169685 (742523)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Національний університет “Львівська політехніка“

Азарський Костянтин Іванович

УДК 621.928.9

ЛОКАЛІЗАЦІЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ ЗАГРОЗИ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ВІД ПИЛУ СПАЛЮВАННЯ ВУГІЛЛЯ НА ТЕС

21.06.01 - Екологічна безпека

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів 2008 р.

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор

Батлук Вікторія Арсентіївна,

Національний університет “Львівська політехніка”

Міністерства освіти і науки України, м. Львів,

професор кафедри “Охорона праці”

Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор

Якуба Олександр Родіонович,

Сумський Національний аграрний університет

Міністерства освіти і науки України, м. Суми,

професор кафедри “Технологічного обладнання харчових виробництв”

кандидат технічних наук, доцент

Куц Віктор Петрович,

Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя

Міністерства освіти і науки України, м. Тернопіль,

професор кафедри “Обладнання харчових технологій”

Захист відбудеться “30” травня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 35.052.16 у Національному університеті “Львівська політехніка” (79013, Львів-13, пл. Св. Юра, 3/4, VIII корпус НУЛП , ауд.115).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (79013, Львів-13, вул. Професорська, 1)

Автореферат розісланий “22” квітня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., доцент

Нагурський О.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний екологічний стан України (надмірна концентрація екологічно небезпечних виробництв, застаріле та неефективне природоохоронне обладнання на завершальних стадіях технологічних ланцюгів, ненадійність технічних систем і недостатня кваліфікація кадрів на підприємствах підвищеного екологічного ризику тощо) визначає крайню актуальність постійної уваги щодо діяльності по забезпеченню екологічної безпеки країни.

Однією з актуальних проблем, яка стоїть сьогодні перед промисловістю України є вдосконалення техніки і технології охорони навколишнього середовища. Вирішення цієї проблеми пов’язане з успіхами в галузі очистки технологічного газу від механічних домішок і пилу.

Результати досліджень пилоочисного обладнання сухої очистки повітря від пилу говорять про те, що і в даний час одним з найбільш ефективних принципів відділення аерозольних частинок від газового потоку є використання апаратів із закрученими потоками. Велика кількість праць по цій тематиці зумовлена використанням специфічних якостей закрученого потоку в різних технологічних процесах. В той же час проведений аналіз праць вітчизняних та закордонних дослідників показує, що в даний час недостатньо розглянуті питання математичного моделювання процесів, методики розрахунку і конструювання пиловловлювачів відцентрового типу, що не дозволяє не тільки їх порівняти, але і прогнозувати енергетичні показники і ефективність роботи на різних стадіях проектування. До даного часу багато важливих з теоретичної і практичної сторони питань аеродинаміки закручених потоків вивчені недостатньо, а вибір пиловловлюючого обладнання проводиться у більшості випадків інтуїтивно.

Однією з причин збільшення викидів золи вугільної є збільшення викидів підприємствами енергетичної промисловості внаслідок дестабілізації енергетичного стану України, тому обсяги використання природного газу та мазуту у 2006-2007 роках зменшились, а використання вугілля збільшилося. Згідно з розробленим стратегічним напрямком розвитку генеруючих потужностей паливно-енергетичного комплексу України важливим є забезпечення енергетичної безпеки держави, поступове зниження споживання імпортного палива – природного газу та мазуту, та ефективне використання, переважно, вітчизняного вугілля. Тому створення математичної моделі руху частинок в криволінійному каналі, визначення конструктивних розмірів відцентрово-інерційних апаратів за допомогою математичної моделі апарату, встановлення впливу конструктивних параметрів пиловловлювачів на ефективність роботи установки та проектування апаратів із параметрами заздалегідь прогнозованими для зменшення викидів золи вугільної являється актуальною науковою і практичною задачею.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась згідно з планом науково-дослідницької роботи кафедри “Охорона праці” Національного університету “Львівська політехніка” з проблеми “нові методи очистки повітря від пилу”. Основні положення дисертаційної роботи виконувались згідно з науково-технічною програмою Міністерства освіти та науки України “Нові напрямки очистки повітря від пилу” (№ держреєстрації 0107U010240).

