автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Совершенствование процессов и аппаратов сухого пылеулавливания аэродинамическими способами

На правахрукописи

АСМОЛОВА ЕКАТЕРИНА ВИТАЛЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ СУХОГО ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ (в производствах огнеупоров)

Специальность: 05.17.08 - Процессы и аппараты химических

технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов - 2004

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

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Красовицкий Юрий Владимирович. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Баранов Дмитрий Анатольевич;

доктор технических наук, профессор Долгунин Виктор Николаевич.

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов, (НИИОгаз), г. Москва

Защита состоится « ¿6"» ШОНл 2004 г. в « /У » час. на

заседании диссертационного совета Д 212.260.02 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392620 г. Тамбов, ул. Советская, 106.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 8 4» U/CU 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Выполненная работа направлена на совершенствование процессов и аппаратов сухого пылеулавливания аэродинамическими способами при производстве огнеупоров, что позволит обеспечить защиту окружающей среды от пылевых выбросов.

О ситуации в районе расположения огнеупорных заводов говорят следующие цифры: в России такими предприятиями ежегодно выбрасываются в атмосферу более 60 тыс. тонн твердой неорганической пыли. Сверхнормативный выброс -18 тыс. тонн. На территориях, примыкающих к огнеупорным заводам, годовой осадок пыли достигает 7 кг/м2, а размеры частиц пыли колеблются от 0,01 до 1,0 мкм, что представляет опасность для органов дыхания. Эти пылевые выбросы, весьма токсичные сами по себе, не остаются в атмосфере без изменений, образуя под действием солнечных лучей и озона новые, еще более токсичные соединения.

В связи с этим важной задачей является предупреждение загрязнения атмосферы промышленными пылевыми выбросами, что в значительной мере связано с совершенствованием аспирационных систем. Эксплуатация таких систем в огнеупорном производстве показала, что при неравномерном распределении пылегазо-вого потока по рабочему сечению газоходов и пылеуловителей расчетные показатели эффективности не достигаются. Поэтому совершенствование способов обеспечения равномерности распределения пылегазовых потоков при пылеулавливании актуально. Эти способы обеспечивают высокую и многостороннюю результативность при минимальных энергетических затратах.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом Минобразования России «Исследование закономерностей влияния содержания токсикантов в объектах производственной деятельности на окружающую среду» и планами бюджетных научно-исследовательских работ ВГТА на период 1999-2004 г.г.

Цель работы - повышение эффективности сухого пылеулавливания в производстве огнеупоров.

Задачи исследований потребовали комплексного решения следующих вопросов:

- анализа современных способов высокоэффективной аспирации и пылеулавливания из отходящих газов;

- исследования влияния степени неравномерности распределения скоростей пылега-зового потока на эффективность пылеулавливания;

- анализа и экспериментальной оценки способов и устройств для равномерной раздачи пылегазового потока по рабочему сечению трубопроводов и пылеуловителей;

- анализа коммерческих перспектив применения разработанных технических решений.

|>ОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ее*мм^ЯММн/

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложены и экспериментально подтверждены унифицированные функции единого типа, связывающие коэффициенты изменения проскока с коэффициентом Бус-синеска;

- при расчете зернистых слоев, используемых для аэродинамической стабилизации пылегазовых потоков, впервые комплексно учтены различные механизмы осаждения твердых частиц в поровых каналах и установлена доминирующая роль фактора турбулентной миграции;

- изучены кинетические закономерности фильтрования пылегазового потока зернистыми слоями при постепенном закупоривании поровых каналов слоя и предложены выражения в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования рабочих параметров этого процесса.

Практическая ценность диссертации состоит в разработке рекомендаций Семилукскому огнеупорному и Воронежскому керамическому заводам по внедрению аэродинамических способов повышения эффективности систем и аппаратов для улавливания пылей из отходящих технологических газов и аспирационных выбросов (пневмотранспорт глинозема из силосных башен в бункера - диффузоры с удлиненными разделительными стенками; аспирационные выбросы от пересыпных устройств, дозаторов, мешалок, шаровых и трубомельниц - распределительные решетки с переменным живым сечением; технологические газы после сушильных барабанов - зернистые фильтрующие слои; вращающихся и шахтных печей - диффузоры с укороченными разделительными стенками). Оригинальные конструктивные решения пылеуловителей (саморегенерирующийся фильтр-циклон и циклон-сепаратор) приняты к внедрению в эксплуатационной практике.

Отдельные разделы работы систематически используются в учебной практике кафедр «Процессы и аппараты химических и пищевых производств», «Промышленная энергетика», «Машины и аппараты пищевых производств» ВГТА (расчетная оценка степени неравномерности распределения пылегазового потока по рабочему сечению, идентификация процесса фильтрования с постепенным закупориванием пор, конструктивное оформление и расчет процесса регенерации зернистых слоев, оценка ресурса работы отдельных устройств для аэродинамической стабилизации потока).

Апробация работы. Результаты выполненных исследований доложены и обсуждены на: Международной научно-технической конференции «Газоочистка 98: Экология и технология», 14-21 ноября 1998 г., Хургада (Египет); Российско-датском научно-практическом семинаре «Технические меры снижения негативного влияния объектов промышленности и коммунального хозяйства на окружающую среду», 2-8 декабря 1999г., Копенгаген (Дания); Международной научно-технической конференции «Проблемы экополиса», 22-29 апреля 2000 г.,Флоренция (Италия); Российско-китайском научногдрактическом семинаре «Современная техника и технологии

машиностроительного комплекса: оборудование, материалы, экология производства и эксплуатации», 7-14 декабря 2000 г., Пекин (Китайская народная республика); IV Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Техника и технология экологически чистых производств» (ЮНЕСКО), 16-17 мая 2000 г. Москва; Международной научно-практической конференции «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты», 28-30 мая 2000 г., Пенза; шестых академических чтениях «Современные проблемы строительного материаловедения» (РААСН), 7-9 июня 2000 г., Иваново; научных чтениях «Белые ночи-2000» Международного экологического симпозиума «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия», 1-3 июня 2000 г., Санкт-Петербург; V Международной конференции «Инженерная защита окружающей среды», Москва 2003 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 38 работ общим объемом 99 страниц, в том числе получено 2 патента на изобретения.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 88 наименований и Приложений.

Общий объем работы 167 страниц, в том числе 39 рисунков, 19 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи исследований, научная новизна диссертации и положения, представляемые на защиту, практическая ценность и апробация полученных результатов.

В первой главе рассмотрены технологические особенности производства огнеупоров и характеристики аспирируемых пылегазовых выбросов. Выполнен анализ современных способов повышения эффективности аспирационных систем, основанный на исследовании структуры потока в газоходах, подводящих участках и рабочих сечениях пылеуловителей. Изучены существующие аэродинамические, технологические и энергосберегающие аспекты проблемы пылулавливания. Дана оценка онко-экологической ситуации в районах расположения огнеупорных производств. Получен представительный банк информационных, расчетных, конструктивных и методических данных в широком диапазоне изменения физико-химических параметров пылегазовых потоков. Показаны экономические преимущества аэродинамического усовершенствования аспирационных систем. Сформулированы основные направления работы.

