Процесс пылеулавливания из аспирационных и технологических пылегазовых потоков комбинированными фильтровальными структурами

Вид материала

Автореферат

Содержание Общая характеристика работы Цель работы Задачи исследования. Методы исследования и достоверность результатов Практическая ценность Апробация работы. Объем и структура диссертации Содержание работы В первой главе Во второй главе Таблица 1. Коэффициент mп для исследуемых пылей Таблица 2 Коэффициент mв для исследуемых фильтровальных перегородок В третьей главе К) и разность давлений (Eu Рис.7. Дисперсный анализ пыли корундового легковеса В пятой главе Основные выводы по диссертации Основные положения диссертации опубликованы Основные условные обозначения и сокращения.

Подобный материал:

• Формирование Основных Требований к обработке материальных и информационных потоков., 12.48kb.
• Лекция №3 диаграммы потоков данных диаграммы потоков данных, 116.05kb.
• Термодинамика. Лекция, 186.18kb.
• Налоговое планирование и оптимизация финансовых потоков в холдингах. Тип, 64.35kb.
• Программа специального курса "Краткосрочная финансовая политика", 457.56kb.
• М. В. Ломоносова Мехманико математический факультет Кафедра математической логики, 909.95kb.
• Анализ денежных потоков, 37.39kb.
• 1 Понятие, цели и задачи логистики, 1893.71kb.
• Рекомендации по совершенствованию учета денежных потоков 15 Анализ денежных потоков, 646.46kb.
• Президента Республики Беларусь. Следует отметить, что из числа принятых закон, 158.05kb.

На правах рукописи

РОМАНЮК ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

ПРОЦЕСС ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

ИЗ АСПИРАЦИОННЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ПОТОКОВ КОМБИНИРОВАННЫМИ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫМИ СТРУКТУРАМИ


Специальность: 05.17.08 – Процессы и аппараты

химических технологий


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Москва - 2010

Работа выполнена на кафедре «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» ГОУ ВПО Воронежской государственной технологической академии (ВГТА).


Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук,

профессор Ю.В. Красовицкий


Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор М.Г. Лагуткин


кандидат технических наук

С. Л. Громов


Ведущая организация: ЗАО ПКФ «Воронежский керамический завод»


Защита диссертации состоится 21 января 2010 г. в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.145.01 при Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ) по адресу: 105066 г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, аудитория им. Л. А. Костандова (Л-207)

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГУИЭ.


Автореферат разослан «___» декабря 2009 г.





Ученый секретарь
диссертационного совета С.А. Трифонов


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По оценкам специалистов, в настоящее время промышленностью и транспортом в атмосферу ежедневно выбрасывается до 1 миллиарда тонн пыли, что приводит к тяжелым последствиям для окружающей среды. В современных условиях любую промышленную технологию следует оценивать по степени ее экологической опасности, по количеству образующихся отходов. Количество выбросов – наиболее объективный показатель несовершенства используемых технологических систем. Во многих отраслях промышленности именно газоочистительная аппаратура совместно с другим технологическим оборудованием обеспечивает малоотходное производство, особенно это актуально для энергетики, черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Важным фактором воздействия на организм человека является размер частиц. Особую опасность представляют респирабельные трахеобронхиальные пылинки, способные проникать в лёгкие. В мировой практике с учётом рекомендации Всемирной организации здравоохранения в ряде стран осуществлён переход на нормированное содержание в воздушной среде частиц с размерами не более 2,5 мкм. Для улавливания пыли такой дисперсности необходимы пылеуловители, способные осуществлять тонкую очистку воздуха. Такие пылеуловители давно используются в бытовых условиях, однако в масштабах промышленности их работа исследована недостаточно.

