автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Обезвреживание белковых выбросов при генерации теплоносителя в газомазутных вихревых топках

Введение

Основные обозначения

Глава I. Состояние проблемы. Постановка задач исследования.

1.1. Экологические проблемы предприятий по производству БВК

1.2. Пути решения проблемы!очистки выбросов сушильных установок БВК. Постановка задач исследования. II

Глава 2. Анализ параметров|работы высокофорсированных топочных устройств

2.1. Процессы в камерах сгорания с вихревой структурой потока

2.2. Процессы распиливания топлива.

2.3. Условия моделирования огневого обезвреживания.

Глава 3. Исследование вихревых бесфутеровочных топок для генерации тепла и обезвреживания белковой пыли.

3.1. Описание огневых стендов

3.2. Аэродинамические характеристики пламенных труб.

3.3. Тепловые характеристики пламенных труб

3.4. Оптимизация условий ввода топлива.

3.5. Влияние пережима на динамику параметров зоны обезвреживания

3.6. Балластирование зоны горения и устойчивость топочного процесса.

В целях ликвидации дефицита кормового белка планами XI пяти* летки и перспективой до 2000 года предусмотрены высокие (1,8 - 1,9 раза) темпы роста производства продукции микробиологической промышленности, в том числе белково-витамииного концентрата (БВК) из жидких парафинов нефти и природного газа. Однако увеличение объёмов производства сдерживается [I] отрицательным фактором биологического воздействия на людей микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, в частности белковой пыли выбросов сушильных установок. Длительный контроль запыленности атмосферы при эксплуатации абсорбционного метода очистки, не смотря на высокие показатели работы систем, свидетельствует о необходимости применения более радикальных методов, т.к. остаточный белок выбросов способен накапли -ваться и создавать в атмосфере населённых мест повышенную концентрацию. К наиболее эффективным методам в первую очередь следует отнести термоокислительный или более конкретно - огневой метод, экономически оправданный при утилизации тепла обезвреженного выброса, т.к. отработанный теплоноситель может быть использован в качестве окислителя топлива, а белковая пыль представляет собой высокореакционное топливо. Экономичное огневое обезвреживание всего потока выбросов не удается реализовать, в прямоточных технологических топках в связи с низкой устойчивостью их работы при высоких избытках воздуха. Комбинированная схема, включающая абсорбционную предочистку всего потока, систему рециркуляции и обезвреживания выброса (50$ потока) в топке, имеет повышенный расход топлива, компенсирующий тепло, снятое абсорбентом в трубе Вентури, и коррозию холодных пакетов рекуператора, активизированную агрессивной капельной влагой рециркулята. Кроме того, в ней не выдержано одно из основных условий гарантированного огневого обезвреживания, т.к. с пламенем контактирует не весь поток выброса, а лишь его треть. Остальное количество, из-за низкой устойчивости процесса горения, смешивается с дымовыми газами по тракту "топка-рекуператор". Проблема защиты воздушного бассейна в производстве ЕВК ставит актуальную задачу экономичного огневого обезвреживания всего потока выбросов сушильных установок.

Настоящая работа посвящена обоснованию принципов проектирования газомазутных вихревых топок для генерации тепла и обезвреживания всего потока пылегазовых выбросов сушильных установок произ -водства БВК, разработке и внедрению в народное хозяйство промышленных теплогенераторов.

В процессе исследований автором выполнено следующее:

1. Разработан способ огневого обезвреживания пылегазовых выбросов сушильных установок производства БВК. Теоретически и экспериментально обоснованы параметры обезвреживания без дополнительных энергозатрат при генерации теплоносителя.

2. Разработаны и исследованы выхревые бесфутеровочные топки для генерации тепла и обезвреживания белковой пыли с оценкой условий приближённого огневого моделирования.

3. Разработаны и исследованы высокоэффективные устройства для получения топливного аэрозоля и измерения его дисперсности, реализуемые в процессе создания бесфутеровочных теплогенераторов.

Работа выполнена автором в отделе печей химических производств ЛенНИИхиммаша и научно-исследовательском отделе НИКО средств герметизации Опытно-конструкторского бюро тонкого биологического машиностроения (ОКБ ТБМ). Экспериментальные исследования вихревых топок проводились на производственном объединении "Фосфорит", г.Кингисепп (сжигание сланцевого газа) и Киришском биохимическом заводе (сжигание мазута, огневое обезвреживание белковой пыли). Исследования процессов распиливания жидкости выполнялись на стенде ОКБ ТБМ, г.Кириши. На основании разработанных рекомендаций под руководством автора в ОКБ ТБМ выполнена рабочая документация и из гот о вл ено в 1983 году шесть образцов теплогенераторов различной мощности с использованием в качестве топлива природного газа, мазута и аб-газа производства БВК из природного газа. Институтом ЮжГипробио -синтез и его филиалами в г.Минске и г.Волгограде выполнена привязка теплогенераторов в системах сушильных установок заводов БВК.

Внедрение теплогенераторов на одном действующем заводе с тремя сушильными установками позволит получить гарантированный эффект не менее 66 тые.руб/год, значительно улучшить состояние воздушного бассейна, а также сократить капитальные и эксплуатационные затраты для вновь строящихся предприятий при сокращении санитарно-за-щитной зоны.

Все основные научно-технические положения, установленные автором при разработке данной темы, составляющие новизну и практическую ценность выносятся на защиту диссертации.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

- диаметр, радиус, длина, ширина щели, м; / С'<* £ - безразмерные величины: длина, интенсивность крутки,

Г ) / избыток воздуха, парциальное давление; Сс} Ь - расход: объёмный, массовый, топлива, м3/с, кг/с;

Р &Р - давление, перепад давлений, Па; р,[1

- коэффициент вязкости кинематической, динамической, р о м*ус, н'с/м ; ^32 " средний Заутеровский диаметр, мкм; \ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м град);

- плотность теплового потока, удельный расход тепла, Вт/м^, КДж/кг вл;

Т^ - температура, К, °С; у? - плотность, кг/м3; с[- влагосодержание, кг/кг; Ыохп- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м^ с); к/"- скорость, м/с; г - время, с; ^ - энтальпия, КДк/кг; Кв} Ои, - критерии Рейнольдса, Эйлера.

Индексы:

К - камера С - сопло; М - металл;

В - воздух; Л - излучение; Р - рабочий;

РС- расчётный; Э - экспериментальный;СУ- сушилка;

Т - топка; ПН-пневмотранспорт; выброс;

У - присадка; сечение; КР -критический;

СП -сепарация; ФР- форсунка; Ж - жидкость;

Ц - циклон; И - испарение; Г - горение;

ВХ- вход; ВЫХ- выход; ВЛ- влага;

О - нормальный, I - камера горения, 2 - камера дожига, холодный, II- пламенная труба, 21- пламенная труба исходный; 12- сопло; 22- сопло; у7- окружной; ср- средний; преб.-пребывание.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: МОДЕЛЕЙ 5 и 15 МВт