Мета і задачі досліджень. Мета роботи є локалізація екологічної загрози забруднення атмосфери від пилу спалювання вугілля, аналіз обставин, які спричиняють негативні наслідки для навколишнього середовища, що пов’язані з спалюванням вугілля.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

- провести аналіз джерел літератури і патентних матеріалів, визначити стан вивченості питання локалізації екологічної загрози забруднення атмосфери від пилу спалювання вугілля і обґрунтувати обраний напрямок роботи;

- встановити взаємозалежність технологічних і геометричних параметрів пиловловлювачів на величину сил, які діють в апараті, визначити конструктивні параметри пиловловлювачів, їх ефективність і гідравлічний опір на стадії інженерного проектування;

- у регламентованих умовах, що обумовлені єдиною методикою порівняльних випробувань пиловловлювачів, провести порівняльні дослідження найбільш ефективних в даний час пиловловлювачів та вибрати еталон і обґрунтувати доцільність створення нових високоефективних апаратів;

- створити нові конструкції відцентрово-інерційних апаратів та провести експериментальні дослідження параметрів роботи запропонованих конструкцій апаратів, визначити їх переваги та недоліки, порівняти одержані результати з характеристиками пиловловлюючого апарату, що вибраний у якості еталону;

- провести випробування розроблених пиловловлювачів в конкретних умовах виробництва, оцінити екологічну та економічну ефективність та впровадити у виробництво дослідно-промислові взірці запропонованих автором пиловловлювачів.

Об’єкт дослідження: виділення дрібнодисперсних частинок з потоку газу, що утворюються в результаті спалювання вугілля.

Предмет дослідження: пошук оптимальних шляхів локалізації викидів пилу спалювання вугілля, що базуються на даних, одержаних за допомогою математичного моделювання.

Методи дослідження. Моніторинг забруднення навколишнього середовища викидами від спалювання вугілля. Гідродинамічний метод для визначення швидкостей і витрат потоків та втрат тиску; ваговий - для визначення ступеня очистки, як відношення кількості вловленого пилу в пиловловлювачі до кількості пилу, що в нього поступає; дисперсний - для визначення складу пилу. Теоретичні дослідження базувалися на використанні класичних положень газодинаміки та теоретичної механіки. Для обробки експериментальних результатів досліджень застосовані основні методи математичної статистики. Порівняння результатів експериментальних і теоретичних досліджень проводилось за допомогою методів розрахунку похибок відхилень показів.

Наукова новизна одержаних результатів. В результаті досліджень шляхів вирішення проблеми зменшення екологічного навантаження внаслідок розроблення та впровадження апаратів очистки повітря від пилу при спалюванні вугілля:

• проведений моніторинг екологічної небезпеки внаслідок забруднення атмосфери пиловими викидами, в тому числі золи спалювання вугілля на ТЕС;

• на основі аналізу стану екологічної небезпеки, що виникла в результаті викидів при спалюванні вугілля, розроблені принципово нові апарати для очищення повітря від пилу;

• розроблені карти розсіювання викидів для випадків очищення золозапилених газів існуючими промисловими апаратами і запропонованими в роботі, які свідчать про екологічну і енергетичну привабливість останніх;

• розроблена математична модель сепарації твердих частинок в циліндричному циклоні з жалюзійним відокремлювачем, яка розв’язана за допомогою математичного пакету MathCad;

- розроблена програма матричного регресійного аналізу з використанням для її реалізації мови програмування Borland C++, що дало можливість встановити залежності ефективності пиловловлення від геометрії новостворених циклонних апаратів.

Практичне значення одержаних результатів. Аналіз джерел літератури та патентної інформації дозволив визначити перспективні напрямки конструювання відцентрово-інерційних апаратів.

Практична цінність роботи полягає в розробці нових високоефективних відцентрово-інерційних пиловловлювачів, які значно покращують екологічний стан довкілля, що погіршується через викиди золи спалювання вугілля на ТЕС та в котельнях.

Проведений на основі експериментальних досліджень та математичного моделювання процесу пиловловлювання у відцентрово-інерційних пиловловлювачах дозволило шляхом розрахунків визначити геометричні параметри апаратів, що і було враховано нами при конструюванні принципово нових апаратів аналогічного призначення, конструкції яких захищені Патентами України № 30603 А, № 30164 A, № 35690 А, № 32673 А, № 30170 А, № 52792, № 57117.

Результати дисертаційної роботи впроваджені на підприємствах ВАТ “ТЕМП” (м. Хмельницький) та ТзОВ “ДЕЛКОН ЛТД” (м. Кривий Ріг), що підтверджено актами випробування та впровадження, це дозволило значно знизити викиди в атмосферу пилу, який утворюється при спалюванні вугілля, локалізуючи таким чином екологічну загрозу.