Наиболее распространенные сегодня в промышленности рукавные фильтры имеют небольшой ресурс работы и не всегда способны осуществить очистку на нужном уровне. Значительно более надежны другие перспективные аппараты пылеулавливания – зернистые фильтры, но и они имеют ограниченные условия применения. Недостатки каждого из них в отдельности можно преодолеть, создав многослойную структуру типа «волокнистый слой – жесткий зернистый слой». Такая комбинированная фильтровальная структура (КФС) благодаря своим пылеулавливающим способностям и механической прочности способна удовлетворить нормы ПДВ и выдержать производственные нагрузки. Вопросы, связанны с исследованием и практическим применением КФС, изучены недостаточно, что в значительной мере сдерживает их внедрение. Поэтому актуальность развития и углубленного изучения процесса пылеулавливания с помощью КФС из технологических и аспирационных газов в производстве очевидна.

Диссертация выполнена в соответствии с планом НИР кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых технологий» Воронежской государственной технологической академии (№ государственной регистрации 01960006217).

Цель работы – усовершенствование процесса фильтрования технологических и аспирационных пылегазовых потоков комбинированными фильтровальными структурами (КФС).

Задачи исследования. Достижение поставленной цели потребовало комплексного решения следующих задач:

• построения математических моделей и анализа механизма фильтрования через КФС на основании закономерностей для зернистых и волокнистых фильтров и по результатам многофакторного эксперимента;
  
• разработки требований к подсистеме мониторинга процесса фильтрования как части системы технологического мониторинга предприятия;
  

• проведения анализа имеющихся конструкции комбинированных фильтров и разработки оригинальных решений;
  

• расчета технико-экономических показателей разработанного фильтра и подсистемы мониторинга, сравнительной характеристики технических показателей к другими типам фильтровальных аппаратов.
  

Методы исследования и достоверность результатов основаны на использовании системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, экспертных оценок, математическом моделировании и оптимизации, организационного эксперимента и экономико-математического анализа.

Достоверность результатов обеспечивается совместным использованием классических закономерностей механики аэрозолей, теории фильтрования и аэрогидродинамики пылегазовых потоков, которые в сочетании с экспериментально-статистическими методами анализа обеспечивали получение предварительных устойчиво воспроизводимых результатов. При проведении экспериментов в лабораторных и производственных условиях использованы апробированные методики НИИОГАЗ, ГИНЦВЕТМЕТ и НИФХИ им. Л. Я. Карпова. При этом максимальное расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 16% с доверительной вероятностью 0.95.

Научная новизна состоит в следующем:

• получены расчетные модели для анализа кинетических закономерностей протекания процесса фильтрования КФС;
  
• на основании результатов эксперимента доказаны адекватность и эффективность полученных моделей, что позволяет использовать их при расчетах реальных устройств;
  
• впервые получено уравнение для расчета общего перепада давлений на фильтровальной перегородке комбинированного типа, учитывающее зависимость коэффициента проскока от продолжительности фильтрования;
  
• создана методика технического расчета фильтров с КФС и оценки их технико-экономических показателей;
  
• разработан комбинированный фильтр с вращающимся фильтровальным элементом.
  

На защиту выносятся указанные выше положения, составляющие научную новизну.

Практическая ценность диссертации состоит в разработке методов технического расчета фильтров очистки пылегазовых выбросов предприятий с КФС. Пылеулавливание с помощью КФС позволяет производить тонкую очистку, необходимость которой продиктована нормами ПДВ и экологической ситуацией на промышленных предприятиях. Доказана экономическая целесообразность установки аппаратов такого типа, рассчитаны необходимые производственные мощности.

Результаты работы использованы на ОАО ПКФ ВКЗ – г. Воронеж; Семилукском огнеупорном заводе и Семилукском комбинате строительных материалов (СКСМ) – г. Семилуки при модернизации действующих аспирационных систем и при проведении предусмотренных эксплуатационным регламентом контрольных испытаний пылеулавливателей.

Результаты работы используются систематически в прак­тике ряда высших учебных заведений - Воронежской государственной техноло­гической академии, Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, Белгородском государственном техническом университете: при выполнении НИР, КП, КР, при изложении отдельных разделов курса «Процессы и аппараты химической технологии» и подготовке аспирантов.

Специальные рекомендации по методологии и проведению пылегазовых замеров выданы Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Территориальному управлению по Воронежской области).

Экономическая эффективность от внедрения разработанных рекомендаций в отделении помола ЗАО «СКСМ» составила 725 тыс. рублей/год.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований обсуждены на XLV, XLVI отчетных научных конференциях ВГТА, Воронеж, ВГТА, 2006, 2007; 3-ей и 4-ой Всероссийских научно-практических конференциях «Экологические проблемы промышленных городов», Саратов, 2007 г. и 2009 г; Международной конференции «Инженерная защита окружающей среды», Москва, МГУИЭ, 2007 г.; международной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT- 2007», Тольятти, 2007 г.; III Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии СЭТТ-2008», г. Тамбов, 2008 г.; II международном форуме «Аналитика и аналитики», Воронеж, ВГТА, 2008 г.

Публикации. Результаты работы отмечены дипломом Воронежского промышленного форума.

По результатам работы опубликовано 43 научных работы, из них 14 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Получен патент РФ № 2336954 «Фильтр-циклон с вращающимся фильтрующим элементом для очистки газов».

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 104 наименований, 4 приложений и 12 документов, подтверждающих научную ценность работы.

Объем работы составляет 143 страниц, она содержит 64 рисунка и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, представлены основные результаты работы, определена их ценность для науки и практики.

В первой главе обоснована необходимость осуществления медико-экологического мониторинга ситуации, рассмотрены особенности производства, для которого предлагается внедрить результаты исследований, рассмотрены нормативно-правовые аспекты работы предприятия в области пылеулавливания.

Анализ существующих пылеулавливающих аппаратов, широко применяемых на предприятиях г. Воронежа, позволил сделать выводы о необходимости усовершенствования очистных комплексов как отечественного, так и иностранного производства. Предприятия нуждаются в более тонкой очистке пылегазовых аспирационных и технологических потоков, что подтверждается характером профессиональных заболеваний, вызываемых пылью с высокой дисперсностью и ростом общей негативной экологической ситуации в городе.

Был проведен анализ существующих пылеулавливающих установок различного типа, а также аппаратов, использующих комбинированные методы очистки и применяемых в промышленности и в быту. Рассмотрены преимущества зернистых и волокнистых фильтров, их технологические особенности.

Для дальнейших исследований был выбран тип комбинированной фильтровальной структуры (КФС) «волокнистый слой – жесткая зернистая перегородка». Такая комбинация оптимальна для производственных условий, так как выдерживает производственные нагрузки, обеспечивает высокую степень очистки, обладает механической прочностью и высоким ресурсом работы, позволяет создавать аппараты сравнительно небольших размеров.

Во второй главе рассмотрены теоретические основы процесса фильтрования комбинированными фильтровальными структурами.

Был предложен механизм фильтрования, основную роль в котором для волокнистого подслоя играет инерционное осаждение, седиментация, диффузия и турбулентная миграция, для зернистого слоя - турбулентная миграция для частиц пыли, средний медианный диаметр которых гораздо меньших размера пор зернистого подслоя и скоростью w ≥ 1 м/с. Общая схема механизма фильтрования предложена на рис.1.



Рис.1. Механизм фильтрования через КФС.


Общая эффективность улавливания в фильтре с КФС должна быть больше любой парциальной эффективности, но меньше, чем их сумма. Лучшее приближение достигается при допущении, что частицы, не уловленные в результате осаждения одним из механизмов, осаждаются под действием других.

Если предположить, что пыль высокодисперсная и концентрация ее в пылегазовом потоке невелика, то фильтрование осуществляется без образования осадка на поверхности волокнистого подслоя, а улавливание идет за счет отложения пыли на стенках пор и капилляров в волокнистом и зернистом подслоях. Тогда перепад давлений за счет закупоривания пор обоих подслоев равен:

, (1)

где P_в.с. – общий перепад давлений на волокнистом подслое, Па; P_з.с. – общий перепад давлений на зернистом подслое, Па.