Во второй главе разработаны условия проведения экспериментальных исследований, связанных с пневмометрическими и специальными аэродинамическими измерениями, определением массовой концентрации дисперсной фазы в пылегазо-вом потоке, анализом дисперсного состава пылей. Эксперименты проведены на ла-

бораторных и опытно-промышленных установках Семилукского огнеупорного завода (СОЗ) по приведенным в работе методикам.

Для проведения дисперсного анализа пыли использованы в различном сочетании традиционные и квазивиртуальные импакторы НИИОгаза, группы циклонных сепараторов С.С. Янковского и микроскопический метод, применявшийся эпизодически для качественной оценки дисперсного состава пылей. Результаты измерений использованы для оценки общей и фракционной эффективностей пылеуловителей.

Общие пневмометрические измерения использованы в работе для определения расхода пылегазового потока и анализа полей скоростей. При этом значения коэффициента Буссинеска Мк, характеризующего степень неравномерности распределения потока по рабочему сечению, рассчитывались по формулам для круглого сечения

для прямоугольной формы сечения

где - локальная и средняя по рабочему сечению скорости, - радиус сече-

ния, - ширина сечения прямоугольной формы, - расстояние данной точки от начала координат.

Среднее значение коэффициента определялось по формуле:

где (М к ), - коэффициент количества движения в ¡-ом сечении, п - число сечений.

Значения Мк в формулах (1), (2) в работе определялись экспериментально и рассчитывались методом графического интегрирования.

В третьей главе представлены результаты анализа аэродинамических условий процесса сухого пылеулавливания в аспирационных системах.

Конечной целью экспериментальных исследований по оценке значений Мк являлся анализ зависимости коэффициента проскока По найденным зна-

чениям определяли расчетные величины общего и фракционного коэффициентов изменения проскока - причем для массовой и счетной концентраций при фильтровании чрез зернистые слои расчет осуществляли соответственно по формулам

К; = Мкехр[Всок(Мк-1)], (4)

(К:)ф=(Ка)ф/(Ка)фМк.,, (5)

\|=1 1»1 ) \|-1 1.1 /Мк«1

(К'ж)ф =кф/(кф)Мк., =(н;/к,)/(^;/н1)Мке|, (?)

где В - константа, характеризующая процесс; N. - счетная концентрация 1-й фракции перед образцом; - счетные концентрации Ьой фракции после образца при неравномерном и равномерном поле скоростей соответственно.

Полученные зависимости к'и = Г(МК) и (К'„)ф = ф(Мк) Для образцов из пористых нержавеющих сталей ПНС-5 и ПНС-30 (рис. 1) свидетельствуют о существенном влиянии на значения К^ и (К'„,)ф даже небольшой неравномерности поля

скоростей (Мк<1,20).

Рис. 1. Зависимости К^ = Г(МК) и (К'„)ф = ф(Мк):

1,2-расчет- К',,, по массовой концентрации (\у,=МО'2, МО"1 м/с); 3-эксперимент

К^, по счетной концентрации (и^ЫО'1 м/с; ПНС-5); 4-10-эксперимент- (К'ж)ф по счетной

концентрации (уу^ЫО"1 м/с) и размерах частиц пыли, мкм: ПНС-5 (4 - 0,4; 5 - 0,5; 6 - 0,6; 7 -0,8); ПНС-30 (8-0,8;9-1,0; 10-2,0)

Семейство кривых, представленное на рис. 1, отражает один и тот же процесс при различных сочетаниях входных параметров и механизмов, влияющих на величину коэффициентов (К'№)ф и К',,. Оценка этих кривых, позволившая предположить их логарифмический характер, и обработка экспериментальных данных подтвердили уравнения регрессии, приведенные в работе. Полученные семейства кривых поддаются унифицированному описанию функциями единого типа с законо-

мерным изменением коэффициентов от одной кривой к другой с хорошо прослеживаемой зависимостью этих коэффициентов от параметра tyüy

Зависимости M|c=f(H/D) для образцов с различными коэффициентами гидравлического сопротивления представленные на рис. 2, свидетельствуют о снижении значений с увеличением симплекса H/D и значения

Рис. 2. Зависимость Мк=ДНЛ)) для образцов при значениях I - 655(ПНС-5); 2 - 488(ФНС-5); 3 - 414(ПНС-30)

Полученные результаты позволили перейти к анализу, выбору и экспериментальной оценке устройств для равномерного распределения пылегазового потока. На рис. 3 представлен экспериментально исследованный нами кольцевой диффузор, установленный перед циклоном ЦН-15 в аспирационной линии от щековой дробилки (цех №2, СОЗ), что позволило снизить значения Мк (от 1,94 до 1,14). При этом эффективность циклона возросла на 14 %.

Рис. 3. Схема кольцевого диффузора перед циклоном ЦН -15 при

Ро. Рк - площади сечения на входе в пылеуловитель и в его рабочей зоне

В качестве перспективных устройств, обеспечивающих выравнивание реального пылегазового потока непосредственно в производственных условиях СОЗ изучены плоские решетки и укороченные разделительные стенки (система вытяжной аспирации трубомельницы, цех №1; пересыпные устройства в отделении пневмотрамбовки, цех №2; аспирация от шаровой мельницы, цех №3 и от шахтной печи, цех №5). При исследовании фильтров с горизонтальным зернистым слоем для устранения устойчивых локальный неравномерностей впервые предусмотрены распределительные перегородки с переменным по высоте живым сечением, что позволило существенно снизить Мк (от 2,65 до 1,29).

Установлено также, что распределительные устройства в аспирационных системах перед пылеуловителем должны быть использованы при значении

В работе приведены результаты расчета и основные параметры рекомендуемых укороченных разделительных стенок диффузоров для фильтров-циклонов типа ФЦЗ, а также различные способы улучшения распределения потоков в коротких диффузорах (рис. 4).

Рис. 4. Различные способы улучшения распределения потоков в коротких диффузорах: а- удлиненные разделительные стенки; б - укороченные разделительные стенки

В четвертой главе в качестве альтернативного и многоцелевого решения проблемы рассмотрено применение зернистых фильтровальных слоев, способствующих выравниванию скоростей пылегазового потока и обеспечивающих одновременно высокую эффективность пылеулавливания, а при соответствующем подборе гранул слоя - утилизацию уловленной пыли.

При фильтровании промышленных пылей зернистыми слоями возникает раннее качественное изменение режима движения и турбулентный режим наступает при критическом значении числа Re, намного меньшем, чем для гомогенного потока. Выполненная нами обработка опубликованных экспериментальных данных по-

(

называет, что для зернистых слоев из сферических и несферических гранул 0,5<Яе211.

