авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Методология экологической модернизации технологического оборудования на примере сушильного барабанного агрегата

-- [ Страница 2 ] --

Разработанные научные основы сепарации аэрозольного потока позволяют оценить эффективность использования различных режимных и конструктивных решений при экологической модернизации технологического оборудования.

Завершающий шестой раздел работы посвящен выполнению этапов 8 и 9 СПМ. В нем даны рекомендации по актуальной компоновке технологического агрегата, созданию единой методики расчета и реализации на практике. Эта часть работы является обобщающей всех проводимых исследований.

Предложена компоновка любой конструкции (рисунки 2,3) барабанной сушилки с модернизованным разгрузочным бункером (выгрузочной камерой) поперечное сечение которого представлено на рисунке 4. На рисунках 3 и 4 сохранена единая система обозначений.

Выгрузочная камера 14 содержит в нижней части пылеподовитель 16, а в верхней – пылеуловитель 15, выполненные в виде многорядных наборов лопаток шириной в соотношении с диаметром барабана l=(0,1…0,2)Dб, расположенных на расстоянии b=(1…2)l под углом =300…450, превышающим угол естественного откоса материала на расстоянии между рядами лопаток h=0,05…0,1м, причем в каждом ряду лопатки устанавливаются с противоположным уклоном относительно рядом расположенных рядов лопаток.

Пылеподавитель 16 и пылеуловитель 15 работают следующим образом. Поскольку для сушки мелких частиц требуется меньшее время, то частицы сепарируются через отверстия 3, 4 (рисунок 3). Более крупные частицы проходят весь цикл сушки и ссыпаются в основной разгрузочный бункер 14 на зигзагообразный пылеподавитель 16, лопатки которого установлены так, чтобы ссыпающиеся частицы материала сначала рассредоточиваются по поперечному сечению бункера, затем ссыпаются в направлении центра бункера и опять рассредоточиваются, что предотвращает образование пылевого облака. Высушенный материал удаляется через патрубок 8.

Отработанный теплоноситель поступает в верхнюю часть бункера 14, где нижним рядом лопаток пылеосадителя 15 газовый поток рассредоточивается по поперечному сечению бункера, затем направляется к его центру и снова рассредоточивается и отводится из аппарата через патрубок 6, что сокращает унос пыли и мелких частиц материала в атмосферу.

В сравнении с прототипом заявляемое техническое решение позволяет в 1,7...2 раза повысить эффективность процесса сушки за счет снижения уноса мелких частиц с отработанным теплоносителем путем их выделения из газа пылеподавителем и пылеуловителем.

Разработка позволяет повысить эффективность процесса сушки за счет выгрузки мелких частиц по фракциям в ходе их образования (рисунок 3) и снижения уноса с отработанным теплоносителем путем их выделения из газа пылеподавителем и пылеуловителем в разгрузочном бункере (рисунок 4).

До настоящего времени устоялась методология оценки экологического оборудования по его эффективности. Отсутствует подход к паспортизации или сертификации технологических машин, аппаратов или агрегатов по экологическим требованиям, т.е. по конкретным показателям, показывающими сколько вредных для окружающей среды жидких, газообразных и твердых отходов формируется в процессе их использования.

Таким образом, надо оценить любое технологическое оборудования по проскоку вредных веществ (газа, жидкости или твердых отходов) в окружающую среду.

Для сушильного барабанного агрегата любой конструкции с модернизированной выгрузочной камерой основным экологическим показателем является проскок неосажденной части пыли. Исходя из изложенных в пятом разделе теоретических предпосылок и уравнения (2) получим формулу для его оценки:

(2)

где: Ar – число Архимеда;

Stk – число Стокса;

Fr – число Фруда;

Re – число Рейнольдса;

– геометрический симплекс.

В этом уравнении корреллирующий коэффициент:

(3)

где – коэффициент трения, зависящий от режима течения и шероховатости поверхности пластинок зигзагообразного сепаратора;

– коэффициент местного сопротивления зигзагообразного сепаратора.

С учетом коэффициентов местных сопротивлений в следствии:

– внезапного расширения аэрозольного потока при выходе аэрозольного потока из барабана в разгрузочную камеру;

– изменения направления плоских турбулентных струй в зигзагообразном канале;

– затраты энергии аэрозольного потока на трение при его движении по межпластинчатым каналам;

– внезапного сужения аэрозольного потока при движении его из разгрузочной камеры в патрубок выхлопной трубы.

Суммируя коэффициенты и для трехступенчатого зигзагообразного сепаратора получим в среднем К=4,4.

Таким образом, получено уравнение, обобщающее все механизмы гравитационно-инерционно-турбулентного осаждения частиц аэрозольного потока.

Графики, представленные на рисунке 5, реально отображают сущность механизма сепарации пыли в разработанной разгрузочной камере.

Анализ уравнения 2 с К=4,4 подтверждает преимущественное влияние (рисунок 5а,б) размера и веса частиц. Выявлено, что при dч<3 мкм, ч<1000 кг/м3 разработанные сепарторы неэффективны. Скорость турбулентных струй отрицательно воздействует на эффективность пылеосаждения (рисунок 5в). Поэтому выгрузочную камеру следует проектировать с учетом скорости аэрозольного потока менее 2м/с, что получается на практике. Из графика (рисунок 5г) следует, что ширина канала является конструктивным параметром, влияющим на эффективность осаждения частиц пыли. Отсюда следует, что b=5-30мм является наиболее эффективным эколого-экономическим конструктивным параметром разработанного сепаратора. Влияние длины пластины l и ширины разгрузочной камеры В на проскок пыли незначительно. Некоторые изменения П при малых значениях l и в связаны с наблюдаемыми при этом снижениями поверхности осаждения частиц пыли. Выявлено: l 200-300мм, в300мм.

 а) б) в) г)  Зависимость проскока П от размера dч (a) и плотности частицы -7

а) б)

 в) г)  Зависимость проскока П от размера dч (a) и плотности частицы пыли-8

в) г)

Рисунок 5 – Зависимость проскока П от размера dч (a) и плотности частицы

пыли ч (б), скорости аэрозоля в канале Uk (в) и ширины канала b (г)

в зигзагообразном пылеуловителе выгрузочной камеры

Разработкой модернизированной выгрузочной камеры с дополнительными устройствами для пылеподавления и пылеулавливания по заявке на изобретение №2010/0870.1 завершена методология экологической модернизации технологического оборудования на примере сушильного барабанного агрегата.

Предложено использовать разработанные барабанные сушильные агрегаты как технологическое оборудование для получения РК – удобрений на основе обезвреживания жидких отходов фосфорного производства, и принято ТОО «КазНИИХимпроект» к внедрению.

Новая конструкция выгрузочной камеры в ТФ ТОО «Казфосфат» «Минеральное удобрения» использована при экологической модернизации БГС с экономическим эффектом 174,6 тыс. долл. США.

Заключение

На современном этапе инновационного – индустриального развития экономики Казахстана наиболее доступным и экономичным путем является экологическая модернизация существующих технологических агрегатов, машин и аппаратов с целью минимизации выбросов без использования дорогостоящих очистных сооружений.

Научные и практические результаты работы:

1. Учитывая новизну, направления по экологической модернизации технологического оборудования разработан системно-поэлементный подход, позволяющий оптимизировать цикл от лабораторных исследований до практической реализации разработки в производстве.

2. Сравнительными исследованиями барабанной сушилки со стандартной Г-образной насадкой и разработанных аппаратов установлены оптимальные режимные и конструктивные параметры последних.

3. На основе обобщения теоретических предпосылок по оценке механизма осаждения частиц пыли в плоских и цилиндрических каналах разработана простая по конструкции и использованию разгрузочная камера, позволяющая 2-3 раза снизить пылеунос из барабанного аппарата.

4. Исходя из энергетического подхода получено уравнение для расчета проскока частиц пыли в зигзагообразном канале, учитывающее широкий спектр физических свойств аэрозольного потока, конструктивных и режимных параметров работы разгрузочной камеры.

5. Получены предварительные патенты РК на подвижную насадку (№10816) и двухзонную сушилку (№12485) для обработки высоко влажных материалов, а также подана заявка на выдачу инновационного патента РК (№ госрегистрации 2010/0870.1) по экологической модернизации.

6. Разработаны рекомендации по использованию исследованных конструкций барабанного сушильного агрегата на практике, которые приняты к внедрению в проект нового производства РК - удобрений на основе отходов производства фосфора электротермическим методом и улучшения экологических показателей производства гранулированного аммофоса с экономическим эффектом 174,6 тыс. долл. США.

Оценка полноты решения поставленных задач. Поставленная цель работы полностью достигнута и сформулированные на ее основе задачи решены. Результаты исследования получены на основе единого системно-поэлементного подхода к экологической модернизации технологического оборудования за полный цикл от лабораторных исследований до практической реализации, что подтверждает единство и достоверность основных выводов и положений.

Рекомендации по использованию результатов в виде таблиц, графиков, конструктивных решений и расчетных уравнений могут быть использованы работниками предприятий, служб по охране окружающей среды и ЧС для экологической модернизации технологического оборудования общепромышленного назначения на примере барабанно-сушильного агрегата.

Системно-поэлементная методология экологической модернизации технологии и технологического оборудования может быть использована в учебном процессе при подготовке инженерно-технических специалистов.