После ряда преобразований и математической обработки уравнение (1) приобретает следующий вид:

, (2) (1)

где _в, _з – начальная пористость волокнистого и зернистого металлокерамического слоя, м³/м³; m_в, m_п – коэффициенты пропорциональности;  - коэффициент динамической вязкости пылегазового потока, нс/м²; Ф_в, Ф_з – факторы формы для волокна и зерна; w – реальная скорость пылегазового потока; d_в, d_з – диаметр волокна, м;  - плотность пылегазового потока, кг/м³ ; - время фильтрования, с.

Для исследуемых фильтровальных структур значения m_в и m_п приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Коэффициент m_п для исследуемых пылей

Значение коэффициента mп, с-1
Пыль корундового легковеса	Пыль шамотного легковеса	Пыль углеродистого периклаза
1,4.10-4	1,3510-4	0,79.10-4

Таблица 2

Коэффициент m_в для исследуемых фильтровальных перегородок

Значение коэффициента mв, с-1
Фильтровальная ткань и металлокерамика	Стеклянная ткань и металлокерамика	Мембранная ткань и металлокерамика
4,5.10-8	9.10-8	12.10-8

Графические зависимости общего перепада давлений в ходе эксперимента и расчетные значения приведены на рис. 2.

Для проверки адекватности модели была выдвинута гипотеза о том, что разница между теоретическими и экспериментальными данными были обусловлены ошибками измерения. Критерий ² для ошибки менее 5% с вероятностью большей 95% равен 5,55, что больше ²_кр, который составляет для имевшегося количества степеней свободы 2,5. Таким образом гипотеза о адекватности полученной модели принимается.

Уравнения достаточно сложны для практического использования, поэтому для автоматизации расчетов по данным уравнениям была написана программа на языке программирования Visual Basic for Аpplication (VBA).

Рис. 2. Графическая зависимость к уравнению (2)

(4)

В третьей главе были представлены аппаратурные решения установок с КФС и схема лабораторного стенда для проведения эксперимента. В качестве волокнистой прослойки используются традиционная фильтровальная, мембранная ткани и стеклоткань.

Методом априорного ранжирования были определены основные параметры процесса, влияющие на эффективность пылеулавливания.

Схема включения экспериментальной установки в производственную технологическую линию представлена на рис. 3. Эксперименты проводились на трех видах пыли: корундовый легковес, шамотный легковес и углеродистый периклаз. Некоторые результаты представлены в виде графических зависимостей: Eu=f(Ho) и К=f(Ho) на рис.4 и 5.

Полученные экспериментальные данные позволили сделать вывод о правильности выведенных во второй главе аналитических зависимостей.

Кроме того, было исследовано влияние увеличения толщины волокнистой прослойки на эффективность ( К) и разность давлений (Eu), в результате была установлена оптимальная толщина волокнистого подслоя.

Эффективность улавливания пыли различной дисперсности анализировалась с помощью импактора НИИОГАЗа V модели.

Рис. 3. Схема включения установки в производственную технологическую линию: 1 – корпус установки; 2 – тканевый фильтровальный материал; 3 – сборный металлокерамический патрон; 4 – вход грязного газа; 5 – выход очищенного газа; 6 – вентилятор ВЦ № 5; 7 –измерительный модуль Б; 8 –измерительный модуль А; 9 – мембранный манометр для оценки гидравлического сопротивления.

Рис. 4. Зависимость Eu = f(Ho) для различных фильтровальных структур при использовании в качестве производственной пыли углеродистого периклаза: Zн=16,12310-3 кг/м3, d50=8 мкм =2,3, lg =0.34.∙ Рис. 5. Зависимость К = f(Ho) для различных фильтровальных структур при использовании в качестве производственной пыли углеродистого периклаза: Zн =16,12310-3 кг/м3, d50=8 мкм =2,3, lg =0.34.

