализ технологических особенностей производства и характеристик пылегазовых выбросов. Токсикологическое воздействие пыли и онкоэкологический мониторинг ситуации. Правовые аспекты проблемы.
1.2. Концептуальные подходы к организации энергосберегающего сухого пылеулавливания зернистыми насыпными фильтрами
1.3. Краткий обзор и анализ способов и аппаратов для фильтрования пылегазовых потоков зернистыми насыпными слоями.

1.4. Экономические преимущества высокоэффективного и

энергосберегающего обеспыливания зернистыми фильтрами

1.5. Выводы и постановка задачи исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Общие пневмометрические измерения
2.2. Определение массовой концентрации твердой дисперсной фазы
в пылегазовом потоке. Изокритериальный отбор проб.
2.3. Анализ дисперсного состава пыли. Квазивиртуалытый импактор
2.4. Выбор основных параметров фильтрования и экспериментальностатистические методы, использованные в работе
2.5. Экспериментальные стенды и оценка погрешностей измерений
2.6. Методологические выводы и рекомендации.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ АЭРОДИНАМИКИ, МЕХАНИЗМОВ И КИНЕТИКИ ФИЛЬТРОВАНИЯ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ПОТОКОВ ЗЕРНИСТЫМИ НАСЫПНЫМИ СЛОЯМИ
З.Е Аэродинамические аспекты. Неравномерность распределения потока по сечению и эффективность пылеулавливания. Разработка рекомендаций
3.2. Особенности аэродинамики и механизмы фильтрования пылегазовых потоков в зернистых слоях
3.3. Анализ кинетических закономерностей фильтрования низкоконцентрированных г1 3 кгм3 и высокодислсрсных 7МГ6 м пылегазовых потоков зернистыми насыпными
слоями. Новый подход к проблеме.
3.4. Анализ и сопоставление полученных результатов с математическими моделями других исследователей.
3.5. Выводы и задачи эксперимента.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ
ОБСУЖДЕНИЕ.
4.1. Исследование кинетики фильтрования реальных пылегазовых потоков зернистыми насыпными слоями
4.2. Определение рекомендуемой гидродинамической области фильтрования.
4.3. Экспериментальная оценка, выбор способа и технических параметров регенерации зернистых слоев.
4.4. Исследование аэродинамики пылегазового потока при специальных формах рабочего сечения фильтровальных перегородок
4.5. Разработка рекомендаций производству.
ГЛАВА 5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА
ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ ЗЕРНИСТЫМИ НАСЫПНЫМИ ФИЛЬТРАМИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И В СМЕЖНЫХ ОТРАСЛЯХ РОМЫШЛЕННОСТИ.
5.1. Выбор рациональной удельной газовой нагрузки
5.2. Техноэкономическая оценка надежности и долговечности зернистых фильтров.
5.3. Дополнительные рекомендации по использованию зернистых насыпных фильтров и рациональном оформлении процесса пылеулавливания.
5.4. Оценка экономического ущерба основным промышленнопроизводственным фондам от пылевых выбросов в техносферу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАН 1ЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А амортизационные затраты а годовой процент амортизации Б стоимость комплекта фильтров В константы Г критерийсимплекс Д диффузионный параметр Е энергия 3, Зо затраты на обслуживание фильтра и общая сумма затрат К0 стоимость зернистых фильтрующих материалов ЗФМ на заданную производительность Км, Кв, К коэффициенты использования оборудования по мощности, времени и с учетом потерь электроэнергии Ф плановый годовой фонд работы фильтра Ц цена 1 квт.ч. Э энергозатраты г эффективность В барометрическое давление С коэффициент КенингемаМиликена диаметр Ей число Эйлера функция Крампа площадь поперечного сечения седиментационный параметр Но число гомохронности толщина зернистого слоя К, Кф общий и фракционный коэффициенты изменения проскока 1 длина капилляра Мк коэффициент количества движения потока Буссинеска ш коэффициент пропорциональности , i, мощность, число частиц, число капилляров на 1 м2 зернистого слоя п число факторов р давление производительность фильтра по газу удельная газовая нагрузка , г радиус гос удельное сопротивление число Рейнольдса число Стокса показатель сжимаемости осадка Т температура , и средняя по сечению и динамическая скорость газа V объем газа V, V, скорость и безразмерная скорость турбулентной миграции частиц , локальная и средняя скорости фильтрования X, х кодированные и натуральные значения факторов х0 объемная концентрация дисперсной фазы массовая концентрация дисперсной фазы Ар перепад давлений 5 характерный размер частицы е пористость С коэффициент гидравлического сопротивления X коэффициент сопротивления трения и динамическая вязкостьу кинематическая вязкость р плотность а среднее квадратическое отклонение логарифма диаметров частиц т, тр время фильтрования и регенерации коэффициент пропорциональности коэффициент конкордации.
Индексы в внутренний дин динамический з зерно к конечный кр критический н начальный опт оптимальный п перегородка пр продувка преб пребывание пс пылевой слой ст статический ос осадок ц цилиндр ч частица ш шар э эквивалентный.
ВВЕДЕНИЕ
Выполненная работа посвящена углубленному изучению и дальнейшему развитию процесса разделения газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой пылегазовых потоков промышленного происхождения зернистыми фильтровальными перегородками, являющимися уникальным средством в производстве строительных материалов для достижения поставленной цели в самом широком диапазоне изменения физикохимических параметров таких потоков.
Актуальность


Общий характер технологических операций в производстве различных строительных материалов позволяет при проведении исследований по усовершенствованию высокоэффективного пылеулавливания зернистыми слоями ограничить круг реальных промышленных объектов, рассчитывая в дальнейшем на широкую экстраполяцию полученных результатов на аналогичные процессы. Такая стратегия работы оправдала себя в достаточной мере и нашла подтверждение в грудах Ю. В.Красовицкого, В. Н.М. Анжеурова и других исследователей 9, , . При этом наиболее целесообразно оперировать с такими пылегазовыми потоками, физикохимические свойства которых охватывают наиболее широкий спектр величин и в этом смысле являются достаточно представительным банком данных. Поэтому в дальнейшем в качестве объектов исследования приняты производства огнеупорных изделий ОАО Семилукский огнеупорный завод СОЗ и строительной керамики ПКФ Воронежский керамический завод ВКЗ, отвечающие этому условию. Производства огнеупорных и керамических изделий сложные технологические процессы, связанные с обработкой сырья с различными физикохимическими свойствами и с использованием достаточно сложного технолог ического оборудования и вспомогательных механизмов. Эти процессы дробление, помол, сортировка, транспортирование и смешение материалов, сушка, обжиг и др. Выброс пыли производится и в результате уноса высокодисперсных фракций из аспирационных систем. Предприятия керамической промышленности в России оснащены высокопроизводительным оборудованием и ежегодно расходуют около 3 млн. Несмотря на большие работы по обеспыливанию производственных процессов, суммарные выбросы пыли в атмосферу составляют около тыс. Складирование исходного сырья и боя плиточного, растаривание кусковых и сыпучих материалов, загрузка шихты в шаровые и коллоидальные мельницы, молотковые или щековые дробилки, подача части сырья в бассейн, классификация на виброситах, дозирование окончательно измельченных материалов и их подача в смесители, обезвоживание шликера и получение пресспорошка в башенных распылительных сушилках, загрузка шихты во вращающуюся печь при варке фритты и ряд вспомогательных эксплуатационных операций связаны с интенсивным выбросом ныли в окружающую среду. К основным характеристикам пылегазовых потоков, которые необходимы для решения поставленной в работе задачи, следует отнести расходы дымовых или технологических газов и аспирационных выбросов, массовую концентрацию, дисперсный состав, истинную и насыпную плотность пыли, ее химические, адгезионные, электрические и абразивные свойства, слипаемость, возможность и степень целесообразности утилизации уловленной пыли, краткую характеристику исходных материалов, технологического оборудования и действующих систем пылеулавливания. Фрагментарные, но достаточно представительные сведения, характеризующие пылегазовые потоки и существующие условия на СОЗ и ВКЗ, приведены в П. По выпуску продукции, потреблению сырья и применению обеспыливающих установок технологическая схема плиточного производства наиболее характерна для строительной керамики. Особенно вредной является пыль глины. От каждого источника пылевыделения при работе технологического оборудования массозаготовительного отделения аспирируется от 0 до м ч запыленного воздуха. Пылевые выбросы из сушилок и печей зависят и от вида топлива, выноса золы и выгорания примесей из сырьевых материалов. О влиянии вида топлива, используемого, например, в туннельных печах при производстве строительной керамики, свидетельствуют данные табл. П. 1. Согласно оценкам , объемы выбросов при сушке и дроблении достигают кг на кг конечного продукта. Пыль глины, каолина, боя плитки черепа, полевого шпага содержит до оксидов кремния. Уловленную пыль в производстве огнеупоров и в керамической промышленности целесообразно возвращать в производство в качестве ценного сырьевого компонента. При сухом способе очистки это осуществляется разгрузкой аспирационных коллекторов и бункеров на транспортеры. Степень загрязнения атмосферы и санитарногигиенические условия на рабочих местах определяются не только параметрами ведения технологических процессов, но и наличием работоспособного, эффективного и достаточно мощного пылеулавливающего оборудования. Данные по оснащенности основных переделов керамического производства пылеуловителями приведены в табл. П.1.