Технико-экономическая оценка эффективности внедрения. Работа направлена на решение новой проблемы по экологической модернизации существующих технологических агрегатов, машин и аппаратов с целью минимизации выбросов в окружающую среду без использования дорогостоящих газопылеулавливающих установок и очистных сооружений, что и определяет ее высокие технико-экономические показатели, которые будут рассчитаны в каждом конкретном случае после внедрения результатов данной НИР.

Простота конструкции, изготовления и монтажа пылеподавителя и пылеуловителя, позволили без значительных затрат произвести реконструкцию Разгрузочной камеры аппарата БГС в производстве гранулированного аммофоса ТФ ТОО «Казфосфат» «Минеральные удобрения», в результате чего из технологической схемы сушки исключена ступень сухой очистки отходящих из БГС газов и возврат абсорбционных растворов на повторную сушку.

Ожидаемый эколого-экономический эффект за счет снижения энергетических норм на производство аммофоса и потерь продукции с отходящими газами при мощности выпуска 160 тыс. т/г. составляет 174,6 тыс. долл./год.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Научное направление по экологической модернизации технологического оборудования является новым в мировой практике, что связано с невозможностью за короткий срок полной замены всех существующих предприятий по добыче, транспортировке и переработке сырья, химической нефтегазоперерабатывающей, нефтехимической и пищевой промышленности и других отраслей экономики Казахстана. Обоснован показатель оценки экологического совершенства машин и аппаратов по проскоку вредных веществ, что должно явиться их основной сертификационной характеристикой, удобной для пользователя.

Предложенное уравнение для расчета проскока пыли учитывает все механизмы турбулентно-инерционного осаждения частиц пыли, что свидетельствует о высоком научном уровне решения задач механики аэрозоля.

Список опубликованных работ по теме диссертации

  1. Алтухов А.В., Балабеков М.О., Нурунбетова И.Т. и др. Насадка сушильного барабана //Предварительный патент РК №10816. Опубл. 15.10.2001, бюлл. №10.
  2. Алтухов А.В., Балабеков М.О., Шорабеков Г.У. и др. Аппарат для сушки дисперсных материалов //Предварительный патент РК №12485, опубл. 2002.
  3. Алтухов А.В., Жукова Т.А., Балабеков М.О., Алтухова А.А. Интенсификация барабанных сушильных аппаратов //Тр. Межд. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов». Воронеж, 2010. – С. 534-538.
  4. Алтухов А.В., Балабеков М.О., Алтухова А.А. Исследование процесса распределения материала подвижной самовстряхивающей лопаткой //Materialy VI mezinarodni vedecko – prakticka conference “Dny vedy - 2010”. Dil 24. Ekonomicke vedy: Praha. Publishing House “Education and Science” s.r.o. - 26-29.
  5. Алтухов А.В., Жукова Т.А., Балабеков М.О., Алтухова А.А. Исследование и оптимизация влияния технологических параметров на энергопотребление барабанной сушилки с вращающейся контактной зоной //Materialy VI mezinarodni vedecko – prakticka conference “Dny vedy - 2010”. Dil 24. Ekonomicke vedy: Praha. Publishing House “Education and Science” s.r.o. - 30-33.
  6. Балабеков М.О., Раматуллаева Л.И. Энергетический подход к оценке эффективности сепарации аэрозольного потока //Межд. науч. конф. молодых ученых, студентов и школьников Х Сатпаевские чтения «Стратегический план 2010: Казахстанский путь к лидерству», Т.22. Павлодар, 2010. - С.143-147.
  7. Балабеков М.О., Раматуллаева Л.И., Алтухов А.В. Оценка эффективности сепарации частиц аэрозольного потока в барабанном сушильном аппарате //Межд. науч.-практ. конф. «Перспективные направления альтернативной энергетики и энергосберегающие технологии», Т.2. Шымкент, ЮКГУ – 2010.- С.60-63.
  8. Алтухов А.В., Балабеков М.О., Шорабеков Г.У., Алтухова А.А. Влияние скорости теплоносителя в сушильном аппарате с двумя зонами контакта фаз на процессы тепло- и массообмена //Вестник МКТУ им. Х.А.Ясави.- 2010.-№4-5(70-71) - С.341-345.
  9. Алтухов А.В., Раматуллаева Л.И., Балабеков М.О. Определение динамической скорости аэрозольных струй на плоской или цилиндрической поверхности //Вестник КазНТУ.– 2010. №4(80).– С.8-11.
  10. Балабеков М.О., Раматуллаева Л.И., Алтухов А.В. Эффективность турбулентно-инерционного осаждения частиц аэрозольного потока в каналах плоской и цилиндрической формы //Вестник ТарГУ. - 2010.- №1.2 - С. 38-42
  11. Алтухов А.В., Балабеков М.О., Алтухова А.А., Раматуллаева Л.И. Аппарат для сушки дисперсных материалов //Заявка на выдачу инновационного патента РК №госрегистрации 2010/0870.1 от 29.06.2010.