Для проведения анализа дисперсного состава пыли в пылегазовом потоке использовали метод морфометрии, согласно которому уловленную из пылегазового потока пыль изучали под микроскопом марки BIOMED-2 с использованием программы MetaVision. Программа позволила рассчитать размеры частиц в пылегазовом потоке, которые для углеродистого периклаза составляют от 20 до 0,05 мкм, шамотного легковеса – от 15 до 0,02 мкм, корундового легковеса – от 4 до 0,04 мкм, а также размеры частиц с наибольшей вероятностью улавливаемых в волокнистом подслое КФС. Волокнистый подслой фильтра улавливает частицы с 1-5 мкм. Результаты исследований представлены на рис. 6. Фотосъемка произведена фотоаппаратом Canon Power Shot A520.

а	б
Рис. 6. Микрофотографии волокнистой подслоя с пылью: а) фильтровальная ткань, время работы  =180 с; б) стеклоткань, время работы  = 600 с.

Дисперсный анализ пылегазовых потоков, содержащих пыль корундового, шамотного легковеса и углеродистого периклаза проводили с помощью импактора НИИОГАЗ. Результаты экспериментов для корундового легковеса представлены на рис.7.

Проведение полного факторного эксперимента по методу Бокса-Уилсона позволило получить уравнения регрессии вида

К=f (Н, w, d_э, , Z_н, ,),
где H – толщина фильтрующего слоя, м, d_э – эквивалентный диаметр поровых каналов, м, Z_н – начальная концентрация дисперсной фазы в пылегазовом потоке, кг/м³, – средний медианный диаметр частиц пыли, м.

В качестве модельных пылей использовали следующие полидисперсные аэрозоли: шамотный легковес (d₅₀=18 мкм, lg =0,41), корундовый легковес (d₅₀ =28 мкм, lg =0,5) и углеродистый периклаз (d₅₀=8 мкм, lg =0.34). Факторы и σ в отдельности практически неуправляемы, поэтому они объединены в один управляемый фактор .

Полученное уравнение регрессии имеет вид

lnK^-l = 1,9142 - 0,1915X₁ - 0,0714X₂ + 0,01X₃ + 1,0139X₄ + 0,0228X₅ ,
где нормированные значения факторов Н, w, d_э, τ, z_н, обозначены соответственно через .

Была проведена проверка на несмещенность и эффективность. Разница между экспериментальными и теоретическими значениями составляло менее 5 % с вероятностью 0,95.

Результаты эксперимента и расчета по построенной модели представлены на рис.8.

Особый интерес представляет определение фракционных коэффициентов проскока дисперсной фазы для КФС. Эти коэффициенты наиболее представительны при оценке разделяющей комбинированной фильтровальной перегородки, так как они показывают, какие фракции дисперсной фазы и в какой степени задерживаются каждым из её слоев.

С этой целью были получены эмпирические уравнения регрессии для фракций 0,2 - 0,3 мкм, 0,7- 0,1мкм, 1-2 мкм и 2 - 5 мкм. Для упрощения расчетов по полученным уравнениям была разработана программа в Microsoft Excel на языке Visual Basic for Application (гос. рег. № 0206883.02943). Она позволяет вычислять оптимальное значение любого из фактов, влияющих на процесс фильтрования, при заданном коэффициенте проскока или определять коэффициент проскока (общий и пофракционный) для заданного набора параметров.

Рис.7. Дисперсный анализ пыли корундового легковеса 1 – до фильтра; 2 – металлокерамический; 3 – металлокерамика + стеклоткань; 4 – металлокерамика + фильтровальная ткань; 5 – металлокерамика + мембранная ткань.

Построение динамической модели в терминах физических величин значительно затрудняет дальнейшее масштабирование полученной модели. Поэтому моделирование процесса фильтрования с постепенным закупориванием пор целесообразно вести с уменьшенным числом независимых переменных путем рационального конструирования безразмерных комплексов и использования критериев гидродинамического подобия.

__________________________________________________________

* - относительная массовая концентрация частиц пыли, размер которой меньше заданного

Была проведена проверка адекватности полученной динамической модели. Относительные отклонения экспериментальных данных от результатов

моделирования составило менее 7 % с вероятностью 0,95, что свидетельствует об удовлетворительном совпадении экспериментальных и расчетных значений целевой функции.

Характер кривых на графиках зависимостей (наличие экстремумов) позволил сделать выводы о возможной саморегенерации фильтра и предложить конструкцию фильтра-циклона (патент № 2335954).




Рис.8. Зависимость K=f(H, τ).


В четвертой главе обосновывается внедрение фильтров с КФС в промышленность, схемы установки, рекомендации по внедрению. Дается расчет площади фильтровальной поверхности и размеров аппарата на примере ЗАО «Семилукский комбинат строительных материалов», сравнительная характеристика с рукавными и зернистыми фильтрами. Обосновывается выбор способа регенерации – импульсной продувки и ее параметров.

Предложена оригинальная схема автоматизации контроля и управления пылеулавливающим оборудованием, в частности КФС (рис. 9).

Система позволяет автоматизировать получение точных данных работы фильтров, их хранение, переработку и оптимизацию, выбор наилучшего в данных условиях режима работы, предупреждает нештатную ситуацию в производственных условиях с минимальным вмешательством специалиста. Система делает возможным вывода сигналов счетчиков на компьютер в виде цифровых сигналов, адаптировать экспериментальный стенда для производственных условий, анализировать сразу нескольких аналогичных объектов на одном управляющем пункте; предполагает наличие телеметрического шкафа, включающего вторичный измерительный преобразователь и аппаратуру связи, использование Internet и GPRS – связи.

Рис. 9. Схема автоматизации и мониторинга пылеулавливающих установок измерительные приборы с токовым или частотным выходом: 1 - датчики перепада давления; 2 – датчики избыточного давления; 3 – термодатчики;4 - пылевой генератор ПГ-1 НИФХИ им. Л. Я. Карпова; 5 – емкость стабилизирующая; 6 – байпасная линия ; 7 - циклон лабораторный; 8 – импактор НИИОГАЗа; 9 – фильтры аналитические; 10, 11, 13 – модификации фильтров; 12 – фотоэлектрический аэрозольный счетчик; 14 – компрессор поршневой; 15 – масловлагоотделитель; 16 – ресивер; 17 – мембранный компрессор УК-40/2;18 – преобразователь АЦП; 19 - шина данных ШД; 20 – микроконтроллер; 21 – шина управления ШУ; 22 – оперативное запоминающее устройство; 23 – модем; 24 – линия связи; 25 – персональный компьютер.

В пятой главе приведены экономические расчеты по внедрению установок с КФС, рассчитан экономический эффект, равный 725 тыс. рублей. Рассчитаны капитальные и эксплуатационные затраты на внедрение предложенных систем: очистки и автоматизации. Срок окупаемости такого проекта составляет 3,5 года для ЗАО «Семилукский комбинат строительных материалов».


ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. В диссертации предложено уравнение для нахождения общего перепада давлений на фильтровальных установках типа «волокнистый подслой – металлокерамический зернистый подслой». Эксперименты подтвердили адекватный характер уравнения.
   
2. Анализ существующих и разработка новых расчетных моделей для реализации поставленной задачи позволили оценить роль различных механизмов осаждения, влияющих на кинетику процесса при отложении осадка на поверхности КФС, постепенном закупоривании пор и разработки математической модели для вращающегося комбинированного слоя в следующем диапазоне изменений критерия Рейнольдса 35 Re165, критерия гомохронности 5 10⁴ Ho70 10⁴, числа Эйлера 155 Eu 195, коэффициента проскока К  0,01.
   
3. В работе показано, что расчетный анализ турбулентной миграции к стенкам поровых каналов зернистого слоя КФС, позволяет считать этот механизм в определенных гидродинамических условиях (410³ Re610³) не менее важным, чем классические механизмы: инерционное осаждение, зацепление, седиментация, диффузия. Этот вывод явился научной основой для разработки рекомендаций по созданию скоростных высокоэффективных КФС.
   
4. Установлено, что при использовании вращающихся фильтровальных перегородок критерий Eu значительно ниже, чем при использовании неподвижного зернистого слоя. В гидродинамическом отношении целесообразность вращающихся зернистых слое очевидна и пропорциональна Ф_ц и Ho_м. Для решения этой задачи на языке Visual Basic for Application была написана расчетная программа (гос. рег. № 0206883.02943).
   
5. Разработан фильтр в вращающимся фильтровальным элементом, защищенный патентом № 2335954
   
6. По методу крутого восхождения получены интерполяционные модели для оценки общего и фракционного коэффициентов проскока К, которые целесообразно использовать при выборе параметров и расчете КФС.
   
7. Была предложена схема автоматизации, позволяющая отслеживать работу аппаратов пылеулавливания, корректировать характеристики в соответствии с показателями работы основного технологического оборудования. Система мониторинга, включающая эти компоненты, позволяет получать и оптимизировать точные данные, корректировать параметры работы КФС, осуществляется мониторинг дистанционно с помощью Internet и GPRS- связи.
   
8. В работе приведен анализ технико-экономических показателей различных пылеуловителей, подтверждающий высокую конкурентоспособность и безусловную целесообразность применения аппаратов с КФС, причем эффективность пылеулавливания таким аппаратом значительно превышает аналогичные показатели у других установок.
   
9. Технико-экономические результаты реализации проекта и внедрения КФС на ЗАО «Семилукский комбинат строительных материалов» приведены в работе и подтверждают суммарный социально-экономический эффект (725 тыс. руб./год).
   

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ
В РАБОТАХ:

1. Романюк, Е. В. Определение удельной газовой нагрузки на зернистые фильтры [Текст]/ Е. В. Романюк, Ю.В. Красовицкий, Р. А. Важинский, Н. Н. Лобачева, Е. Л. Заславский, А.В. Логинов. – Строительные материалы, 2008 - № 7. - С. 73-76.
   
2. Романюк, Е.В. Разработка математических моделей и программное обеспечение процесса фильтрования [Текст]/ Романюк Е.В., Важинский Р.А., Чугунова И.А.// Труды XXI Междунар. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях, Тамбов, 2008. – С. 21-23.
   
3. Романюк, Е. В. Математические модели процесса фильтрования пылегазового потока для вращающегося зернистого слоя [Текст]/Важинский Р.А, Романюк Е.В., Чугунова И.А// Труды XXI Междунар. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях», Тамбов, 2008. – С.20-21.
   
4. Красовицкий, Ю. В. Новые конструктивные решения зернистых фильтров и перспективы их применения при тепловой сушке в химической и пищевой технологиях [Текст] /Р.А. Важинский, Н. Н. Лобачева, Е.В. Романюк, А.А. Маньков // Вестник тамб. гос. ун-та, 2008. - Т.14. - №3 – С. 608-614.
   
5. Романюк, Е.В. Фильтры с комбинированными элементами [Текст]: труды 4 Всесоюзн. науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных городов» / Красовицкий Ю.В., Чугунова И.А., Лобачева Н.Н., Важинский Р.А. - Саратов, 2009 – С. 313-315.
   
6. Регенерация зернистых фильтров [Текст]/ Важинский Р.А., Красовицкий Ю.В., Чугунова И.А., Романюк Е.В., Лобачева Н.Н //Труды 4 Всерос. науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных городов».- Саратов, 2009 – С. 349-351.
   