Установлено, что турбулизация потока в поровых каналах приводит к тому, что размер улавливаемых частиц оказывается намного меньше минимального размера поры и определяется совместным действием различных механизмов: инерционным осаждением, зацеплением, седиментацией, диффузией, турбулентной миграцией и негидродинамическими факторами. В работе получены выражения для расчета коэффициентов проскока при инерционном осаждении зацеплении седиментации диффузии и турбулентной миграции , позволяющие рассчитать общую величину проскока пыли и оценить возможности зернистого слоя в качестве выравнивающего поток устройства. Предложены зависимости:

К,=ехр[-9трН.ч//л/з^'-015с1,(1 + 2Ь/с11)2], (Ю)

Кв = ехр[-2НОф3-3"6 • ш2/3-0,5с!,Н2/:,(1 + 2Ь/с13)5/3], (11)

где тр — продолжительность релаксации; Ь - расстояние между соседними элементами фильтрующего слоя; Н - толщина слоя; Эф - коэффициент диффузии; V/ - скорость фильтрования; <1Ч - размер частицы; 4, - размер зерна слоя; у - поправочный коэффициент; - скорость осаждения частиц за счет турбулентной миграции; - время пребывания частиц в поровом канале.

Тогда

Результаты эксперимента подтверждают значение рассчитанного по

формуле (13).

В работе установлено, что механизм турбулентной миграции открывает возможность интенсификации процесса при создании глубинных скоростных зернистых слоев, работающих при высоких удельных газовых нагрузках и относительно небольшом перепаде давлений.

Учитывая, что в качестве аэродинамического стабилизатора зернистый слой работает обычно в режиме с постепенным закупориванием пор, для анализа процесса использовали модель Гагена-Пуазейля и зависимость изменения проскока К„, от времени фильтрования т в виде

= К„ ехр(-шт) , (14)

где Кн - проскок в начальный момент фильтрования; Ш — коэффициент пропорциональности.

Тогда при \у=сопб1 и непрерывно возрастающем перепаде давлений АР на зернистом слое получим

ДР = {дР^-(хя/я1)^В/Ка)'/г[т-(К1,/т)(1-е-"')]}"2 > (15)

где х„ - объемная концентрация дисперсной фазы в пылегазовом потоке перед слоем, I - длина порового канала, В = я/8ц!; И„ - число поровых каналов на 1 м2 поверхности слоя. Используя дополнительные обозначения а = (1/АР„)1/2 и С = (хн/я1)-^В/Ип),/\ где л, =-wK.il-ехр(-шт)]/азш .имеем

АР = {А - с[т - (Кк /ш)(1 -е""")]! 2 . (16)

При К„=0 зависимость (16) принимает вид

ДР = 1/(А-С-т)\ (17)

Уравнение (17) в координатах х—^(1/ДРв>,/2-(1/АР),/г] - прямая линия,

проходящая через начало координат и наклоненная к горизонтальной оси под углом, тангенс которой равен С.

На рис. 5 представлены полученные нами на реальных пылегазовых потоках зависимости £(1/ДРн)"2-(1/ДР)"2] = Г(1:). Фильтрующий слой - кварцевый

песок фракции 1-3 мм, высота слоя - (4-10М-ИГ1) м.

Си <1

/ /

А

/ У Г ' / /

/ f у

Т, МИН

Рис. 5. Зависимости j|(l/ÄP>)l/,-(l/AP)l/,J = f(T) при фильтровании

реальных пылегазовых потоков: 1 - пыль электрокорунда от трубной мельницы (dm = 2,5 • КГ* м; Ige = 0,30; z„ = 1,6 г/нм3); 2-пыль шамотная (d„ =5,6-КГ* м; »g<x = 0,46;г„ = 1,24 г/нм5); 3 - пыль глинозема (dm = 14,5-Ю"4 м; Ige = 0,28; z„ = 0,75 г/нм5)

Полученные результаты удовлетворительно описываются уравнением (17), что идентифицирует процесс фильтрования с постепенным закупориванием поро-вых каналов зернистого слоя. Зависимости (15) и (17) позволяют прогнозировать рабочие параметры зернистого слоя (ДР и т) и рассчитать общий ресурс его работы до некоторого заранее заданного значения

Важным элементом аэродинамической стабилизации пылегазового потока является характер расположения зернистого фильтрующего слоя. При этом вертикальное расположение слоя между наклонными жалюзи с непрерывным или периодическим движением слоя вниз под действием гравитационных сил имеет ряд энергосберегающих, конструктивных и технологических преимуществ: отсутствие блока регенерации, снижение значения ДР, возможность утилизации уловленной пыли. Полученные в работе зависимости ДР=Дх) и Э=ф(т) при вертикальном расположении слоя, приведенные на рис.6, подтверждают стабильные характеристики процесса фильтрования.

Анализ способов регенерации зернистых слоев, детально исследованный в работе, позволяет отдать предпочтение обратной продувке при вертикальном расположении слоя с его частичным (12- 16 % масс.) удалением снизу при горизонтальном движении пылегазового потока.

В пятой главе рассмотрены инженерные, экономические аспекты работы и приведены конкретные рекомендации по повышению эффективности и рентабель-

ности пылеулавливания в аспирационных системах на основе применения разработанных аэродинамических способов: для вихревых, инерционных и циклонных аппаратов предложены разделительные стенки и распределительные решетки; составлены специальные таблицы, отражающие результаты внедрения разработанных рекомендаций и позволяющие выбрать наиболее удачные в аэродинамическом плане эффективные сухие пылеуловители; выполнен сравнительный анализ технических и экономических параметров различных пылеуловителей, позволяющий оценить коммерческие перспективы использования результатов работы.

В диссертации приведен расчет экономического эффекта от внедрения результатов работы на Семилукском огнеупорном заводе в цехе №1 (14509 руб в ценах на 01.05.2004 г.).

Приложения содержат материалы, подтверждающие актуальность и внедрение полученных результатов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Определены и научно обоснованны аэродинамические способы повышения эффективности сухого пылеулавливания, утилизацию уловленной пыли и экономический эффект. Для решения этой проблемы в работе приведен банк информационных, расчетных, конструктивных, эксплуатационных и методических данных в широком диапазоне изменения физико-химических параметров пылегазовых потоков.

2. Предложены и экспериментально подтверждены унифицированные функции единого типа, связывающие коэффициенты изменения проскока с коэффициентом Буссинеска.

' 3. Предложены и экспериментально проверены выравнивающие и распределительные устройства для пылегазового потока, проходящего через рабочие сечения пылеуловителей различных типов.

4. При расчете зернистых слоев, используемых для аэродинамической стабилизации пылегазовых потоков, впервые комплексно учтены различные механизмы осаждения твердых частиц в поровых каналах и установлена доминирующая роль турбулентной миграции, что позволило сформулировать рекомендации по созданию скоростных зернистых фильтров для аэродинамической стабилизации потоков.

5. Изучены кинетические закономерности фильтрования пылегазового потока зернистыми слоями при постепенном закупоривании поровых каналов слоя и предложены выражения в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования рабочих параметров этого процесса.

6. Изучены различные способы и технические параметры условий регенерации вертикальных зернистых насыпных слоев и впервые рекомендовано сочетание обратной продувки слоя с его частичным удалением из аппарата, что обеспечивает устойчивый аэродинамический режим и высокую эффективность при фильтровании пылегазовых потоков.

7. Сформулированы инженерные рекомендации по использованию аэродинамических способов повышения эффективности сухих пылеуловителей, которые целесообразно использовать на Семилукском огнеупорном и Воронежском керамическом заводах, Воронежском заводе синтетического каучука и в проектных организациях, работающих в области теплоэнергетики, вентиляции и кондиционирования воздуха. '

8. Предложены и защищены патентами Российской Федерации «Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли» (№2220784, опубл. 10 января 2004 г., Бюл. № 15), «Циклон-сепаратор» (№2003105321/15, опубл. 27.03.04, Бюл. № 9), разработка которых была основана на результатах проведенных исследований.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Б - диаметр аппарата, м; <1э - диаметр зерна слоя, м; <1, - диаметр частицы пыли, м; <1, - эквивалентный диаметр поровых каналов слоя, м; ¡¡^ - средний медианный диаметр частиц

пыли, м; II - расстояние от входа потока до исследуемого сечения, м; ^ст, - отклонение логарифма диаметра от их среднего значения; т — коэффициент пропорциональности; ДР — гидравлическое сопротивление слоя, Па; Э - эффективность пылеунавливания, %; у - поправочный коэффициент;,, - концентрация пыли на входе в аппарат, кг/нм3,

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Новый подход к проблеме энергосберегающего сухого пылеулавливания при производстве строительных материалов в крупном промышленном регионе / Ю.В. Красовицкий, В.В. Батищев, Е.В. Архангельская, Е.В. Асмолова, В.Г. Иванова, А.С. Бондарев, С.Д. Михалькова // Строительные материалы. - 2004. - № 4. -С. 2-9.

2. Красовицкий Ю.В. Перспективы и особенности применения зернистых фильтров для технологической очистки газов и утилизации пыли / Ю.В. Красовицкий, В.Я. Лыпша, Е.В. Стрелкова// Тез. докл. науч.-практ. конф. «Очистка газовых выбросов пром. предприятий». - Тольятти, 1990. - 60-62 с.

3. Состояние и перспективы применения зернистых фильтров для разделения аэрозолей с твердой дисперсной фазой / Ю.В. Красовицкий, В.Я. Лыгина, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Стрелкова// Тез. докл. III Всесоюзной конференции «Гидромеханические процессы разделения гетерогенных систем». - Тамбов, 1991. - С. 56.

4. Зернистые фильтры для экологически чистых производств строительных материалов / Ю.В. Красовицкий, В.Я. Лыгина, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Всесоюз. конф. «Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии».-Белгород, 1991.-Ч. 3. -С. 68.

5. Оптимизация аэродинамических параметров при конструировании зернистых фильтров для разделения газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой / Ю.В. Красовицкий, В.Н. Пахотин, НЛО. Красовицкая, Е.В. Стрелкова // Тез. докл. Ш Всесоюзной конференции «Гидромеханические процессы разделения гетерогенных систем». - Тамбов, 1991. - С. 57.

6. Красовицкий Ю.В. Экономические перспективы внедрения высокоэффективного фильтра из пористого металла для обеспыливания техносферы при обслуживании автомобилей в стационарных условиях / Ю.В. Красовицкий, М.В. Цымба-лкж, Е.В. Асмолова // 2 науч.-техн. семинар «Город и автомобиль». / ВИМИ. - М, 1998.-С. 40.

7. Красовицкий Ю.В. Новое перспективное решение системы пылеулавливания при проведении лакокрасочных работ на станциях технического обслуживания автомобилей / Ю.В. Красовицкий, М.В. Цымбалюк, Е.В. Асмолова // 2 науч.-техн. семинар «Город и автомобиль». / ВИМИ. - М., 1998. - С. 41.

8. Интенсификация пылеулавливания в зернистых слоях / В.А. Горемыкин, СЮ. Панов, Е.А. Шипилова, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. и пр. раб. научно-техн. конф. «Газоочистка-98: Экология и технология», Хургада, Египет, 14-21 фев. 98. - М, 1998. - С. 18-19.

9. Фильтр из пористого металла для систем кондиционирования / В.И. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В; Красовицкий, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Тез. докл. и пр. раб. научно-техн. конф. «Газоочистка-98: Экология и технология», Хургада, Египет, 14-21 фев. 98.-М., 1998.-С. 16-17.

10. Аэродинамические аспекты сухого энергосберегающего пылеулавливания в производстве огнеупоров / В.И. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Рос.-датск науч. -практ. сем. «Технические меры снижения негативного влияния объектов промышленности и коммунального хозяйства на окружающую среду», Дания, Копенгаген, 2-8 дек. 1999.-М., 1999. - С. 12-14.

11. Анализ кинетических закономерностей фильтрования промышленных пы-легазовых потоков / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Рос.-датск науч. -практ. сем. «Технические меры снижения негативного влияния объектов промышленности и коммунального хозяйства на окружающую среду», Дания, Копенгаген, 2-8 дек. 1999.-М., 1999. -С. 7-12,

12. Сухое энергосберегающее пылеулавливание в производстве огнеупоров. Актуальность, проблемы и задачи исследования / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Рос.-датск науч. -практ. сем. «Технические меры снижения негативного влияния объектов промышленности и коммунального хозяйства на окружающую среду», Дания, Копенгаген, 2-8 дек. 1999.-М., 1999. -С. 22-23.

13. Экспериментально-статистические способы и методология при оценке эффективности сухих пылеуловителей / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, НЛО. Красовиц-

кая, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Рос.-датск науч. -практ. сем. «Технические меры снижения негативного влияния объектов промышленности и коммунального хозяйства на окружающую среду», Дания, Копенгаген, 2-8 дек. 1999.-М., 1999. - -С. 1415.

14. Обеспыливание промышленных выбросов зернистыми слоями / Н.М. Ан-жеуров, В.И. Энтин, Е.А Шипилова, Р.В. Долбилин, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова, Е.В. Архангельская // Материалы докл. Междунар. эколог, симп. МАНЭБ «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия»: Науч. чтения «Белые ночи». - Спб, 2000. - С. 131-133.

15. Анализ влияния гидравлического сопротивления фильтрующих слоев на процесс разделения аэрозолей / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова, Е.А. Шипилова, Н.Ю. Красовицкая // Материалы 6 академ. чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения». - Иваново-Плес, 2000. - С. 29-30.

16. Контроль за загрязнением окружающей среды от пылевых выбросов / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.А Шипилова, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Матриалы 6 академ. чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения». — Иваново-Плес, 2000. - С. 31-32.

17. Надежность и долговечность зернистых фильтров / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.А. Шипилова, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Материалы 6 академ. чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения». - Иваново-Плес, 2000. - С. 33-35.

18. Обеспыливание воздушной среды в «чистых комнатах» производственных помещений / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.А. Шипилова, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова// Материалы 6 академ. чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения». - Иваново-Плес, 2000. - С. 36-39.

19. Сравнительный анализ фильтровальных пористых перегородок / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.А. Шипилова, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Материалы 6 академ. чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения». - Иваново-Плес, 2000. - С. 40-41.

20. Улавливание и утилизация пыли в аспирационных системах / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.А. Шипилова, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Материалы 6 академ. чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения». - Иваново-Плес, 2000. - С. 29-30.

21. Анализ влияния механизмов осаждения на процесс фильтрации аэрозолей / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Е.А. Шипилова, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Сб. материалов Междунар. науч. - практ. конф. «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты». - Пенза, 2000. - С. 8-10.

22. Обеспыливание аспирационных выбросов зернистыми слоями в городских условиях / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, ЕА Шипилова, Ю.В. Красовицкий, Е.В.

Асмолова // Тез. докл. IV Междунар. симп. молодых ученых, аспирантов и студентов «Техника и технологии экологически чистых производств». - М, 2000. - С. 7-8.

23. Миграция вентиляционных выбросов в атмосфере / Н.М. Аижеуров, В.И. Энтин, Е.В. Асмолова, Р.В. Долбилин, Ю.В. Красовицкий // Тез. докл. и прогр. науч. - техн. конф. «Проблемы экополиса», Италия, Флоренция, 22-29 апр. 2000. - М, 2000. - С. 20-23.

24. Оценка неравномерности распределения пылегазового потока по рабочему сечению пылеуловителей / Н.М. Анжеуров, Е.В. Асмолова, Р.В. Долбилин, Ю.В. Красовицкий // Тез. докл. и прогр. науч. - техн. конф. «Проблемы экополиса», Италия, Флоренция, 22-29 апр. 2000. - М., 2000. - С.29-33.

25. Новый способ обеспыливания производственных помещений / Н.М. Апже-уров, В.И. Энгин, Е.А. Шипилова, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова, Р.В. Долбилин, НЛО. Красовицкая // Материалы докл. Междунар. эколог, симп. МАНЭБ «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия». Науч. чтения «Белые ночи». - Спб., 2000. - С. 128-130.

26. Анализ современного состояния теории процесса фильтрования аэрозолей (применительно к практике инженерных расчетов) / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин , Е.А Шипнлова, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Сб. материалов Междунар. науч. - практ. конф. «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты». - Пенза, 2000. - С. 6-8.

27. Вращающиеся зернистые фильтры - пылеуловители. Достоинства, конструктивные особенности, расчет и применение / СВ. Энтнн, Н.М. Апжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Междунар. конф. и V Междунар. симп. молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерная защита окружающей среды», Москва, 16-18 мая 2001.-М., 2001.-С. 295-297.

28. Аэродинамические способы повышения эффективности при сухом пылеулавливании. Расчет и выбор специальных устройств / СВ. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Междуиар. конф. и V Междунзр. симп. молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерная защита окружающей среды», Москва, 16-18 мая 2001. - М., 2001. - С.293-295.

29. Новые концептуальные подходы к сухому пылеулавливанию / СВ. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Мсждупар. конф. и V Междунар. спмп. молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерная защита окружающей среды», Москва, 16-18 мая 2001. - М., 2001.-С. 297-299.

30. Прогнозирование фракционной эффективности зернистых слоев при фильтровании полидисперсных аэрозолей / СВ. Энтнн, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Тез. докл. Междунар. конф. и V Междунар. симп. молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерная защита окружающей средьр>, Москва, 16-18 мая 2001. - М., 2001. -С 297-299.

31. Проблемы промышленной экологии при пылеулавливании в производстве огнеупоров / Н.М. Анжеуров, С В. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Материалы науч. чтений «Стратегия выхода из глобального экологического кризиса». -Спб.:МАНЭБ,2001.-С. 100-101.

32. Социально-экономическая эффективность решения экологических проблем по защите воздушного бассейна от пылевых выбросов / С В. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Материалы науч. чтений «Стратегия выхода из глобального экологического кризиса». - Спб.: МАНЭБ, 2001. - С. 102-103.

33. Новая концепция организации сухого энергосберегающего пылеулавливания в производстве огнеупоров и строительных материалов / СВ. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // «Модернизация существующих и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности»: Сб. науч. трУ Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2001. - С. 101-103.

34. Определение оптимальной гидродинамической области фильтрования высокодисперсных аэрозолей лазерной и фотоэлектрической спектрометрией / СВ. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // «Модернизация существующих и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности»: Сб. науч. тр./ Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2001. - С 101.

35. Новые концептуальные подходы к сухому пылеулавливанию / СВ. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова; Воронеж, гос. технол. акад. // Вестник ВГТА. 2001. - № 6. - С. 44-48.

36. Саморегенерирующийся пылеуловитель / А.В. Логинов, Е.В. Асмолова, СВ. Энтин, Л.И. Щеглова, А.П. Зотов, М.И. Слюсарев // Тез. докл. V Междунар. конф. «Инженерная защита окружающей среды». -М., 2003.-С. 109-110.

37. Пат. 2220784 РФ, МПК7 В04С9/00, В01Д36/00, 50/00. Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли / Е.В. Асмолова, А.П. Зотов, Ю.В. Красовицкий, А.В. Логинов, М.И. Слюсарев, Л.И. Щеглова, Е.А. Шипилова (РФ). -№ 2003105320/15; Заявлено 26.02.03; Опубл. 10.01.04, Бюл. № 15.

38. Циклон-сепаратор / Е.В. Асмолова, А.П. Зотов, Ю.В. Красовицкий, А.В. Логинов, М.И. Слюсарев, Л.И. Щеглова, Е.А. Шипилова (РФ). - №2003105321/15; Заявлено 26.02.03; решение о выдаче патента на изобретение от 15.12.03.

Подписано в печать2£ .О5.200У Формат 60x84 1/16.Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Ризография Усл. печ.л.У}0. Тираж 100экз. Заказ

Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА) Участок оперативной полиграфии ВГТА Адрес академии и участка оперативной полиграфии 394017, г. Воронеж, пр. Революции, 19

- 14176

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ И СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АСПИРАЦИОННЫХ СИСТЕМ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОГНЕУПОРОВ.

1.1. Технологические особенности производства огнеупоров и характеристика аспирируемых пылегазовых выбросов.

1.2. Анализ современных способов повышения эффективности аспирационных систем. Аэродинамические, технологические и энергосберегающие аспекты проблемы.

1.3. Токсикологическое воздействие пыли и онкологический мониторинг.

1.4. Экономические преимущества совершенствования аспирационных систем.

1.5. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

ПЫЛЕГАЗОВЫХ И ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ.

2.1. Определение массовой концентрации пыли в пылегазовых потоках.

2.2. Анализ дисперсности пыли в аспирационных коммуникациях.

2.3. Пневмометрические измерения, анализ безразмерных скоростных полей и оценка степени их неравномерности.

2.4. Оценка общей и фракционной эффективностей пылеулавливания в аспирационных системах.

2.5. Анализ ошибок измерений и их оценка при проведении экспериментов.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ

СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ В АСПИРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОГНЕУПОРОВ.

3.1. Экспериментальная оценка влияния коэффициента Бус-синеска на эффективность пылеулавливания в аспирационных системах.

3.2. Анализ, расчет и экспериментальная оценка некоторых устройств для равномерного распределения пылегазового потока в пылеуловителях аспирационных систем.

3.3. Особенности аэродинамического расчета пылеуловителей.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ АЛЬТЕРНАТИВНОГО РЕШЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫХ СЛОЕВ ПРИ г ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИИ В АСПИРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ.

4.1. Особенности аэродинамики и механизмы фильтрования пылегазовых потоков зернистыми слоями.

4.2. Анализ кинетики фильтрования пылегазовых потоков зернистыми слоями. Обсуждение результатов экспериментов.

4.3. Экспериментальные исследования способов регенерации зернистых слоев.

ГЛАВА 5. ИНЖЕНЕРНЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ В АСПИРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОГНЕУПОРОВ.

5.1. Инженерные рекомендации по повышению эффективности пылеулавливания в аспирационных системах.

5.2. Оригинальные конструктивные решения.

5.3. Экономические преимущества защиты техносферы при использовании разработанных аэродинамических способов повышения эффективности пылеуловителей.

5.4. Коммерческие перспективы применения результатов работы.

Выполненная работа направлена на совершенствование процессов и аппаратов сухого пылеулавливания аэродинамическими способами при производстве огнеупоров, что позволит обеспечить защиту окружающей среды от пылевых выбросов.

Актуальность темы.

О напряженности ситуации в районе расположения огнеупорных заводов говорят такие цифры: в России предприятиями по производству огнеупоров ежегодно выбрасываются в атмосферу более 60 тыс. тонн твердой неорганической пыли. Сверхнормативный выброс - 18 тыс. тонн. На территориях, примыкающих к огнеупорным заводам, годовой осадок пыли достигает 7 кг/м2, а размеры частиц пыли колеблются от 0,01 до 10 мкм, что представляет наибольшую опасность для органов дыхания. Эти пылевые выбросы, весьма токсичные сами по себе, не остаются в атмосфере без изменений, под действием солнечных лучей и озона образуют новые, еще более токсичные соединения. При этом атмосферная турбулентность и ветер не успевают удалять из воздушного бассейна предприятий постоянно растущие в связи с интенсификацией производства пылевые выбросы.

В связи с этим важной задачей является предупреждение загрязнения атмосферы промышленными пылевыми выбросами, что в значительной мере связано с совершенствованием аспирационных систем [51].

Эксплуатация таких систем в огнеупорном производстве показала, что при неравномерном распределении пылегазового потока по рабочему сечению газоходов и пылеуловителей или при неравномерном распределении этого потока по отдельным пылеуловителям, расчетные показатели эффективности не достигаются, что приводит к увеличению токсичных выбросов в атмосферу и потере дефицитного сырья, а иногда неравномерное распределение пылегазового потока является причиной аварийной ситуации, ухудшая технологические показатели систем пылеулавливания.

Поэтому разработка аэродинамических способов повышения эффективности аспирационных систем достаточно актуальна. Эти способы, обеспечивая высокую и многостороннюю результативность, требуют минимальных затрат на свою реализацию.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом Минобразования России «Исследование закономерностей влияния содержания токсикантов в объектах производственной деятельности на окружающую среду» и планами бюджетных научно-исследовательских работ ВГТА на период 1999- 2004 г.г.

Цель работы — повышение эффективности сухого пылеулавливания в производстве огнеупоров. Эта цель достигается комплексным решением следующих задач: анализом современных способов высокоэффективной аспирации и пылеулавливания из отходящих газов; исследованием влияния степени неравномерности распределения скоростей пылегазового потока на эффективность пылеулавливания; анализом и экспериментальной оценкой способов и устройств для равномерной раздачи пылегазового потока по рабочему сечению аспирационных трубопроводов и пылеуловителей; анализом экономических аспектов применения разработанных технических решений.

Методы исследования и достоверность результатов основаны на совместном использовании классических закономерностей механики аэрозолей, теории фильтрования и аэрогидродинамики пылегазовых потоков, разработанных Н.А.Фуксом, И.В.Петряновым-Соколовым, Е.П.Медниковым, В.А.Жужиковым, Т.А.Малиновской, И.Е.Идельчиком, Ю.В.Красовицким, А.Ю.Вальдбергом, которые в сочетании с известными работами Г.М.Гордона, И.А.Пейсахова, П.А.Коузова и привлечением экспериментально-статистических методов анализа обеспечили получение представительных и устойчиво воспроизводимых результатов.

Эксперименты проведены на лабораторных, опытно-промышленных и промышленных установках по общепринятым и достаточно апробированным методикам НИИОГАЗ, ГИНЦВЕТМЕТ и НИФХИ им. Л.Я.Карпова, что обеспечило получение достаточно представительных и воспроизводимых данных. При этом максимальное расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований составляет 12*16 % с доверительной вероятностью

0.95.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложены и экспериментально подтверждены унифицированные функции единого типа, связывающие коэффициенты изменения проскока с коэффициентом Буссинеска;

- при расчете зернистых слоев, используемых для аэродинамической стабилизации пылегазовых потоков, впервые комплексно учтены различные механизмы осаждения твердых частиц в поровых каналах и установлена доминирующая роль фактора турбулентной миграции;

- изучены кинетические закономерности фильтрования пылегазового потока зернистыми слоями при постепенном закупоривании поровых каналов слоя и предложены выражения в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования рабочих параметров этого процесса.

На защиту выносятся:

1. Унифицированные функции единого типа, связывающие коэффициенты изменения проскока с коэффициентом Буссинеска.

2. Оценка совместного влияния различных гидродинамических механизмов фильтрования в зернистых слоях.

3. Выравнивающие и распределительные устройства для пылегазового потока, проходящего через рабочие сечения пылеуловителей различных типов.

4. Кинетические закономерности фильтрования пылегазовых потоков зернистыми слоями при постепенном закупоривании поровых каналов слоя и математические зависимости в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования рабочих параметров этого процесса.

5. Комбинированный способ регенерации зернистых слоев, состоящий в сочетании обратной продувки и частичного удаления слоя (12 - 16 % масс.) и рекомендуемые параметры этого процесса.

6. Инженерные рекомендации по применению разработанных аэродинамических способов повышения эффективности сухих пылеуловителей.

7. Оригинальные, защищенные патентами РФ, конструктивные решения пылеуловителей, обеспечивающие стабильные аэродинамические условия и высокую эффективность пылеулавливания в аспирационных системах при производстве огнеупоров.

Практическая ценность диссертации состоит в разработке рекомендаций Семилукскому огнеупорному и Воронежскому керамическому заводам по внедрению аэродинамических способов повышения эффективности систем и аппаратов для улавливания пыл ей из отходящих технологических газов и аспирационных выбросов (пневмотранспорт глинозема из силосных башен в бункера - диффузоры с удлиненными разделительными стенками; аспираци-онные выбросы от пересыпных устройств, дозаторов, мешалок, шаровых и трубомельниц - распределительные решетки с переменным живым сечением; технологические газы после сушильных барабанов - зернистые фильтрующие слои; вращающихся и шахтных печей - диффузоры с укороченными разделительными стенками). Оригинальные конструктивные решения пылеуловителей (саморегенерирующийся фильтр-циклон и циклон-сепаратор) приняты к внедрению в эксплуатационной практике.

Отдельные разделы работы систематически используются в учебной практике кафедр «Процессы и аппараты химических и пищевых производств», «Промышленная энергетика», «Машины и аппараты пищевых производств» ВГТА (расчетная оценка степени неравномерности распределения пылегазово-го потока по рабочему сечению, идентификация процесса фильтрования с постепенным закупориванием пор, конструктивное оформление и расчет процесса регенерации зернистых слоев, оценка ресурса работы отдельных устройств для аэродинамической стабилизации потока).

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены наг

- Международной научно-технической конференции «Газоочистка 98: Экология и технология», Хургада (Египет) 14-21 ноября 1998 г.;

- Российско-датском научно-практическом семинаре «Технические меры снижения негативного влияния объектов промышленности и коммунального хозяйства на окружающую среду»,Копенгаген (Дания) 2-8 декабря 1999г;

- Международной научно-технической конференции «Проблемы экополиса», Флоренция (Италия) 22-29 апреля 2000 г.;

- Российско-китайском научно-практическом семинаре «Современная техника и технологии машиностроительного комплекса: оборудование, материалы, экология производства и эксплуатации», Пекин (Китайская народная республика) 7 — 14 декабря 2000 г.;

- IV Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Техника и технология экологически чистых производств» (ЮНЕСКО), Москва 16-17 мая 2000 г.;

- Международной научно-практической конференции «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты», Пенза 28-30 мая 2000 г.;

- Шестых академических чтениях «Современные проблемы строительного материаловедения» (РААСА), Иваново 7-9 июня 2000 г.;

- Научных чтениях «Белые ночи-2000» Международного экологического симпозиума «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия», Санкт-Петербург 1-3 июня 2000 г.;

- V Международной конференции «Инженерная защита окружающей среды», Москва 2003 г.

Материалы диссертации использованы при изложении специального курса «Современные способы и аппараты для очистки промышленных газов и аспирационных выбросов от пыли» специалистам и аспирантам Цицикарского

Технического университета (г. Цицикар, Хейлунцзянь, КНР).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 38 печатных работ, в том числе получено два патента на изобретения (№ 2220784 «Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли»; № 2226128 «Циклон-сепаратор»).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 88 наименований и 5 Приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

Выполненные обзорно-аналитические, теоретические, экспериментальные и расчетно-графические исследования позволяют усовершенствовать аэродинамические способы повышения эффективности сухого пылеулавливания в аспирационных системах при производстве огнеупоров, что обеспечивает решение важной народно-хозяйственной задачи при создании новой высокоэффективной и экологически надежной технологии. При этом уточненный расчет, прогнозирование эффективности, выбор перспективных конструкционных решений и конкретных сфер применения разработанных способов основаны на следующих результатах теоретических и экспериментальных исследований:

1. Определены и научно обоснованны аэродинамические способы повышения эффективности сухого пылеулавливания, утилизацию уловленной пыли и экономический эффект. Для решения этой проблемы в работе приведен банк информационных, расчетных, конструктивных, эксплуатационных и методических данных в широком диапазоне изменения физико-химических параметров пылегазовых потоков.

2. Предложены и экспериментально подтверждены унифицированные функции единого типа, связывающие коэффициенты изменения проскока с коэффициентом Буссинеска.

3. Предложены и экспериментально проверены выравнивающие и распределительные устройства для пылегазового потока, проходящего через рабочие сечения пылеуловителей различных типов.

4. При расчете зернистых слоев, используемых для аэродинамической стабилизации пылегазовых потоков, впервые комплексно учтены различные механизмы осаждения твердых частиц в поровых каналах и установлена доминирующая роль турбулентной миграции, что позволило сформулировать рекомендации по созданию скоростных зернистых фильтров для аэродинамической стабилизации потоков.

5. Изучены кинетические закономерности фильтрования пылегазового потока зернистыми слоями при постепенном закупоривании поровых каналов слоя и предложены выражения в обобщенных переменных для расчета и прогнозирования рабочих параметров этого процесса.

6. Рекомендован конкретный способ и технические параметры условий регенерации вертикальных зернистых насыпных слоев - обратная продувка и частичное удаление слоя снизу ( 12 — 16 % масс.).

7. Сформулированы инженерные рекомендации по использованию аэродинамических способов повышения эффективности сухих пылеуловителей, которые приняты к внедрению на Семилукском огнеупорном и Воронежском керамическом заводах, Воронежском заводе синтетического каучука и в проектных организациях, работающих в области теплоэнергетики, вентиляции и кондиционирования воздуха.

8. Предложены и защищены патентами Российской Федерации «Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли»1 (№2220784, опубл. 10 января 2004 г., Бюл. №15), «Циклон-сепаратор» (№ 2226128, опубл. 27.03.04, Бюл. № 9), разработка которых была основана на результатах проведенных исследований.

1. Алиев Г.М.Оглы. Эксплуатация аппаратов и систем пылеулавливания на огнеупорных заводах/ Г.М.Алиев. М.: Металлургия, 1977. - 287 с.

2. Алиев Г.М.Оглы. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ, изд-е/ Г.М.Алиев. М.: Металлургия, 1986. -544 с.

3. Анализ современного состояния теории процесса фильтрования аэрозолей (применительно к практике инженерных расчетов) / Н.М. Анжеуров,

4. B.И. Энтин , Е.А. Шипилова, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // Сб. материалов Междунар. науч. — практ. конф. «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты». Пенза, 2000» - С. 6-8.

5. Барвитенко Н.Т. Организация компьютерного мониторинга и оценка онкологической ситуации в Воронежской обл.: Метод, рекомендации. / Н.Т. Барвитенко, С.А. Куролап, Б.Б. Кравец, О.В. Клепиков, В.И. Федоров. -Воронеж, 1995. 79 с.

6. Гордон Г.М. Контроль пылеулавливающих установок / Г.М. Гордон, И.Л. Пейсахов.- М.: Металлургия, 1973. 384 с.

7. Горемыкин В .А. Энергосберегающее пылеулавливание при производстве керамических пигментов по «сухому» способу / В. А. Горемыкин, Ю.В. Красовицкий, С.Ю. Панов, А.В: Логинов. Воронеж: ВГУ, 2000.-296 с.

8. ГОСТ 17.0.0.04-90. Охрана природы. Атмосфера. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения. Изд-е офиц. -М.: Изд-во стандартов, 1990. - 12 с.

9. ГОСТ Р 50820-95. Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Методы определения запыленности газопылевых потоков. — М.: Изд-во стандартов, 1995. 18 с.

10. ГОСТ 17.2.3.01-77. Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. — Изд-е офиц. М.: Гос. комитет стандартов Совмина СССР, 1977. - 4 с.

11. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 году. М., 1996. - 456 с.

12. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справочник. -М.: Металлургия, 1998. Ч. 1. - 760 с.

13. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справочник. — М.: Металлургия, 1998. Ч. 2. - 712 с.

14. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов / И.Е. Идельчик.-М.: Машиностроение, 1983.-352 с.

15. Идельчик И.Е. Аэродинамика контактных, фильтрующих и адсорбционных аппаратов со стационарным слоем зернистых материалов / И.Е. Идельчик. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982. - 40 с.

16. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика промышленных аппаратов / И.Е. Идельчик Л.: Энергия, 1964. - 288 с.

17. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

18. Каталог газоочистного оборудования / Под общ. ред. А.Ю. Недре Спб., 1997.-232 с.

