Удосконалення методів зниження техногенного навантаження на довкілля пилових викидів цементного виробництва

Abstract

У дисертації досліджено процеси пилоочищення в апаратах для очистки повітря від цементного пилу. Побудовано моделі факторів ефективності роботи новоствореного пиловловлювача з метою визначення пріоритетності впливу основних із них на ефективність його роботи. Проведено математичне моделювання траєкторій руху частинок пилу, їхніх швидкостей, статичного та динамічного тисків у різних перерізах створених конструкцій пиловловлювачів і обґрунтована правильність їхнього вибору. Обґрунтовано доцільність охолодження повітряного потоку перед його потраплянням у пиловловлювач, що має позитивний вплив на сепарацію частинок пилу до зовнішньої стінки апарата і, як наслідок, під вищення ефективності їхнього уловлення. Досліджено гідравлічний опір, ефективність роботи, розподіл статичного тиску в сепараційній зоні пиловловлювача експериментальним шляхом та за допомогою комп’ютерного моделювання. Результати дисертаційної роботи впроваджено на підприємствах цементної галузі.

В диссертации исследовано процессы очистки воздуха в пылеулавливающих аппаратах от цементной пыли и обоснованно целесообразность применения пылеуловителей с горизонтальным расположением жалюзийного отделителя, с предварительной очисткой, с теплообменником и змеевиком и комбинированного для повышения эффективности очистки воздуха от мелкодисперсных фракций пыли. Построены модели факторов эффективности работы вновь созданного пылеуловителя с целью определения приоритетности влияния основных из них на эффективность его работы. Построена трехмерная модель центробежноинерционного аппарата, анализ которой на основе методов законченных объемов и уравнений Навье-Стокса дал возможность раскрыть физическую суть движения воздушных потоков в новой конструкции пылеуловителя, значительно снизить количество экспериментальных исследований и провести их более целенаправленно. Проведено математическое моделирование траекторий движения частиц пыли, их скоростей, статического и динамического давлений в разных сечениях созданных конструкций пылеуловителей и обоснована правильность их выбора. Обоснованно целесообразность охлаждения воздушного потока перед его попаданием в пылеуловитель, которое имеет позитивное влияние на сепарацию частиц пыли к внешней стенке аппарата и, как следствие, повышение эффективности их улавливания. Исследовано гидравлическое сопротивление, эффективность работы, распределение статического давления в сепарационной зоне пылеуловителя экспериментальным путем и с помощью компьютерного моделирования. Разработаны три конструкции пылеуловителей и описаны оптимальные соотношения их геометрических размеров, размещение жалюзей в отделителе и технологические параметры процесса очистки воздуха. Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях цементной отрасли. Результаты расчета и анализ карт рассеивания вредных веществ в приземном слое атмосферного воздуха показали, что для всех источников выбросов, которые оборудованы пылеуловителями ЦН-11, обнаружено превышение ПДК для цементной пыли, при этом максимальные концентрации в частицах ПДК равняются для пяти пылеуловителей - 2,549 ПДК. В случае источников выбросов, которые оборудованы разработанными пылеуловителями, превышений ПДК не наблюдается ни в одном населенном пункте. Внедрение пылеуловителей нашей конструкции для очистки выбросов цементного и известкового производств позволило только путем замены существующих аппаратов пылеочиски (циклонов ЦН-11) увеличить эффективность улавливания пыли, уменьшив при этом гидравлическое сопротивление и габаритные размеры установки и довести концентрацию их до норм предельно допустимых концентраций.

The dissertation investigates dust collection processes in machines for air cleaning of cement dust. Models of effectiveness factors of the newly created dust collector have been developed to determine the priority of the influence of the main factors on its efficiency. Mathematical modelling of movement trajectories of dust particles, their velocities, static and dynamic pressures in different sections of the constructed dust collectors has been carried out and accuracy of the choice has been justified. Expediency of airflow cooling before entering the dust collector has been proved. It has a positive impact on the separation of the dust particles at the outer wall of the device and, consequently, the efficiency of dust collection increases.