7. Красовицкий, Ю.В. Новые конструктивные решения зернистых фильтров и перспективы их применения при тепловой сушке в химической и пищевой технологиях[Текст]/ Р.А. Важинский, Н. Н. Лобачева, Е.В. Романюк, А.А. Маньков// Вестник Тамбовского гос. техн. ун-та, 2008. - Т.14. - С.608-614.
   
8. Красовицкий, Ю. В. Эксергетический анализ и выбор энергосберегающих параметров импульсной регенерации фильтров, улавливающих пыль из сушильного агента [Текст]/ Ю.В. Красовицкий, Р.А. Важинский, Н. Н. Лобачева, Р.А. Важинский, Е.В. Романюк, Е.В. Архангельская// Вестник Тамбовского гос. техн. ун-та, 2008 - Т14. - № 3 – С.605-607.
   
9. Чугунова, И.А. Анализ механизма растекания пылегазового потока по распределительным устройствам пылеуловителей в производстве строительных материалов[Текст]/ И.А. Чугунова, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Романюк, Р.А. Важинский, М.Н. Федорова // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2009. - № 10. – С. 43-46.
   
10. Пат. № 2335954 Российская Федерация МПК51 Фильтр-циклон с вращающимся фильтрующим элементом для очистки газов [Текст]/Трощенко Д.Б., Кольцов Г.В., Дутов И.Н., Красовицкий Ю.В., Колбешкин Б.Г., Митюкова О.В., Романюк Е.В.; заявитель и патентообладатель ВГТА № 2335954; заявл. 21.06.2007; опубл. 27.10.2008; Бюл. № 13.
    

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

А - константа прибора, м²/(Н·кг); Г – критерий-симлекс геометрического вида; К_сл - коэффициент захвата, характеризующий влияние свойств пыли, насыпного материала и режима фильтрования на эффективность; К – коэффициент проскока пыли; Ф – коэффициент формы зерен, учитывающий степень отклонения формы реального зерна от шарообразной; Э_т –эффективность турбулетной миграции; Э_шi - эффективность инерционного осаждения соответственно на шаре и цилиндре; d_n – текущий размер частицы; d_m - медианный размер частицы; d_ч - диаметр частицы, м; d_з - диаметр зерна слоя, м; Eu – число Эйлера; F – площадь поперечного сечения; Ho – число гомохронности; l – толщина волокнистой прослойки, м; H – толщина фильтровального слоя, м; Δm - изменение массы образца; n, n₁ - начальная концентрация частиц и концентрация их в момент времени t, см ^–3; Q – производительность фильтра по газу, м³/с; q – удельная газовая нагрузка, м³·м²/мин; Re – число Рейнольдса; ∆Т_г – градиент температуры в газах, К/м; Т_г – температура газа, К; Z_н – массовая концентрация пыли в потоке перед зернистым фильтровальным слоем; V - объем прошедшего газа; w - линейная скорость потока, м/с; w_ti – скорость турбулентного осаждения; λ_г, λ_ч – коэффициенты теплопроводимости газов и частицы, В/(м·К); λ - коэффициент сопротивления слоя толщиной в один диаметр зерна; μ_g - динамическая вязкость газа, Па·с; ξ _сл – коэффициент сопротивления слоя; ρ – плотность частиц, кг/м³; ρ_ч - плотность частицы, кг/м³; τ_p - продолжительность релаксации; τ – продолжительность фильтрования, мин.

Индексы: н – начальный; з – зерна; в – волокна; п – пыли; сл – слоя; ч – частицы.


Подписано в печать 01.12.2009. Формат 60х84 1/16

Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ № 464


ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия»

(ГОУВПО «ВГТА»)

Отдел полиграфии ГОУВПО «ВГТА»

Адрес академии и отдела полиграфии:

394000, Воронеж, пр-т Революции, 19