Особистий внесок здобувача. Безпосередня участь на всіх етапах виконання дисертаційної роботи від збору інформації до її опрацювання і застосування в проведених дослідженнях.

Проаналізовані джерела викидів пилу та його негативний вплив на навколишнє середовище і населення [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], проведено всі експериментальні дослідження та конструювання експериментального стенда [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17], проведена обробка і аналіз експериментальних даних та визначені морфометричні, фізико-хімічні і дисперсні характеристики пилу [18, 19, 20], проведений теоретичний аналіз класичних рівнянь і створена математична модель процесу руху частинок в апараті [21, 22, 23, 24], що необхідна для конструювання відцентрово-інерційних пиловловлювачів.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації обговорювалися на наступних міжнародних та українських конференціях: міжнародна науково-технічна конференція "Житло, енергія, екологія" (м. Львів, 1998 р.); ІV міжнародна науково-технічна конференція “Екологія, людина, суспільство” (м. Київ, 2001 р.); ІІІ міжнародна конференція “Людина і космос” (м. Дніпропетровськ, 2001 р.); науково-практична конференція "Актуальні питання медицини" (м. Хмельницький, 1998 р.); ІІ всеукраїнська науково-практична конференція “Екологія, людина, суспільство” (м. Київ, 1999 р.); науково-практична конференція “Вчені Поділля” (м. Хмельницький, 1999 р.); всеукраїнська наукова практична конференція „Людина і космос” (м. Дніпропетровськ, 1999 р.); ІІ Всеукраїнська молодіжна науково-технічна конференція з міжнародною участю (м. Дніпропетровськ, 2000 р.). Робота обговорювалася на засіданнях кафедри “Охорона праці” Національного університету “Львівська політехніка”.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 13 статей у фахових виданнях, 4 тез доповідей на міжнародних науково-практичних конференціях та 7 Патентів України.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, шести розділів, висновків і додатків, має загальний обсяг 206 сторінок. Містить 77 рисунків, 27 таблиць та 3 додатки. Список літератури включає 174 найменувань використаних літературних джерел. У додатках наведено: програми для ЕОМ та приклади основних розрахунків; результати експериментальних та статистичних даних; акти випробувань та акти про використання впровадженої наукової роботи.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обговорюється актуальність теми дисертаційної роботи, визначаються мета, основні завдання та напрямки досліджень.

У першому розділі наведено характеристику рівня забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами, оцінка еколого-гігієнічного стану атмосферного повітря України та оцінка впливу забруднення атмосферного повітря на стан здоров’я населення. У розділі проаналізовані літературні дані про існуючі конструкції апаратів для сухої очистки повітря від пилу (гравітаційні, інерційні, відцентрові, відцентрово-інерційні, вихрові та ротаційні), проведено їх порівняння та аналіз вдосконалень при конструюванні корпуса циклона, зроблений вибір найкращого з існуючих пиловловлювачів (циклон ЦН-11), описаний стан теоретичних досліджень процесів розділення аерозолів в циклонах.

У другому розділі описано методику експериментальних досліджень, які проводяться у відповідності до вимог “Єдиної методики порівняльних випробувань пиловловлювачів”, де в якості експериментального пилу використовується кварц пилоподібний КП-3 ГОСТ 9077-59 Люберецького родовища. Густину порошкоподібних матеріалів визначали пікнометричним методом. При ситовому аналізі дослідження проводили на механічному ситовому аналізаторі 028М. Аналіз дисперсного складу пилу проводився методом седиментації у гравітаційному полі. Хімічний склад пилу визначався за загальними методиками якісного та кількісного аналізу неорганічних та органічних матеріалів. Мікроструктура поверхні або рельєф поверхні частинок виносу золи вивчався за допомогою растрового електронного мікроскопу РЭМ 200 на фракціях (1-40)^.10^-6 м.

Ефективність пиловловлювачів визначалась відношенням ваги пилу, вловленого в бункері пиловловлювача, до ваги пилу, який входить в апарат, за період досліду. Гідравлічний опір пиловловлювачів визначався за перепадом повних тисків у перетині перед пиловловлювачем і за ним. У Національному університеті “Львівська політехніка“ був змонтований експериментальний стенд для дослідження пиловловлювачів, а витрати повітря в стенді складали 1000-3000 м³/год. Всі експерименти повторювалися по 5 разів при розбіжності результатів не більше за 5 %.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата