автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве

РГ6 OD- .

1 5 MAR 4Жинский орденл трудового красного знамени

государственный агроинженерный лшверситет

На правах рукописи

возмплов александр григорьевич

электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве

Специальность 05.20.02 -Электрификация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Челябинск - 1993

Работа выполнена в Челябинском государственном агроинж нерном университете.

Научный консультант

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- заслуженный деятель науки техники РСФСР, доктор техн ческих наук, профессор A.M.БАСОВ

- доктор технических наук, профессор Р.М.СЛАВИН

- доктор технических наук, профессор В.Т.БЛАГИХ

- член-корреспондент РАН, профессор Г.К.ВОЛЮВ

- Всесоюзный научно-исследов тельский и технологический институт птицеводства (ВНИТИП)

Защита диссертации состоится на заседании специализированного совета Д.120.46.01 Челябив государственного агроинкенерного университета по адресу: 4Е г.Челябинск, проспект им. В.И.Ленина, 75, ЧеГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЧеГАУ.

Автореферат разослан " ^ ^ " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

ЯП.* ^

Л.А.Саплин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В 60-е годы в нашей стране был взят ' курс на интенсификацию животноводства и птицеводства.

Основным направлением развития животноводства и птицеводствг являются индустриализация, концентрация и специализация производства, предусматривающие совершенствование технологических процессов и повышение общей культуры ведения животноводства.

Для индустриальных методов ведения животноводства характерны высокие концентрация и плотность размещения животных и птицы, В результате их жизнедеятельности в окружающую среду выделяется значительное количество различных вреднодействующих веществ (пыли, микроорганизмов, аммиака и т.д.). Вследствие этого современное промышленное животноводство и птицеводство столкнулось с рядом серьезных проблем, без решения которых невозможно успешное развитие отрасли. Прежде всего это очистка и обеззараживание воздуха. Решение этой про/Злемы позволит:

оздоровить окружающую среду в зоне размещения животноводческих и птицеводческих комплексов;

защитить комплексы от проникновения и распространения инфекционных заболеваний аэрогенным путем;

применять энерго- и ресурсосберегающие технологии.

Одновременно с этим будет решаться и социальная проблема.

Из изложенного следует, что исследования, направленные на очистку и обеззараживание вентиляционного воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве, являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - решение проблем защиты животноводческих и птицеводческих комплексов от аэрогенных ,инфекций и защиты окружающей среды путем создания и исследования энергосберегающих систем, технических средств электроочистки и электрообеззараживания воздуха.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи исследования:

1. Разработать основные зоотехнические требования к установкам очистки и обеззараживания воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве.

2. Провести системно-функциональный анализ установок электроочистки и электрообеззараживания воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве.

3. Разработать аналитический аппарат расчета эффективности

насыщения электрофильтром очищаемого воздуха азроионами, о и т.д.

4. Разработать аналитический аппарат расчета систем о воздушной среды замкнутого объема от пыли, микроорганизмов

5. Разработать аналитический аппарат расчета систем н ния (в основу которых положен электрофильтр) воздушной сре замкнутого объема побочными продуктами коронного разряда ( окислами азота, азроионами).

6. Разработать и исследовать установки электроочистки электрообеззараживания воздуха, отвечающие зооветеринарным технологическим требованиям промышленного животноводства и водства.

7. Разработать, исследовать и провести производствен^ испытания систем электрофильтрации воздуха, предназначении различных технологических объектов животноводства и птицеЕ

8. Дать экономическую оценку предлагаемых систем очис обеззараживания воздуха в промышленном животноводстве и пт водстве.

Научная новизна. Определена сущность проблемы очистки обеззараживания воздуха в промышленном животноводстве и п: водстве; сформулированы зоотехнические требования к аппара очистки и обеззараживания воздуха, используемым в промышле животноводстве и птицеводстве; определены новые функции зл фильтра как аппарата электронно-ионной технологии; получек литические выражения для расчета эффективности однозонногс двухзонного электрофильтров при очистке воздуха от микроор мов, вреднодействующих газовых компонентов и дурнопахнущих ществ; получена аналитическая зависимость изменения концек / -ой вреднодействующей воздушной компоненты в замкнутом о от времени, режимных и конструктивных параметров системы о приточного, рециркуляционного и удаляемого воздуха; получе аналитическая зависимость изменения текущей концентрации г компоненты воздушной среды, генерируемой электрофильтром е замкнутом объеме, от времени, режимных и конструктивных па ров системы насыщения воздушной среды; разработаны высокоэ тивные установки электроочистки и электрообеззараживания г ного, рециркуляционного и вытяжного воздуха, новые системь электрофильтрации воздуха в технологических процессах живс ства и птицеводства, рекомендации по расчету и конструироЕ . аппаратов очистки воздуха; обоснованы пути дальнейшего раз нового научного направления.

Практическая ценность работы. На основе научных положений и результатов работы созданы системы очистки и обеззараживания вентиляционного воздуха в технологических процессах сельскохозя? ственного производства, а также в быту сельского населения, в других областях народного хозяйства.

Разработанные аппараты очистки и обеззараживания воздуха прошли производственную проверку и внедрены на ряде птицефабрик страны, а также в виварии ВНИВИП, на опытно-механическом заводе Челябинска (ЧОМЗ) и других предприятиях. Для широкого внедрения систем электрофильрации вентиляционного воздуха в сельскохозяйственное и промышленное производство на предприятиях нашей страны на базе ЧОМЗ создан научно-производственный кооператив "Союз".

Апробация работы. Основные материалы работы доложены, обсуждены и одобрены на П Всесоюзной конференции по применению электронно-ионной технологии в народном хозяйстве (г.Тбилиси, 24-27 октября 1978 г.); Всесоюзной научно-практической конферен' ции "Электротехнология в решении продовольственной программы СССР" {г.Челябинск, 6-8 июня 1984 г.); ученом совете ветеринарного научно-исследовательского института им.Лёфнера (ГДР, б июн 1990 г.); ученом совете Всесоюзного научно-исследовательского ветеринарного института птицеводства (г.Ломоносов, 2 июля 1991г научно-технических конференциях ЧИМЭСХ (г.Челябинск, 1974-90гг.

Публикация. Основное содержание работы опубликовано в 34 работах, общим объемом 68 печатных листов; результаты ряда иссл дований включены в 4 научных отчета, прошедших государственную регистрацию, на 5 изобретений получены авторские свидетельства.

Объем диссертации. Работа содержит 333 страниц машинописно текста и состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы (183 наименования, в том числе 2В - на иностранных языках), включает 127 рисунков и 34 таблицы. Прилож ние к диссертации дано на би страницах.

ОСНОВНОЕ СОдаШАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе "Проблема очистки и обеззараживания воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве" проанализировано развитие животноводства и птицеводства в нашей стране и за рубе жом. Одним из перспективных и основных путей развития этой отра ли является путь индустриализации, концентрации и специализации Анализ деятельности действующих в нашей стране птицеводческих и

свиноводческих комплексов показывает, что по мере укрупнен! комплексов их экономическая эффективность повышается.

Однако крупные комплексы выделяют в окружающую среду < шое количество различных загрязнений (пыли, микроорганизме! аммиака и др.). Вследствие этого возникли серьезные проблеь без решения которых невозможно успешное развитие данных от) Это прежде всего очистка и обеззараживание воздуха. Решенж проблемы позволит:

оздоровить окружающую среду в зоне размещения животно! ских и птицеводческих комплексов;

защитить комплексы от проникновения и распространения фекционных заболеваний аэрогенным путем;

значительно экономить энергию и ресурсы. Основная часть публикаций в отечественной и зарубежно? ратуре по вопросам очистки воздушной среды животноводческю птицеводческих помещений посвящена исследованию воздушной с животноводческих помещений на наличие пыли, микроорганизмоЕ вредных газов и запахов, а также влиянию данных вредностей продуктивность животных и здоровье людей. Значительное мест в литературе отведено методикам исследования воздушной сре;] технологическим вопросам. Работ же, посвященных исследована способов и средств очистки воздуха от микробной и бактериал загрязненности, вредных газов и запахов, явно недостаточно.

В экспериментальном плане вопросы, связанные с очистко воздуха в животноводстве и птицеводстве с помощью различных ханических фильтров, наиболее полно освещены в работах Г.К. ва, А.А.Свиридова, А.Ф.Недзельского и других. Значительный в решение проблемы очистки воздуха в сельскохозяйственных п сах внес коллектив ученых во главе с А.А.Закомырдиным. В те ческом плане общие вопросы очистки воздуха в животноводческ помещениях рассмотрены в работах Ф.Я.Изакова и В.Б.Файна. Н димо отметить также вклад Ю.А.Байдукина и А.Ф.Першина, разр ших электрофильтр оригинальной конструкции. Комплексные исп фильтра проведены в производственных условиях на птицекомпл страны.

Учитывая специфику очистки и обеззараживания как прито так и рециркуляционного и вытяжного воздуха, на основе изуч литературных данных и полученных результатов собственных ис ваний были сформулированы зоотехнические требования для сис

очистки и обеззараживания приточного и рециркуляционного воздуха, а также воздуха, удаляемого из помещений.

Аппараты очистки и обеззараживания воздуха в промышленном животноводстве должны отвечать следующим основным требованиям. Для систем очистки приточного воздуха эффективность очистки от аэрозоля (размер частиц I мкм и выше) должна быть не менее 93%,

воздухопроизводительность - 1...5 -10^ и более м3/ч; для систем очистки рециркуляционного воздуха эффективность очистки от аэрозоля должна быть 90%; воздухопроизводительность - 2...4-10^ и более м3/ч; очистка от вредных газовых составляющих (аммиака, сероводорода, углекислого газа и т.п. и дурнопахнущих веществ) должна составлять не менее 80%;

для систем очистки удаляемого воздуха

эффективность очистки от аэрозоля при различных технологических процессах должна быть не менее 78-96%;

воздухопроизводительность - 0,8...4 -10^ и более м3/ч; очистка от дурнопахнущих веществ должна составлять не менее

70%.

Сравнение технических характеристик фильтров, выпускаемых в нашей стране, показало, что наиболее полно зоотехническим требованиям к установкам очистки и обеззараживания приточного и рециркуляционного воздуха на животноводческих и птицеводческих комплексах отвечают электрофильтры. По сравнению с другими фильтрами они имеют ряд несомненных преимуществ: низкое аэродинамическое сопротивление; высокую степень очистки; способность улавливать частицы размером 10...0,01 мкм и менее; возможность регенерации фильтрующег элемента; возможность автоматизации всех процессов очистки; малое собственное потребление электроэнергии; низкую себестоимость очистки.

В основу действия электрофильтра, как известно, положен коронный разряд, в поле которого происходят зарядка взвешенных в очищаемом воздухе частиц и их осаждение на осадительных электродах под действием электрических сил. В процессе ионизации воздуха с помощью коронного разряда в его газовых составляющих происходит нарушение внутримолекулярных связей. При этом образуются молекулы кислорода, окислов азота, озона и др. Исходя из этого, процессы в электрофильтре можно разделить на связанные с электрической

очисткой воздуха от аэрозоля и обусловленные коронным разрядом в воздушной среде (ионизация, озонирование и др.).

Анализ процесса зарядки частиц показывает,-что величина заряда частицы зависит от ее радиуса л , диэлектрических свойст и напряженности поля Е к. Интенсивность зарядки частицы во врем ни зависит от подвижности ионов и их начальной концентрации. Подвижность в газе отрицательных ионов больше, чем положительнь поэтому с точки зрения эффективности электроочистки газов предг чтительнее отрицательная корона. Однако из соображений уменьшеь озоновыделения в существующих двухзонных электрофильтрах, предназначенных для очистки приточного и рециркуляционного воздуха, используют положительную корону. Поэтому появилась необходимое1] провести исследование и разработку двухзонного электрофильтра, работающего на отрицательной короне с целью интенсификации зар: частиц во времени, и изыскать возможность снижения им озоновыд< ния. Перевод работы двухзонного электрофильтра на отрицательно корону позволит интенсифицировать процесс зарядки осаждаемых чг тиц и, как следствие, повысить его эффективность и воздухопрои: водительность.

Анализ процесса осаждения взвешенных частиц в электрофиль1 под действием приложенных к ним сил показал, что одним из путе: интенсификации этого процесса является увеличение электрическо силы Рк , которая зависит от напряженности электрического пол и величины заряда частиц. Величина напряженности электрическог поля в зоне осаждения выбирается исходя из электрической прочн сти межэлектродного промежутка и, как правило, при использован металлических осадительных электродов не превышает 9,5 кВ/см. В связи с этим необходимо было определить возможность повышени напряженности электрического поля в зоне осаждения с целью инт сификации осаждения мелкодисперсного аэрозоля. Повысить напряж ность электрического поля в зоне осаждения можно, применяя сис му электродов "металл-диэлектрик".

При расчете эффективности двухзонного электрофильтра нео£ димо учитывать рдц особенностей, которые вытекают из его конст ции. При рассмотрении принципа действия двухзонного электрофш предполагают, что осаждение частиц происходит только в зоне ос дения. Поэтому практический интерес представляют изучение обос вания такого предположения и разработка методики расчета эффе! ности двухзонного электрофильтра, также исследование процессо! ионизации и озонообразования электрофильтром. Результаты иссл<

ваний предполагалось заложить в основу систем электроочистки и электрообеззараживания воздуха в животноводческих помещениях. Исследование планировалось провести как в теоретическом, так и в экспериментальном плане с целью определения возможности управления процессами ионизации и озонирования воздушной среды животноводческих и птицеводческих помещений аппаратами электрогазоочистки.

Вторая глава "Системно-функциональный анализ установок электроочистки и электрообеззараживания воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве" посвящена изучению электрофильтра как аппарата электронно-ионной технологии многофункционального действия. Все его функции разделены, во-первых, на функции очистки и обеззараживания воздуха от различных вреднодействующих компонентов и, во-вторых, на функции насыщения очищаемого воздуха побочными продуктами коронного разряда. Таким образом, в первом случае электрофильтр можно рассматривать как аппарат очистки и обеззараживания воздуха, во втором - как генератор аэроионов, озона,окислов азота и др.

При исследовании систем электрофильтрации воздуха в животноводческих помещениях необходимо знать эффективность воздействия системы на воздух, проходящий непосредственно через электрофильтр, и воздушную среду помещения в целом. В связи с этим экспериментальные и теоретические исследования систем очистки и обеззараживания вентиляционного воздуха проводились по двум основным направлениям (рис.1,2):

- исследование электрофильтра как аппарата очистки и обеззараживания воздушной среды от различных вреднодействующих веществ и аппарата, генерирующего в очищаемый воздух побочные продукты коронного разряда;

- исследование различных систем электрофильтрации воздуха

с точки зрения эффективности очистки и обеззараживания воздушной среды в замкнутом объеме (в животноводческом или птицеводческом помещении, инкубационной или аэрозольной камерах и т.п.) от различных вреднодействующих веществ и насыщения воздушной среды замкнутого объема озоном, аэроионами и др.

В главе рассмотрены также некоторые теоретические вопросы очистки и обеззараживания воздуха в электрофильтре и в замкнутом объеме, а также вопросы насыщения воздуха продуктами коронного разряда.

Эффективность очистки двухзонного электрофильтра необходимо определять как эффективность двухступенчатого фильтра:

Направление теоретических и экспериментальных исследований электрофильтра

Ci Sx. , ЭЛЕКГРО - Ci Зык..

Cjèx. ФИЛЬТР Cjôtix.

а) очистка и обеззараживание воздуха

степень (эффективность) очистки воздуха в электрофильтре

¿У& - С1*ЫХ. ■ ((]{. $ ^ С( ¿х.

б) насыщение воздуха побочными продуктами коронного разрдца

Cjíx. < ^бык. эффективность насыщения воздуха

/> • _ С ¡SbtX

(ty* О

- эффективность / . -А /у • V- ■ У \ очистки воздуха рея-см-! хг/... лп)- от пыли и микроорганизмов - эффективность /2 / = /2 , • • ) насыщения воз-17 л/- Оvi/-(л/, лг; ■ • . ла; духа аЭр0И0на_ ми

- эффективность / . А /V V \ очистки воздуха 2^нл-,сог=^ий;саг{Х1/Хе;... Хп)- от вредных газовых примесей - эффективность баз "вол (Xii Хг; ... X«) д^Гозоном°3~

- эффективность ¿Д. $ А С* - эффективность 6*/os ,Л/О~ 0Л>О3;мо (Xt; Хг,.. д^^окислами" азота

где X] ; Хг ; Хп - режимные и конструктивные параметры электрофильтра

0

1

Рис. I.

ai.wiiibTP рсциркуллц.

U/l.фИЛЬТр

л шток

Замкнутый объем Сп ; Саг; ¿"MJ ! С oj

ЛП .фильтр вытяжка

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ВОЗДУШНО!)

среда в замкнутом объеме

t

- С;«-С;

Cin

где ¿¿>/ Ct - соответственно начальное и тикуцее значение с -oil вредно -действующий компонента а воздушной среде замкнутого объема

эффективность насыщения замкнутого объема J - ей компонентой воздушной среди

Ъ'

SL

СУ

гдnCj//;Cj- - соответственно начальной и теку 40 значение у - oil компоненты воздушной ере, зашнутого объеми

-эффективность очиот-~ Л „ ,КИ воздуха замкну- . ;■ объема от гили 'С ' 4 'Утл микроорганизмов -Эффективность аэро-Т /у, .л/ v -У ) ионизации вездуино!: о-м* о-м- (Jt... ^у - среди замкнутого объема

-эффективность очист-/* м чКИ воздушной среди ' ■ Ъ -¿>/от вредных газовых jt *J, не. * / •<. / примесей -эффективность озони-Г X * /У i рования воздуиной сго^Js»]- среда замкнутого объема

-эффективность дезо-\ _ "Т Г/ . <У . /у . у 1 дорыш! аоздуиноЯ 4 ~ у Л 1 уд.;^'' Smj- среди в замкну тога с объеме -эффективность насы- 'Х .:/> /л V -У 1 ВДИЛ ВОЗДУШНОЙ Сре- Mffz'Av »WfyS^&x'&A'a/ -¿ту'ул замкнутого ооъем;.: окислами азота

где f'' У/ f ■ ¿7/г? - рйлчимиь'о и конструктивные параметра систему электрофильтрацш)

РИС. 2

Г'-ЪЫ')- <„

где jt ; /-? - эффективность первой (зона зарядки) и второй с! ней (зона осаждения) соответственно.

Аналитическая зависимость для определения эффективности ки воздуха от пыли в двухзонном электрофильтре имеет вид:

/ - /- ОфГ-ОГ-фАч^^бМт (2)

где ¿1; Лг; М-лт.Мт - длина, межзлектродное расстояние у скорость дрейфа частиц в зоне зарядки и осаждения соответстве И - скорость воздушного потока.

Принцип очистки воздуха от вреднодействующих газовых сос ющих и дурнопахнущих веществ в электрофильтре основан на том, при прохождении очищаемого воздуха через электрофильтр все в{ действующие газовые компоненты и дурнопахнущие вещества окис; ся в нем озоном.

Эффективность очистки воздуха в сухом однозокном электрс фильтре от ¿-ой вреднодействующей газовой компоненты опреде; по выражению

^-/-ехр(-Щ^). о)

где У г - константа скорости распада (окисления) / -ой вреднс ствуюцеЯ газовой компоненты.

При расчете эффективности очистки воздуха в мокром элем фильтре необходимо учитывать поглощение газовой компоненты т костью, смачивающей осадительные электроды. В этом случае

(4]

где И'г; У/]? - константа скорости окисления озоном и абсорб! жидкостью £ -ой вреднодействующей газовой компоненты в эле к1] фильтре соответственно.

При определении эффективности очистки воздуха от вредно; ствующих газовых компонент в двухзонном электрофильтре его рг сматривали как двухступенчатый фильтр. В этом случае для зош зарядки можно записать:

- /- е*/>(- к:

где К/ - константа скорости распада /-ой вреднодействующ« газовой компоненты в зоне зарядки.

Для зоны осаждения

где Уср _ средняя скорость химической реакции окисления г -ой вреднодействующей газовой компоненты в зоне осаждения;

Уср _/ ^^^ ; ^ - постоянный коэффициент

показательной функции.

Подставив (5) и (б) в (I) получим:

л - л. е^рС- ¿г)**] (?)

или после интегрирования выражения^" У Я/ окончательно можно записать: °

/> ^ ''г,

(8)

Снижение концентрации веществ с дурным запахом в фильтруемом воздухе (дезодорация) происходит, во-первых, в результате улавливания из воздушного потока издающих неприятный запах частиц и, во-вторых, за счет окисления газообразных дурнопахнущих веществ озоном. То есть в общем случае:

= /-С-МС^Л*)' С9)

где - эффективность дезодорации в электрофильтре, обуслов-

ленная процессом осаждения дурнопахнущих частиц; - эффек-

тивность дезодорации в электрофильтре, обусловленная процессами окисления газообразных дурнопахнущих веществ.

Для однозонного электрофильтра

где - скорость дрейфа частиц, издающих неприятный запах;

Уд

- константа скорости окисления газообразных дурнопахнущих веществ.

Эффективность дезодорации двухзонного электрофильтра по аналогии с однозонным электрофильтром можно определить из выражения (9) после подстановки в него (2) и (б). Предварительно в выражении (2) слагаемые обозначим через ¿2 и / :

* - /У- 4 (ш

^-ГтгЛГ)^^^- (К)

Окончательно получим: ^ -¿#¿2

I ™

Вопрос очистки воздушной среды от вреднодействущих ко.чпоне в замкнутом объеме был рассмотрен в общем виде. Предполагалось, что в воздушной среде замкнутого объема находится 1 - компонент различных вреднодействущих веществ (вреднодействующие газы -углекислота, аммиак, сероводород; пыль - органическая и неоргани ческая; микроорганизмы - грибки, бактерии, вирусы; меркаптаны и т.п.). Требовалось определить зависимость изменения текущей концентрации I -ой вреднодействущей компоненты в замкнутом объеме от времени, а также режимных и конструктивных параметров системь

= (14)

гдео^;<^;...оУл7 - режимные и конструктивные параметры системы; I - время.

При решении данной задачи были сделаны следующие допущения:

1) / -ая вреднодействующая компонента, генерируемая в воздушную среду, мгновенно и равномерно перемешивается с воздухом V ее концентрация одинакова во всем объеме помещения;

2) эффективность фильтрации постоянна и не зависит от концентрации I -ой вреднодействующей компоненты на входе электрофильтра;

3) удельное выделение С. -ой вреднодействующей компоненты внутри помещения постоянно и не зависит от ее концентрации в во: душной среде помещения;

4) изменение концентрации I -ой вреднодействующей компонент* в воздушной среде помещения за счет естественных процессов несущественно.

Для определения зависимости (14) воспользуемся блок-схемой (рис.3).

Структурная блок-схема системы очистки воздуха в замкнутом объеме

, I & ООТ"™7 I з

^-Ш^-к!; ¿Г: 4- Г^К)—Ш-^Г

I - замкнутый объем (помещение, камера и т.п.); 2 - фильтр на притоке; 3 - фильтр на вытяжке; 4 - рециркуляционный фильтр

Рис.3

Согласно рис.3 исходное дифференциальное уравнение материального баланса для /-ой вреднодействующей компоненты имеет вид

ад =[с1мсг-*^СгЛМгфЖ^О^+ят (15)

где У- объем (помещения, камеры и т.п.); -¿У- удельное выделение I -ой вреднодействующей компоненты в воздушной среде замкнутого объема; Сц - текущая концентрация г -ой вреднодействующей компоненты в воздушной среде замкнутого объема и в наружном воздухе соответственно; у/ - кратность воздухообмена прямоточной циркуляции;^/- кратность воздухообмена внутренней рециркуляции;

- коэффициент рециркуляции;////^ - эффективность приточного и рециркуляционного фильтров соответственно. а

Решив уравнение (15) при начальных условиях ¿V ¿/'-¿V , получим аналитическую зависимость изменения концентрации г' -ой вреднодействующей компоненты в воздушной среде замкнутого объема во времени: -{Ж^У^ШШ

С,- ¿ЖМИ*)'* У

' М'-Фля-с/ф/уу о {^-ФМг-Г^угфШ

? Сг е (к)

о

где - начальная концентрация «'-ой вреднодействующей компоненты.

Анализ полученной зависимости (16) показывает, что интенсивность изменения концентрации / -ой вреднодействующей компоненты

во времени зависит от постоянной времени Т :

т_ '_

при / - ' (17)

С{ - О уравнение (16) упрощается:

Л - ~ е] /я /уу

Установившееся значение I- -ой вреднодействующей компоненты в воздушной среде замкнутого объема при

в- - ,то.

-(19)

Как уже отмечалось, при очистке воздуха в электрофильтре он насыщается побочными продуктами коронного разряда (озон, аэроионы, окислы азота и др.). Поэтому при использовании систем электрофилцрации вентиляционного воздуха в замкнутом объеме воздушная среда последнего будет насыщаться данными продуктами.

определение аналитической зависимости изменения текущей концентрации j -ой компоненты, насыщающей воздушную' среду замкну того объема во времени, а также от режимных и конструктивных парг метров системы, т.е.

= С/С&/Л ш

было выполнено аналогично зависимости (14). При решении данной задачи приняты следующие допущения:

1) у'-ая компонента в очищаемом воздухе, поступающая в замкнутый объем, мгновенно и равномерно перемешивается в воздушной среде и ее концентрация одинакова по всему объему;

2) производительность электрофильтра по /*-ой компоненте воздушной среды не зависит от концентрации данной компоненты на входе электрофильтра;

3) производительность электрофильтра по у -ой компоненте воздушной среды не зависит от воздухопроизводительности электрофильтра.

Аналитическое выражение для определения динамики насыщения замкнутого объема У-ой компоненты воздуха имеет следующий вид:

+ (21)

о /•

где ; - начальное значение концентрации у' -ой компоненты в замкнутом объеме и значение концентрации данной компоненты в наружном воздухе соответственно; &г - эффективность насыщен

в приточном, вытяжном и рециркуляционном электрофильтрах соответ венно; К,' - коэффициент удельного расхода у' -ой компоненты воздушной среды в замкнутом объеме.

Отсюда видно, что изменение у -ой компоненты воздушной сред в замкнутом объеме происходит по экспоненциальному закону, а инт сивность изменения зависит от постоянной времени Т :

___/__

/ ~ к^ + л/С-г-' (22)

При начальной концентрации С^ - / выражение (21) упрощаеч

(I 1 '

Установившееся значение у -ой компоненты в воздушной среде замкнутого объ

(24)

В третьей главе "Разработка и исследование установок электроочистки и электрообезэараживания воздуха" представлены материалы по разработке и исследованию двухзонного электрофильтра для очистки приточного воздуха; однозонного мокрого электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха; однозонного электрофильтра с непрерывной регенерацией для очистки вытяжного воздуха.

Дв.ухзонный электрофильтр. Для интенсификации процессов зарядки частиц в электрофильтре за счет увеличения удельной мощности коронного разряда при равномерном ее распределении в разрядном промежутке проведен эксперимент по оптимизации геометрических параметров коронирующих электродов по двум критериям оптимизации - максимум тока короны и равномерность его распределения в разрядном промежутке. На основании полученных результатов разработана новая конструкция игольчатого коронирующего электрода, у которого на боковых поверхностях коронирующей иголки выполнены заостренные выступы (рис.4).

I - острие иглы; 2 - заостренные выступы на боковых поверх-

Сравнительный анализ вольт-амперных характеристик различных коронирующих систем показывает, что линейная плотность тока короны у игольчатых электродов с двумя боковыми выступами в 5,14 раза больше, чем у проволочных и в 1,64 раза больше, чем у электродов с иголками без выступов.

Так как предлагаемый двухзонный электрофильтр предназначен для высокоэффективной очистки приточного и рециркуляционного воздуха, то уменьшение озонообразования становится актуальнейшей проблемой. Результаты исследования озонообразования в коронном разряде при использовании различных коронирующих электродов представлены в виде графиков на рис.5. Использование в коронирующей системе игл с двумя боковыми выступами позволяет снизить

Игла коронирующего электрода (а.с. 648266) 1 2

ностях иглы.

Рис. 4

£

ЫГ/М'

Концентрация озона на выходе электрофильтра

0,6

0,5

0,4 0,3

0,2 0,1

(с <осюсть воздушного потока и - 2 и/с)

/ 2

/о

I у >

3

/Г * _ —*— 4

»

1.5

2,0 1,тЛ

положаталь корова

отрицатель • корона

О 0,5 1,0

X - проволочный электрод V 0,Зх10"*3м

3 - игольчатый электрод

2 - проволочный электрод 0 0,ЗхКГ3м

4 - игольчатый электрод _

аЯС« О

Изменение концентрации микроорганизмов в воздушной среде контрольного и опытного инкубационных шкафов

тт./»г

800

600

400

• КОК ;рольный пкаф

/ ОПЫТНЫ] г

\ шкаф М

м тт ш — ___——( Г

10 15

тч__

- хэ -

концентрацию озона в очищенном воздухе весьма заметно по сравнению с широко используемыми в настоящее время проволочными коронирующими электродами.

Применение электродов новой конструкции позволило перевести работу электрофильтра на отрицательную корону. В зоне осаждения использовалась система плоских осадительных электродов "металл-диэлектрик" ("М-Д"). Напряженность электрического поля в системе плоских электродов "М-Д" определяли по полученной эмпирической зависимости

Е м-д = Л (4) 7Г ' (25)

где А Сё) - коэффициент, зависящий от диэлектрической проницаемости & диэлектрического электрода

н<2*/9.236-ЯМё'+ЗМ^бЧ^С^-еО'Гё6, (26) и - напряжение на электродах.

Для проведения лабораторных исследований двухзонного электрофильтра была разработана действующая модель электрофильтра.

Исследования характеристик лабораторного электрофильтра проводили при напряжении на электродах в зоне зарядки и осаждения 13 кВ. В качестве запылителя использовали кварцевый песок КП-З. Эффективность лабораторного электрофильтра в начальный период составляла 96%, аэродинамическое сопротивление было примерно в два раза меньше, чем у фильтра типа <£Э, и равнялось 22,5 Па при воздушной нагрузке 7200 м3Дг.ч.

Мокрый электройильтр. Для очистки рециркуляционного воздуха в животноводческих и птицеводческих помещениях нами разработан мокрый электрофильтр, отвечающий требованиям к рециркуляционным фильтрам. Верхняя его часть представляет собой коронирующие электроды и систему высоковольтных изоляторов; нижняя ёмкость для жидкости и систему удаления шлама через клапан. Осадительные электроды выполнены в виде параллельных плоских дисков, вращающихся на валу электрофильтра. Диски, вращаясь с определенной скоростью, постоянно смачиваются жидкостью в нижней части электрофильтра. Осаждение частиц аэрозоля из воздушного потока происходит в верхней части электрофильтра на покрытую тонким слоем жидкости поверхность осадительных электродов.

Методика расчета основных конструктивных и технологических параметров мокрого электрофильтра как-то: межэлектродное расстояние, тип и параметры коронирующих электродов, скорость воздушного

потока - аналогична методике расчета двухзонного электрофил

Радиус осадительных электродов рекомендуется определят из соотношения

Л = с бОЗ/, (

где - длина активной части электрофильтра, рассчитанная по заданной эффективности.

Для предотвращения возникновения обратной короны необх выполнять условие

СО > ой к/з (

где <Зк/> _ критическая частота вращения осадительных элект при которой сопротивление слоя пыли Я достигает критическ значения Я кр .

Электрофильтр для очистки вытяжного воздуха. Очистка е ного воздуха сопряжена с большими капитальными и эксшгуатаи ми затратами. В связи с этим проблему целесообразно решать плексе с проблемой снижения теплопотерь, связанных с воздух обменом, так как эти потери в животноводческих и птицеводче помещениях достигают 60...90% от общих теплопотерь зданий, зация теплоты в условиях Урало-Сибирской зоны позволяет в ] раз уменьшить расходы на создание микроклимата и в четыре к раз снизить мощность теплопотерь. Однако теплообменники в я новодческих и особенно в птицеводческих помещениях забиваю! пылью, содержащейся в удаляемом воздухе, что приводит к реэ снижению его теплотехнических характеристик. Так, испытание теплообменника типа ТСН, проведенные нами на одной из птиц« рик Челябинской области в цехе промышленного стада в тече* 20 суток,показали, что коэффициент теплопередачи теплообмеь за эти дни снизился на 32%. Анализ осевшей в теплообменнике показал, что 83,5% массы осевших частиц имеет размер 4 мкм более. Таким образом, для нормальной работы теплообменнико! ходимо очищать воздух, поступающий в теплообменник из птич> с эффективностью не менее 90...95%, от частиц размером 4 более.

Согласно требованиям, предъявляемым к системам очистю ляемого воздуха от шли и микроорганизмов, нами разработан зонный сухой электрофильтр с непрерывной механической реге1 цией.

Основные параметры экспериментального образца разрабо^ электрофильтра рассчитаны исходя из заданной эффективности

ки - 95% и воздухопроизводительности - 1000 м3/ч. Результат

исследований разработанного экспериментального образца электрофильтра представлены в табл. I.

Таблица I

Эффективность экспериментального образца электрофильтра {V = 29 кЗ; и = 4 м/с )

-1-1-1--1-1-(-

Размер частиц, мкм | Ю,0| 8,0| 5,0| 2,5| 1,5| 1,3 j 1,0

Эффективность электрофильтра, % 92,3 92,1 91,1 89,9 88,4 87,3 87,4

Электрофильтр с повышенным генерированием озона. Известно, что при проволочных коронирующих электродах и отрицательной полярности озоновыделение в коронном разряде повышенное (рис.5). Для увеличения выхода озона в поле коронного разряда необходимо питание коронирующей системы осуществлять от источника импульсов высокого напряжения. В связи с этим при разработке электрофильтра с повышенным генерированием озона мы ориентировались на использование проволочных коронирующих электродов и питание электрофильтра от источника импульсов высокого напряжения.

За основу разработки электрофильтра с повышенным генерированием озона взят пластинчатый электрофильтр с системой коронирующих электродов "ряд проводов между параллельными плоскостями". Для питания данного электрофильтра был разработан источник импульсов высокого напряжения, который позволял изменять амплитуду импульсов напряжения (¿4= 0...40 кВ ), длительность фронта (^,=2...10мк и частоту импульсов (/ = 500...800 Гц ).

В четвертой главе "Разработка, исследования и производственные испытания систем электрофильтрации и электрообеззараживания вентиляционного воздуха в животноводстве и птицеводстве" описаны в числе прочих испытания системы электрофильтрации приточного, вытяжного и рециркуляционного воздуха в различных производственных условиях.

Система электро&ильтрации приточного воздуха в цехе инкубации разработана на основе двухзонного электрофильтра, исходя из требований, предъявляемых к установкам очистки приточного воздуха, и испытана впервые на птицефабрике "Челябинская".

Система состоит из двухзонного электрофильтра, скомпонованного из унифицированных ячеек (размеры ячейки: ширина - 620,

высота - 440, длина - 360 мм, производительность О. =2500 м3/ч). предфильтра и источника высокого напряжения.

Исследования системы электрофильтрации приточного воздуха в инкубатории дали следующие результаты: воздухопроизводитель-ность - 19533 м3/ч; аэродинамическое' сопротивление - 10 Па; потребляемая мощность - 70 Вт; концентрация легких отрицательных аэроионов в районе приточных отверстий инкубационных шкафов -200...500 ион/см3; концентрация озона на выходе вентилятора системы - не более 0,1 мг/м3; эффективность очистки приточного воздуха по пыли для частиц л ? 1,0 мкм - не менее 95%, по микроорганизмам - не менее 93%. На основе проведенных испытаний опреде-

лены основные технические характеристики установки:

воздухопроиз водитель но сть, м3/ч................20000

эффективность очистки, %: по пыли...............не менее 95

по микроорганизмам....не менее 93

аэродинамическое сопротивление, Па..............не более 15

напряжение питающей сети, В.....................220

частота тока питающей сети, Гц...................50

потребляемая мощность, Вт.......................не более 2С

габариты электрофильтра, м:.....................1,6x1,8x0(4

масса, кг 400

В 1984 году на птицефабрике "Челябинская" была зафиксирова! вспышка болезни Марека. Несмотря на примененный комплекс профилг тических мероприятий, в том числе вакцинацию птицепоголовья, в последующие годы наблюдалась тенденция распространения болезни Марека среди привитого поголовья (рис.7). Для радикального снижения инфицированности цыплят возбудителем болезни Марека инкубатории оборудовали установкой электрофильтрации для очистки приточного воздуха. Основной эффект предполагалось получить за счет повышения эффективности вакцинации суточных цыплят. Анализ полученных результатов показал, что после пуска установки в инкубатории повысился процент вывода здоровых цыплят (см.рис.7) снизился отход десятисуточных цыплят, улучшилась сохранность молодняка и взрослой птицы. С момента пуска установки отмечена тенденция к снижению отхода птицы по причине болезни Марека, отсюда можно сделать вывод, что система электрофильтрации приточного воздуха в инкубаторе способствует общему оздоровлению поголовья птицефабрики.

отлод от юльзш i.'lafüaa да uwicwni^.i

Рис. 7

Система электрофильтрации воздуха в инкубационной камере инкубатора. Для снижения концентрации пыли и микроорганизмов дс рекомендуемых норм и предотвращения аэрогенного перезаражения цыплят в инкубационный период разработана система вентиляции с фильтрацией воздуха в режиме внутренней циркуляции. Основная техническая характеристика установки:

потребляемая мощность, кВт ................не более 0,15;

воздухопроизводительность, м3/ч............144;

эффективность очистки, %...................не менее 0,995;

размеры установки без воздуховодов, м......0,42x0,24x0,241

масса, кг..................................10,5.

Результаты влияния электрофильтрации воздуха на параметры микроклимата в инкубационном шкафу и на вывод здоровых цыплят приведены в табл.2; 3.

Таблица 2

Параметры воздушной среды} Режим работы уста- ; в инкубационном шкафу | новки | Примечание

1 откл. | включ. ! !

Температура, °С 37,3*0,4 37,4*0,4 Условия внешней среды * =22 ± 1,2°С Г=46,5 * 5

Концентрация: пыли, шт/л 26395 ± 4675 7625*1885 я

микроорганизмов, микр. тел.Дг 970*347 489*167

озона, ыг/м3 - 1,7 и

ионов, ион/см3 - 5,31. Ю3

Таблица 3

Режим работы установки | Вывод цыплят, 1 ! %|0пыт ¡Конт- ¡Раз- |НСР ¡В-£ (Роль ¡ность { 0,5 ¡Л 1В1-В2 ¡.

Установка отключена По общему поголовью 83,97 85,7 1,73 5,68

Включен только вентилятор установки То же 81,76 83,65 1,89 3,61

Продолжение таблицы 3

Режим работы } Вывод цыплят, %;0пыт {Конт- ¡Раз- ; НСР

установки | }Б0ЛЬ ¡ность | 0,5

_!_} ! 2 !ВГВ2 I

Установка фильтра- По поголовью ции включена пол- контрольных

ностью лотков 88,37 86,48 1,68 1,45

По общему поголовью 92,22 86,01 6,21 4,59

На основе анализа результатов исследования влияния системы электрофильтрации воздуха на эмбриональное развитие цыплят выявлено, что она благоприятно действует на развитие эмбрионов в период инкубации:

снижается на 0,59^ отход яиц по "кровь-кольцу"; повышается на 4,67 количество яиц, относящихся к первой категории развития эмбрионов на 7-е сутки, и на 2,48% - на 11-е сутки;

повышается на 6,21% вывод здоровых цыплят. Система электрофильтрации воздуха с повышенным генерированием озона. В последнее время для дезинфекции яиц и стимулирования эмбрионального развития цыплят все более широкое применение находит озон. В связи с этим разработана система электрофильтрации воздуха с повышенным генерированием озона в инкубационном шкафу, которая позволяет проводить непрерывную высокоэффективную дезинфекцию не только воздушной среды, но и поверхности инкуби-

руемого яйца и технологического оборудования.

Основная техническая характеристика установки:

потребляемая мощность, кВт ...................не более 0,15;

воздухопроизводительность, м3/ч...............100;

эффективность очистки, %......................не менее 90;

концентрация озона в инкубационном шкафу, мг/м3...5...8

габариты, м...................................0,45x0,24x0,24

масса, кг (без источника ИШ).................8,5

Динамика изменения концентрации микроорганизмов в опытном и контрольном шкафах приведена на графиках (рис.С). В контрольном шкафу в процессе инкубации проводили фумигацию после закладки инкубационного яйца и на 7-й день инкубации. Установка электрофильтрации с повышенным генерированием озона позволяет эффективно

снижать концентрацию микроорганизмов в воздушной среде инкуба! ного шкафа.

Общий анализ полученных результатов показал, что система благоприятно действует на развитие эмбрионов цыплят в период инкубации:

повышается на 3,44% вывод здоровых цыплят;

повышается на 1,44% сохранность цыплят до 60-дневного возраста.

Система электрофильтрации воздуха в выводной камере инкубатора. Во время массового вывода цыплят в выводной камер< наблюдается обильное пылевыделение, вследствие чего цыплята в первые часы жизни подвергаются опасности перезаражения инфе! ционными заболеваниями. Известно {ЛЛалЛеуЯ). , что ИСПо.

зование фильтрующих воздух установок позволяет предотвратить перезаражение цыплят аэрогенным путем, повысить процент вывод; снизить отход в- последующий период их жизни.

Исследования концентрации пыли и пылевыделения в выводно; камере инкубатора показали, что при массовом выводе цыплят (н; 14-й час инкубации) концентрация пыли и вылевыделение резко в растают и достигают соответственно следующих максимальных зна> ний - 19,2 мг/м3 и 495 ыг/ч.

Исходя из требуемой эффективности и воздухопроизводителы сти фильтра разработана установка фильтрации воздуха в выводи камере, в основу которой положен принцип мокрого электрофильт1 с непрерывной регенерацией, основные параметры и устройство которого описаны выше,

Установлено, что система благоприятно воздействует на ра витие эмбрионов цыплят в период их инкубации и в последующие первые десять дней жизни:

- повышается на 3,37% вывод здоровых цыплят;

- повышается на 0,81% сохранность и на 2,2 грамма привес! цыплят в первые 10 дней их жизни.

Концентрация микроорганизмов в воздушной среде камеры сн кается почти в четыре раза: с 999,3 тыс.микр.тел/м3 до 253,3 ' тел/м3.

Очистка воздуха в животноводческих помещениях после прим! нения аэрозолей. Большинство препаратов, используемых в кивот! водстве и птицеводстве в аэрозольной форме оказывают неблагоп] ное действие на обслуживающий персонал, а иные даже в неболыш

дозах могут вызвать нарушения иммунной системы, протекающей иногда в виде аллергии.

Б настоящее время для быстрой эвакуации аэрозоля из помещения после его применения обычно используется приточно-вытяжная вентиляция. Но такой способ удаления аэрозолей имеет ряд существенных недостатков: аэрозоли дезикфектантов, используемые в больших количествах для санации помещений и воздушной среды, после необходимой экспозиции выбрасываются наружу, загрязняя тем самым воздушный бассейн над территорией комплексов, с удаляемым воздухом выбрасывается значительное количество теплоты, в связи с чем увеличивается расход энергии, необходимой для поддержания теплового режима помещений.

Вопрос очистки воздуха после применения аэрозоля был рассмотрен нами более подробно на примере камеры, используемой для аэрозольной вакцинации цыплят во ВНИВИП Сг.Ломоносов). Для проверки эффективности очистки воздуха з аэрозольной камере V = ¿Ом после применения аэрозолей была смонтирована вентиляционная установка с рециркуляционным электрофильтром. Исследования работы установки проводились под руководством заведующего отделом ВНИВИП Предыбайло Н.Д. Установка работала в режиме внутренней рециркуляции, эффективность фильтра при этом составляла 95%. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что вентиляционная система с электрофильтром, работающая в режиме рециркуляции, эффективно очищает воздух от аэрозолей и может быть рекомендована для применения в животноводстве и птицеводстве. С учетом полученных результатов по заданию ВНИВИП нами разработана камера для аэрозольной вакцинации цыплят против болезни Марека. Конструкция камеры позволяет выполнять основные требования, сформулированные Минздравом СССР для аэрозольных технологий вакцинации цыплят против болезни Марека, а именно: предотвращать контакт обслуживающего персонала с аэрозолем распыляемой вакцины и выброс остаточного аэрозоля в окружающую среду после вакцинации.

Техническая характеристика аэрозольной камеры

Объем камеры, м'

з

12

не более 0,5

Потребляемая мощность, кВт

Количество обрабатываемых цыплят за один цикл, тыс.гол.

10...15

Эффективность очистки удаляемого воздуха для частиц размером 0,3 мкм и выше, %

99,97

Система электрофильтрации вытяжного воздуха в птицеводстве Разработанная система электрофильтр - теплообменник для очист ки удаляемого воздуха из птичника, рассчитанного на содержание 56 тыс.молодняка кур, отвечает требованиям, предъявляемым к сис темам очистки удаляемого воздуха из животноводческих помещений.

Результаты эксперимента показали, что концентрация пыли в выбросном воздухе изменялась в пределах 8,3...10,8 мг/м3. Температура наружного воздуха колебалась от -14,8°С до 0°С, а воздуха, удаляемого из птичника, от +14,1°С до 2б,1°С. При данных температурах тепловозврат теплообменников изменялся соответ ственно от 23,3 до 14,5 кВт. Температура приточного воздуха повышалась в среднем на П°С. Коэффициент теплопередачи теплообменника за трехмесячный период исследований снизился с 21,5 до 20,3 Вт/м2- ч °С, что составило всего 5,5$, а КПД'теплообменников практически не изменился. По данным эксперимента установлено, что очистка вытяжного воздуха с эффективностью 94$ перед подачей его в теплообменник позволяет поддерживать теплотехнические характеристики теплообменника практически на неизменном уровне.

Система электрофильтрации рециркуляционного воздуха в свинарнике для содержания поросят-отъемышей. С целью определен! влияния очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха с помощью рециркуляционного мокрого электрофильтра на параметры воздушной среды животноводческих помещений и основные производственные показатели на крупнейшем свиноводческом комплексе Чел] бинской области (годовая производительность - 216 тыс.голов свиней) проведен производственный эксперимент.

В секции для содержания поросят-отъемышей была смонтирова] система очистки воздуха, работающая в режиме внутренней рецирк; ляции. Установка работала непрерывно в течение всего периода выращивания молодняка, с периодической (один раз в две недели отключали установку на 1,5...2,0 ч) ревизией.

Анализ полученных результатов показал, что данная установ] позволяет:

- снизить концентрацию пыли (30,9 мг/м3 в контрольном и 20,9 мг/м3 в опытном секторе);

- снизить концентрацию микроорганизмов (306 тыс.шт/мэ в контрольном и 270 тыс.шт/м3 в опытном секторе);

- повысить сохранность животных ( 84,3 % в контрольном и 91,4 % в опытном секторе );

- гэ -

- повысить среднесуточные привесы С 329г.гол/сут в контрольном и 383г.гол/сут в опытном секторе).

В пятой главе "Оценка экономической эффективности использования систем электрофильтрации б промышленном животноводстве и птицеводстве" рассмотрена и определена экономическая эффективность от использования различных систем электрофильтрации воздуха в животноводческих и птицеводческих помещениях, а также определены основные перспективные направления использования систем электрофильтрации и электрообеззаракивания воздуха в сельскохозяйственном производстве.

Использование различных систем электрофильтрации (очистка приточного, рециркуляционного и приточного воздуха) дает и различный эффект. В табл. 4 показаны основные составляющие экономического и социального эффекта, получаемого от внедрения данных систем. Очевидно, что внедрение систем электрофильтрации будет экономически целесообразно в том случае, когда суша дополнительных затрат 1(аК+ л и ) будет перекрываться суммой дополнительного дохода 1 ), т.е.

2(лЛГ*лЕ)>1(&К+ ли) Расчет экономической эффективности внедрения системы электрофильтрации приточного воздуха в цехе инкубации птицефабрики "Челябинская" показал, что годовые эксплуатационные издержки и капитальные затраты составляют = 8379 руб., а

дополнительный доход, получаемый в основном за счет снижения падежа птицы от болезни Марека, равен I {а/У+л£ ) = 211379 руб. Таким образом, ожидаемый экономический годовой эффект 3 = гтуд - ¿з уд = гозсос Срок окупаемости капитальных вложений 7- К 26 ООО

' = э -¿¿Шо =

где К - стоимость системы электрофильтрации приточного воздуха в инкубаторе, К = 26000руб.

Расчет экономической эффективности от внедрения системы электрофильтрации воздуха в инкубационном шкафу проводился на основании полученных данных на Чебаркульской птицефабрике. За базу была принята существующая технология инкубации яиц. Расчет проводился по годовому объему инкубации 1612 тыс.голов суточных цыплят. Дополнительные капитальные вложения л К = 4320 руб. Годовой экономический эффект 3 в данном случае равен 9117 руб.

Таблица 4.

Ш ! ! Технический эффект ! Дополнительные I Основной э&ект__

__ . I электро- < " I оятплты » ,--

! фильтрации ; I «"^у0*01 | экономический ! социальный

_!_•_;_I_:-

II 2 ! ._3_!_4_!_5_? 6

I. Приточного воздуха 1 - предотвращение аэрогенно- го переэараженил; 2 - улучшение условий экс- плуатации калориферов; 3 - снижение кон-рации аэро- золя в производственных помещениях. капитальные сложения (стоимость установки электрофильтрации, монтаж,наладка) . ¿11- эксплуатационные издержки (амортизация электроэнергия, текущий ремонт, зарплата на обслуживание. д//1 за счет снижения падежа скота и птицы; &£- - улучшение условий эксплуатации калориферов . Снижение концентрации пыли в воздушной среде производственных помещений

2. Рециркуляцион ного воздуха - 1-сникение концентрации аэрозоля ъ помещении; 2 - насыщение воздушной сре- ды легкими аэроионами, озоном; 3 - сокращение энергозатрат на обогрев помещения. * л - повышение продуктивности животных И птицы; Л Е - за счет сокращения энергозатрат на обогрев помещений Значительное снижение концентрации вредных веществ в воздушной среде производственных помещений 1 со с 1

3. Вытяжного воздуха 1 - улучшение условий экс- плуатации теплообменников 2 - снижение концентрации вредных веществ в воздушном бассеПне животноводческих комплексов ч Е - за счет улучшения условии эксплуатации теплообменников; - повышение сохранности скота и птицы. Защита воздушного бассейна территории животноводческих комплексов от загрязнений

- -

Более общим показателем может служить удельный годовой экономический эффект (в расчете на 1000 голов цыплят,исходя из годового объема продукции)\Эуд = 5,92 руб/ЮОО гол. Срок окупаемости капитальных вложений Т = 0,47 года.

Аналогично проведен расчет годовой экономической эффективности от внедрения системы электрофильтрации с повышенным генерированием озона в инкубационном шкафу (3=670 руб. на одну установку) .

При расчете годового экономического эффекта от внедрения системы электрофильтр-теплообменник на вытяжке вентиляционной системы в цехе выращивания молодняка кур учитывалось увеличение сохранности поголовья кур и снижение теплозатрат на обеспечение оптимального микроклимата. Экономический эффект за счет сохранности поголовья составил 2950 руб., за счет экономии тепловой энергии - 1350 руб. Общий годовой экономический эффект 9=1350 + 2950 = 4300 руб. Срок окупаемости капитальных вложений Т = 1,9 года.

Расчет годового экономического эффекта от внедрения системы электрофильтрации рециркуляционного воздуха в свинарнике был произведен по укрупненным показателям на основе сопоставления приведенных затрат по базовой (контрольный сектор) и новой (опытный сектор) технике. Отход поросят в опытном секторе был примерно в два раза меньше, чем в контроле (9,6% в опыте, 15,7% в контроле), среднесуточный привес выше (соответственно 383 и 329 г/гол/сут.). Экономический эффект составил 590 руб. на одну установку. Срок окупаемости 7"=1,63 года.

При рассмотрении перспективных направлений проведения дальнейших научно-исследовательских работ по проблеме "Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в сельскохозяйственном производстве" выделены три основных направления:

использование разработанных аппаратов и систем электрофильтрации воздуха в новых областях сельскохозяйственного производства;

совершенствование разработанных аппаратов электроочистки и электрообеззараживания воздуха;

разработка принципиально новых аппаратов, установок и систем электрообеззараживания воздуха сельскохозяйственного назначения. На рис.7 в виде схемы представлены возможные перспективные направления дальнейших научно-исследовательских работ по

данной тематике.

; туи и чистка воздуха В О У У - Х0-

*ствах (птицеводство, свиноводство '.д.)

гктроочистка воздуха в пищеперера-'ывающей промышленности (произ вод-го яичного порошка, сухого молока, 1ака и т.д.)

гктроочистка воздуха на ремонтных годах сельскохозяйственной техники ¡питательные стенды ДВС, литейное, >нечное производство и т.д.)

гктроочистка воздуха в замкнутых ¡темах "¿¿ивотноводческое помещение гплица"

¡работка электрофильтров с эффек-¡ностью очистки воздуха не менее

= 99,97 от частиц радиусом 0,3мм ¡олье (абсолютный электрофильтр)

1зработка простых, надежных и де-;вых ИВН для питания электрофильт-1В сельскохозяйственного назначе-

[Я

зработка электрофильтров с повы-:НН0Й воздухопроизводит ельностъю 2 =15000 йг/ч»м2 И более

зработка аппаратов для электро-истки выхлопных газов автомобилей акторов и др. автомототехники

хоаоа

ВЙООФ о ж а'о Я о га ►з а я а »а 5® оп»х о к в ою'сз к й >3 в ш ищи! О 243 Е В) во

щоа

ИЙОО 8 О >-3 01 3 Ж 03 !3

ш ►з а ш оз'а I о

аё<<а

ОЗ Я 03 О

«< о с I К I I

ачз е га

03 го о

м н гсо

йооп

п> о а

Ж В(И •ЗХОЯ 13 Ш "З оч: ш 5 о о я ш »►э 2 а швдЕ из го о о<о со ш оз а

13 О 05 03

й> я'сз а

^ в)^ к ш схоз я ь о ш оз п> ►в д гяв® я»зз:1 а<а 2 § ога и о Я

од С

и а оз о га а а

<<•33®

Я к оз«

Р 5 | I

зработка аппаратов и установки для ектроочистки воздуха от дурнопах-щих веществ

зработка электрофильтров для чист-воздушной среды животноводческих птицеводческих помещений от вред-х газовых примесей КЯИ3 ; Из ь ; Юг ; см и др.)

здание автоматизированных систем ектроочистки и обеззараживания здуха в промышленном кивотноводст-и птицеводстве

а га х к»о а о о ЕЗ го •-} со ич; ич^ ь о*а о <<; со >-э оз а а Я я оз с\п> ивчяоя а чонд чоотяя оз со о о а и ш гд о« а ы сг п> ЕЕ фОММОГО

а о в> го е а а Хчз я Я оз о оз ►з а сз «ча оачз м а о а оз 9В О а Ш

0 СО £ 03 5

►э а а 'а о ш а га оз а ФЙ'З'З»

а я оа

1 а ш

п« э Е а ►з р о а го ш Ш , х»о со а и о а а й а а а оз п> оз со о а яч; я г а я *э

а оов

ЧШО|1

о о д а е а ьз 5 о то

1а в» соя а о о*а ♦з га а ст со а оз ш

го д со со йойг сг я сг а 0404

я*о я.

0 о а За х о х оз

О Ст. 54

а аз'а о1 м о о а

31 О р.»

1 03 — i

- -

Заключение, результаты и выводы

Очистка и обеззараживание воздуха в различных технологических процессах современного сельскохозяйственного производства являются одним из важных факторов получения экологически чистых сельскохозяйственных продуктов. Одним из эффективных методов защиты животноводческих и птицеводческих комплексов от аэрогенных инфекций является электроочистка и электрообеззараживание воздуха. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать следующие выводы :

1. Успешное развитие промышленного животноводства и птицеводства связано с решением ряда серьезных проблем, а именно:

защиты окружающей среды в зоне размещения животноводческих, птицеводческих и других производственных помещений;

защиты животноводческих и птицеводческих комплексов от проникновения и распространения различных инфекционных заболеваний аэрогенным путем.

2. Наиболее эффективным способом уменьшения загрязнения воздушного бассейна над территорией животноводческих и птицеводческих комплексов и предупреждения аэрогенного распространения инфекционных заболеваний является очистка и обеззараживание вентиляционного воздуха (приточного, рециркуляционного и вытяжного) от различных вреднодействующих компонентов.

3. Наиболее полно зоотехническим требованиям к аппаратам очистки приточного и рециркуляционного воздуха отвечают электрофильтры. Электрофильтр, как аппарат электронно-ионной технологии (ЭИТ), обладает многофункциональным действием:

во-первых, функции очистки и обеззараживания воздуха от различных вреднодействующих компонентов;

во-вторых, функции насыщения очищаемого воздуха побочными продуктами коронного разряда.

4. Получены аналитические выражения для расчета эффективности однозонного сухого и двухзонного электрофильтров при очистке воздуха от вреднодействующих газовых компонент. Эффективность очистки прямо пропорциональна константе скорости окисления вредно-действующей компоненты озоном, длине электрофильтра и обратно пропорциональна скорости воздушного потока.

5. Получено аналитическое выражение для расчета эффективности мокрого электрофильтра при очистке воздуха от вреднодействующих газовых компонент, в котором помимо окисления вреднодействую-

щих газовых компонент озоном учитывается абсорбция данны нент, смачивающей осадительные электроды жидкостью.

6. Дезодорацию воздуха в электрофильтре необходимо р ривать как двухступенчатый процесс: осаждение на осадител электродах частиц, издающих дурной запах, и окисление дур: щих веществ озоном. По полученным аналитическим выражения определить эффективность дезодорации воздуха в однозонном двухзонном электрофильтрах.