19. Красовицкий Ю.В. Обеспыливание газов зернистыми слоями / Ю.В. Красовицкий, В.В. Дуров. М., 1991. - 192 с.

20. Красовицкий Ю.В. Обеспыливание промышленных газов в огнеупорном производстве / Ю.В. Красовицкий, П.Б. Балтренас, В.И. Энтин, Н.М. Анжеуров, В.Ф. Бабкин. Вильнюс: Техника, 1996. - 364 с.

21. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов / П.А. Коузов. JL: Химия, 1971. - 280 с.

22. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов / П.А. Коузов. JL: Химия, 1974. — 280 с.

23. Медников Е.П. К теории явления турбулентной миграции аэрозольных частиц / Е.П. Медников // Коллоид, журн. 1979. — Т. 41, № 2. -С. 250-257.

24. Медников Е.П. Миграционная теория турбулентно-инерционного осаждения аэрозолей в трубах и каналах: сравнение с экспериментом / Е.П. Медников // Коллоид, журн. 1975. - Т. 37, № 2. - С. 292-299.

25. Медников Е.П. Новая, конечномасштабная версия математической теории турбулентной миграции аэрозольных частиц / Е.П. Медников // Материалы физ.-хим. пром-сти и прибор, секции 3 Всесоюз. конф. по аэрозолям, Ереван, 1977 г. М.: Наука, 1977.

26. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей / Е.П. Медников. М.: Наука, 1981. - 174 с.

27. Методы и средства контроля загрязнений атмосферы и промышленных выбросов и их применение // Тр. II Всесоюз. конф., Ленинград, 27-29 окт. 1998 г. Л., 1988. - С. 300.

28. Миграция вентиляционных выбросов в атмосфере / Н.М. Анжеуров, В.И. Энтин, Е.В. Асмолова, Р.В. Долбилин, Ю.В. Красовицкий // Тез. докл. и прогр. науч. техн. конф. «Проблемы экополиса», Италия, Флоренция, 22-29 апр. 2000. - М., 2000. - С. 20-23.

29. Надежность и долговечность зернистых фильтров / Н.М. Анжеуров,

30. B.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Е.А. Шипилова, Н.Ю. Красовицкая, Е.В. Асмолова // Материалы 6 академ. чтений РAACH «Современные проблемы строительного материаловедения». Иваново-Плес, 2000. - С. 33-35.

31. Новая концепция организации сухого энергосберегающего • пылеулавливания в производстве огнеупоров и строительных материалов /

32. C.B. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова // «Модернизация существующих и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности»: Сб. науч. тр./ Воронеж, гос. технол. акад. -Воронеж, 2001.-С. 101-103.

33. Новые концептуальные подходы к сухому пылеулавливанию / C.B. Энтин, Н.М. Анжеуров, Ю.В. Красовицкий, Е.В. Асмолова; Воронеж, гос. технол. акад. // Вестник ВГТА. 2001. № 6. - С. 44-48.

34. Пат. 2226128 РФ, МПК7 В04С5/08, 5/10. Циклон-сепаратор / Е.В. Асмолова, А.П. Зотов, Ю.В. Красовицкий, А.В. Логинов, М.И. Слюсарев, Л.И. Щеглова, Е.А. Шипилова (РФ). № 2003105321/15; Заявлено 26.02.03; Опубл. 27.03.04, Бюл. № 9.

35. Пирумов Л.Н. Обеспыливание воздуха / Л.Н. Пирумов. — М.: Стройиздат, 1974. 207 с.

36. Приходько В.П. Принципы расчета и конструирования прямоточных центробежных аппаратов со статическими завихрителями: Автореф. дис. д-ра техн. наук / В.П. Приходько М.гМХТИ, 1989. - 32 с.

37. Приходько В.П. Аппараты с вихревыми контактными устройствами, конструкции, расчет, применение / В.П. Приходько, В.Н. Сафонов, Е.В. Козловский, Л.В. Холпанов: Обзор, информ. / ЦИНТИхимнефтемаш. М., 1990.-43 с.

38. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учеб. и справочное пособие / В.Ф. Протасов. М.: Финансы и статистика, 1999.-671 с.

39. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений / Е.И. Пустыльник. — М.: Наука, 1968. 288 с.

40. Ромашов Г.И. Основные принципы и методы определения дисперсного состава промышленных пылей / Г.И. Ромашов; ЛИОТ ВЦСПС. -Л., 1938.-92 с.

41. Русанов A.A. Очистка дымовых газов в промышленной энергетике / A.A. Русанов, Н.И. Урбах, А.Л. Анастасиади. М.: Энергия, 1964. - 456 с.

42. Саморегенерирующийся пылеуловитель / Е.В. Асмолова, A.B. Логинов, C.B. Энтин, Л.И. Щеглова, А.П. Зотов, М.И. Слюсарев // Тез. докл. V Междунар. конф. «Инженерная защита окружающей среды». — М., 2003. — С. 109-110.

43. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. СН-245-71. М.: Стройиздат, 1971. - 96 с.

44. СН и П 2-04-05-86. Отопление, вентиляция и кондиционированиеМ.: ЦИТП Госстрой СССР, 1988. 64 с.

45. САНПИН 2.1.6.1032-01. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений. Санитарная охрана воздуха. Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест. -Изд-е офиц. -Зарегистр. Минюсте РФ 18.05.01, № 2711. 8 с.

46. Связь времен: Сб. МГВПКОКС. М., 2002. - Т.2. - 730 с.

47. Страус В. Промышленная очистка газов / В. Страус. М.: Химия, 1981.-616 с.

48. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под общ. ред. A.A. Русанова. М.: Энергия, 1975. - 296 с.

49. Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» от 4.05.99, №96-13. // Собрание законодательства РФ. 1999. - № 18 - ст. 222.

50. Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.99, № 52-ФЗ // Собрание законодательства РФ.- 1999. -№ 14.-ст. 1650.

51. Фигуровский H.A. Седиментаметрический анализ / H.A. Фигуровский; АНСССР. М., 1948. - 184 с.

52. Фукс H.A. Механика аэрозолей / H.A. Фукс. М.: АН СССР, 1955.352 с.

53. Хозаков Г.С. Основные методы дисперсного анализа порошков / Г.С. Хозаков. М.: Стройиздат, 1968. - 229 с.

54. Щеглова Л.И. Развитие процесса пылеулавливания зернистыми насыпными фильтрами из технологических и аспирационных газов в производстве конструкционных строительных материалов: Автореф. дисс. канд. техн. наук / Л.И. Щеглова Воронеж, 2003. - 16 с.

55. Энтин В.И. Аэродинамические способы повышения эффективности систем и аппаратов пылеулавливания / В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Н.М. Анжеуров, Л.М. Болдырев. Воронеж.:Истоки, 1998. - 362 с.

56. Энтин В.И. Разработка и анализ научных основ энергосберегающего сухого пылеулавливания в производстве огнеупоров: Автореф. дисс. д-ра техн. наук / В.И. Энтин. Тамбов, 1999.- 32 с.

57. Янковский С.С. Дисперсный анализ промышленных аэрозолей по стоксовским диаметрам / С.С. Янковский, Н.А. Фукс // Заводская лаборатория. 1996^-№7,- С^811-815^