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 ОлександрРодіонович,
СумськийНаціональний аграрний університет
Міністерства освіти і науки України, м. Суми,
професор кафедри “Технологічногообладнанняхарчових 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 35.052.16у 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.