Разработка и исследование кремационных установок

• Автор: Жуков, Николай Иванович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Анализ кремационных установок
2. Теоретические основы проектирования кремационных установок
3. Расчеты основных параметров кремационных •
установок
4. Экспериментальные исследования по отработке конструкции и технологии эксплуатации
5. Разработка и внедрение кремационных установок
Общие выводы по работе
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Ритуальное обслуживание населения является одной из важнейших социальных проблем, одинаково актуальной как для общества в целом, так и для руководящих органов различных уровней. В настоящее время данной проблеме самое пристальное внимание уделяют органы местного самоуправления, административные органы субъектов Российской Федерации (РФ), федеральные ведомства. Их усилия направлены на оперативное и качественное решение вопросов, связанных с организацией и осуществлением похорон, на обеспечение сферы ритуального обслуживания законодательными актами и нормативными документами, а также - на материально-техническое обеспечение похоронного ритуала.
В России и в подавляющем большинстве зарубежных стран похороны осуществляются или путем захоронения гроба с телом умершего в землю (могилу), или путем сжигания (кремации) его в кремационных установках (печах) с последующим захоронением урны с прахом покойного на обычных кладбищах, на урновых кладбищах при крематориях, в колумбариях или колумбарных стенках (стенах скорби).
В развитых странах (Япония, США, Англия и др.) давно и широко внедрена в ритуальное обслуживание населения кремация. Так в Японии кремируется до 99% умерших, а Западной Европе и США - до 60-65%. В этом плане Россия сильно отстает - крематории имеются в нескольких крупных городах и они в состоянии обеспечить кремацию лишь 40-45% умерших в этих городах. Однако в данное время и в России с каждым годом острее становиться проблема погребения, что вызвано все большим дефицитом свободных земель для организации кладбищ, трудностями захоронения в землю в горных и северных регионах, увеличением миграции населения, появлением большого количества лиц без определенного места жительства, общим ухудшением экологической ситуации в стране. В связи с этим исключительно важное значение приобрело развитие кремационного дела - строительство крематориев, оснащение их отечественным кремационным экологически безопасным оборудованием, обеспечение крематориев квалифицированными кадрами, создание, становление и развитие производственной базы для изготовления кремационного оборудования и обеспечение его сервисного обслуживания.
Следует отметить, что в России указанные вопросы практически не ставились и, естественно, не решались до 1990 года, хотя не трудно видеть, что без этого вряд ли возможно обеспечить качественное ритуальное обслуживание в стране. Более того православная церковь отнюдь не способствовала и не способствует внедрению кремации [56],
что в условиях современного обращения широких масс населения к религии существенно осложняет дело.
В связи с вышеизложенным задача развития кремационного дела в стране является весьма сложной, важной и актуальной.
Раньше всех в России к этому выводу пришло Правительство города Москвы, и в 1991 году по его заданию (Распоряжения № 777-РП от 12 ноября 1991 г. [49], № 1251-РП от 23декабря 1991 г. [50], №1662-РП от 3 июля 1992 г. [51]) акционерное общество «Диагностика аварийных ситуаций» (АО «ДИАС») начало разработку первой отечественной кремационной установки (шифр - «Органика-1») для переоснащения Московских крематориев. Эти работы в 1994 году были включены в целевую федеральную программу «Улучшение ритуального обслуживания населения в 1993-2000 годах» [65], головным исполнителем которой было определено АО «ДИАС».
Кремационная установка представляет собою сложнейший теплотехнический агрегат, включающий в себя кремационную печь и системы обеспечения ее работы - газоснабжения (энергоснабжения), воздухоснабжения, дымоудаления, контроля и управления. Его функционирование связано с практически неисследованным процессом горения объекта кремации, с течением газов в трубопроводах (дымоходах) сложной формы, с тепломассообменом при температурах до 1200° С, с работой механических звеньев и различных приборов в условиях повышенных температур. В связи с этим при разработке кремационных установок широко привлекались теории горения и тепломассообмена, гидрогазодинамика и прочностные расчеты, адаптированные применительно к технологическому процессу кремации, имеющему существенные специфические особенности. Так, например, каждый объект кремации в какой-то мере отличается от другого (последствия болезней, приема лекарств и т.п.), и формально описать его химический состав не представляется возможным, в связи с чем обеспечение рационального режима сжигания достигается сугубо эмпирически, а вопрос газоприхода и выделения тепла при горении решается для “среднестатистического” человека и также на основании экспериментальных исследований. Сложность ситуации усугубляется тем, что в России до 1994 года своих кремационных печей не было- и, естественно, не было никаких теоретических разработок или опытных результатов, связанных с кремацией умерших. Поэтому полностью отсутствовало методическое обеспечение проектирования кремационных установок.
В России еще в 1924 г. был издан труд по кремационному делу [46]. Имеются сведения, что первый крематорий в России, оснащенный регенеративной печью «Металлург», был введен в действие в Петрограде 14 декабря 1920 г., когда был кремирован труп 19 - летнего красноармейца Малышева. Процесс сжигания длился 2 часа 18 минут. Печь выдержала

где Та - температура внутренней поверхности стенки (в начале работы печи Уст = Гсто = 288° К); « ; - ккал/м2 • с - °К.
При расчете конвективного теплообмена необходимо учитывать следующее. В камеры печи подается дутьевой воздух, который, взаимодействуя с дымовыми газами, вызывает образование турбулентных вихрей, приводящих к интенсификации конвективного теплообмена газов со стенками. Подобный теплообмен описывается теорией изотропной турбулентности [64]. При составлении математической модели теплообмена в камерах печи приняты следующие допущения:
- теплообмен на поверхности, ограничивающей контрольный объем, всюду одинаков;
- объем, заполненный турбулентными вихрями, обладает свойством изотропности, поэтому справедливы зависимости для описания изотропной турбулентности;
- толщина вязкого слоя газа С„ в окрестности поверхности теплообмена, определяющая величину конвективного теплового потока, пропорциональна внутреннему масштабу турбулентности £0:
где Та- температура продуктов горения в ядре потока, зависящая от тепловыделения при горении газообразных горючих, избытка воздуха и его начальной температуры;
Tw- температура поверхности стенок камер печи;
Act - коэффициент теплопроводности материала стенок.
В теории изотропной турбулентности
где д - динамическая вязкость газов; р - плотность газов;
Д - удельная диссипация - рассеивание механической энергии газовым потоком в единицу времени в единице объема:
При данных допущениях тепловой поток