Тйіндеме

Балабеков Мади Оразалылы

Технологиялы жабдытарды кептіру барабанды агрегат мысалында экологиялы модернизациялау методологиясы.

25.00.36 – Геоэкология

Зерттеу немесе зірлеу нысаны – кептіру барабанды агрегаттар

Жмыс масаты: оршаан ортаа блінетін алдытарды ммкіндігінше ысарту, елеусіз крделі жне пайдалануа кететін шыындарда экономикалы тиімділікті арттыруа ммкіндік беретін технологиялы жабдытарды экогиялы модернизациялауды методологиясын зірлеуменен шартталады.

Жмысты жргізу дістері немесе методологиясы. Жмыста технологиялы жабдытарды экологиялы модернизациялауды сынылан методологиясы олданылан, ал кептіргіш барабанды агрегатты гидродинамикалы жне кинетикалы сипаттамаларын зерттеу шін зерттеуді жалпы абылданан дістемелері олданылады.

Жмысты нтижелері:

  • жалпы нерксіптік таайындалудаы технологиялы жабдыты зерттеуді жне экологиялы модернизациялауды жйелі-элементті методологиясы зірленді;
  • масса мен екпінні гидродинамикалы састыы негізінде аэрозольдік аындаы ту бірлігі саныны тедеуі сынылды, ал бл ша тйіршіктеріні жазы жне цилиндрлік беттерде тиімділігін баалау шін рнектер алуа ммкіндік береді;
  • энергетикалы станым трысынан аэрозольдік толастарды турбулентті-екпінді рекеттесу механизміні ауымды спектрін ескеретін, ирелек арнадаы ша тйіршіктеріні тіп кетуін есептеуге арналан рнектер алынды;
  • жылутасымалдаыш жылдамдыына жне барабанны айналу жилігіне, иашты брышына, материалды тыыздыына жне зірленген аппаратты стандартты Г-тріздес ттаменен салыстырандаы конструктивті параметрлеріне байланысты делуші сусымалы материалды біркелкі таралуы мен оны жмыс аймаында болу уаытын тжірибелі зерттеу нтижелері алынды;
  • Р алдын ала патентіменен оралан жылжымалы ттамалы жне фазаларды екі рекеттесу аймаы бар экологиялы модернизацияланан барабанды аппаратты конструктивті схемалары, сондай-а шаблінбейтін кептіргішті конструкциясы жне оны есептеу дістемесі зірленді, соысына нертабыса тініш тапсырылды;
  • фосфор ндірісіні атты жне сйы алдытарын залалсыздандырудаы арналан барабанды кептіру агрегатын экологиялы модернизациялау жне аммофос цехындаы барабанды гранулдеуші – кептіргіштен ша блінуін тмендету бойынша кепілдемелер зірленді.

Негізгі конструктивті, технологиялы жне технико-пайдалану сипаттамалары. Барабанны айналу жылдамдыы 2-3 айн/мин.; жылутасымалдаышты жылдамдыы 1-2м/с; тсіру тса араандаы барабанны иашты брышы 11,5о.

Тменгі блігінде шабасышты (ша ттышты), ал жоары блігінде шастаышты арастыратын тсіру камерасы ені в =(0,1…0,2)Dб болатын алашаларды кпатарлы жиынтыынан трады, алашалар в1=(1…2) материалды жаратылымды лауиашты брышын лкен брыш барабар ашытыа орналастырылан, алашалар атарлары арасындаы ара-ашыты 0,05…0,1м райды, мнда рбір атарда алашалар атар орналасан алашалар атарларына атысты арама-арсы иаштыпенен орнатылан.

Енгізу дрежесі. Технологиялы жабдыты экологиялы модернизациялау бойынша кепілдемелер мен есептеу дістемесі «КазНИИХимпроект» ЖШС олданыса абылданды.

Гранулденген аммофос ндірісін модернизациялау бойынша кепілдемелер «азфосфат» ЖШС «Минелалды тыайтыштар» зауыты енгізілді.

Енгізуге сыныстар немесе ылыми-зерттеу жмыстарыны енгізілу нтижесі. Технологиялы жабдыты экологиялы модернизациялау бойынша есептеу дістемесі, кепілдемелер нерксіпті трлі салаларындаы инженер-техникалы, ылыми ызметкерлерге, жобалау жне ылыми-зерттеу институттарына, тиісті курстарды оытуда ЖОО-ны оытушыларына олдануа сынуа болады.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.