7. Получена аналитическая зависимость изменения теку концентрации { -ой вреднодействующей компоненты в замкнут ме от времени, режимных и конструктивных параметров систе; очистки воздуха в замкнутом объеме.

8. Система с очисткой приточного рециркуляционного и ного воздуха позволяет эффективно решать вопросы защиты о щей среды, защиты животноводческих и птицеводческих компл от аэрогенного распространения инфекций, а также вопросы и ресурсосбережения.

9. Разработана новая конструкция иглы коронирущего да. Использование иглы позволило повысить плотность тока на 90% и улучшить равномерность его распределения в разря промежутке на 67% по сравнению с игольчатыми электродами конструкции.

10. Озоновыделение электрофильтром зависит от типа к рующего электрода, полярности коронного разряда и парамет питающего напряжения.

11. Разработан двухзонный электрофильтр, позволяющий высокоэффективно очищать атмосферный воздух от пыли и мик низмов ( £ > 96 %•, пылеёмкость - не менее 1500 г/м^; аэро ческое сопротивление - не более 20 Па).

12. Разработан мокрый электрофильтр с дисковыми вращ ся электродами, с непрерывной регенерацией осадительных э дов.

13. Разработана, испытана в производственных условия внедрена на ряде птицефабрик страны система электрофильтр приточного воздуха в инкубатории. Испытания данных устано дали следующие результаты:

воздухопроизводительность, м3/ч 0,69-5,55

эффективность очистки, % по пыли (частицы I ыкм и более) не менее 1

_ J5 -

по микроорганизмам не менее 93

аэродинамическое сопротивление, Па 1,0

фактическая экономическая эффективность от внедрения системы очистки приточного воздуха в инкубаторе птицефабрики "Челябинская" за пять месяцев 1989 года составила 24100 руб. (в ценах 1989 года).

14. Разработанная и испытанная в производственных условиях система электрофильтрации воздуха в инкубационном шкафу позволяет:

- достоверно повысить количество яиц, относящихся к первой категории развития эмбриона на 4,6% (седьмые сутки инкубации)

и на 2,48% (одиннадцатые сутки инкубации);

- достоверно на 6,21% повысить вывод здоровых цыплят.

Экономическая эффективность от внедрения данных систем

электрофильтрации составила 5,92 руб. на 1000 голов цыплят.

15. Разработана и внедрена система электрофильтрации вытяжного воздуха в виварии ВН11ВИП (г.Ломоносов). Данная система очищает воздух с эффективностью не менее 99,5% по пыли и не менее 99% по микроорганизмам, имеет воздухопроизводительность до 0,42 м3/ч

и аэродинамическое сопротивление не более 80 Па.

16. Разработана камера аэрозольной вакцинации цыплят против болезни Марека, которая позволяет в процессе аэрозольной вакцинации цыплят предотвратить контакт обслуживающего персонала с вакциной и выброс ее в окружающую среду.

17. Перспективными областями использования разработанных установок и систем электроочистки и электрообеззараживания воздуха помимо животноводства и птицеводства является: SPJ - хозяйства; пищеперерабатывающая промышленность; предприятия по ремонту сельскохозяйственной техники и др.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Требования к воздушным фильтрам для птичников // Птицеводство, 1975, № 8, с.32-33 (соавтор Басов A.M.).

2. Анализ системы фильтрации воздуха в птицеводческих помещениях // Злектротехнология процессов сельскохозяйственного производства: Науч.тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1975, вып.97, с.ПЗ-116 (соавтор Файн В.Б.).

3. Экспериментальное определение конструктивных параметров зарядной зоны электрофильтра// Электротехнология процессов сельскохозяйственного производства: Науч.тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1У76,

с.32-36 (соавтор Басов A.M.).

- 3G -

4. A.C. 50395 (СССР). Электрофильтр для вентиляционног духа /А.М.Басов, А.Г.Возмилов и др. Опубл. БИ, 1979, № 7.

5. Озоновыделение двухзонным электрофильтром // Тезись дов. П-ая Всесоюзная конференция по применению электронно-* технологии в народном хозяйстве (Тбилиси, 24-27 октября, Ii Тез.докл. - М.: Информэлектро, 1978, с.46-47 (соавтор Bacoi

6. Фильтрация воздуха в промышленном птицеводстве // I Всесоюзная конференция по применению электронно-ионной тех! в народном хозяйстве (Тбилиси, 24-27 октября 1978). Тез. д< М.: Информэлектро, 1978, с.90-91 (соавтор Габитов Н.Р.).

7. Выделение озона двухзонным электрофильтром // Неко1 вопросы механизации и электрификации сельскохозяйственного водства: Науч.тр./ЧИМЗСХ. Челябинск, 1976, с.134-139.

8. A.c. 648266 (СССР). Коронирующий электрод /А.М.Бас» А.Г.Возмилов и др. Опубл. Ш, 1979.

9. Фильтрация воздуха в промышленном птицеводстве /От ЧИМЭСХ. Науч.руков. Басов A.M., исполнитель Возмилов А.Г. ] Номер гос.per. 761044, г.Челябинск, 1979. - 132 с.

10. Расчет эффективности двухзонного электрофильтра// транмиссия и автоматизация мобильных процессов в сельском : ве: Науч.тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1980, с.89-92.

11. Фильтрация воздуха в промышленном птицеводстве/ О ЧИМЭСХ. Науч.руков. Басов A.M., исполнитель Возмилов А.Г. Номер г.ос.рег. 849858. г.Челябинск, 1980. - 51с.

12. Фильтрация воздуха в промышленном птицеводстве / ЧИМЭСХ. Науч.руков. Басов A.M., исполнитель Возмилов А.Г. Номер гос.per. 028I6000I9. г.Челябинск, 1981. - 73 с.

13. Электрофильтрация воздуха в цехе инкубации // При аппаратов и средств ЭИТ в семеноводстве и птицеводстве: На ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983, с.38-50 (соавтор Ильинская З.Б.).

14. Фильтрация воздуха в животноводческих помещения/О ЧИМЭСХ. Науч.руков. Басов A.M., исполнитель Возмилов А.Г. Номер гос.per. 402830079361. г.Челябинск, 1982. - 51 с.

15. Фильтрация воздуха в выводной камере инкубатора / низация и электрификация сельского хозяйства, 1984, № 5, с (соавтор Ильинская З.Б.).

16. Электрофильтрация вентиляционного воздуха в промь ном птицеводстве // Электротехнология в решении Продоволы

программы СССР. Тез.докл. научно-практической конференции, Челябинск, 1984, с.32.

17. Обоснование использования электрофильтра с повышенным генерированием озона в процессе инкубации // Электротехнология в решении Продовольственной программы СССР. Тез. докл. научно-практической конференции. Челябинск, 1984, с.37 (соавтор Тайманов С.Т.).

18. A.c. II92755 (СССР). Выводной инкубатор /Басов A.M., Возмилов А.Г. и др. Опубл. Ш 1985, № 4.

19. Образование озона в коронном разряде // Использование электронно-ионной технологии: Науч.тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1985, с.86-92.

20. Очистка и обеззараживание вентиляционного воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве // Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве на основе электрифицированных процессов. Тез.докл. 14-15 июня, Челябинск, 1986,

с.

21. Высоковольтный источник для питания электрофильтров // Применение электромагнитных полей в процессах сельскохозяйственного производства: Сб. науч.тр. /ЧИМоСХ. Челябинск, 1986. с. (соавтор Тайманов С.Т.).

22. A.c. 39I7I23 (СССР). Инкубаторий (Возмилов А.Г., Тайманов С.Т. и др. Опубл. БИ, 1986, № 7.

23. Расчет эффективности электрофильтра при очистке воздуха от микроорганизмов, вредных газов и дурнопахнущих веществ // Электротехнологические методы и установки в сельскохозяйственном производстве: Сб.науч.тр./ЧИМЗСХ. Челябинск, 1989, с.21-28.

24. Очистка воздуха в животноводческих помещениях после применения аэрозолей // Электротехнологические методы и установки в сельскохозяйственном производстве: Сб.науч.тр./ЧИМЭСХ. Челябинск 1989, с.48-55.

25. A.c.1732889 (СССР).Выводной инкубатор /А.Г.Возмилов, Н.Д.Придыбайло и др. Опубл. БИ, 1990, №

26. Очистка воздуха в свиноводстве // Достижения науки и техники АПК 1991, № 2, с.23-25.

27. Эффективность очистки воздуха от искусственного аэрозоля системой электрификации // Ветеринария, 1991, № I, с.20-23.