авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Высокотемпературная очистка дымовых газов котельных, использующих в качестве топлива продукты переработки отходов

На правах рукописи

ГАСАНОВ ЗУГУМ САГИДОВИЧ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ КОТЕЛЬНЫХ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ Специальность 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж — 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий».

Научный консультант: доктор технических наук, доцент Панов Сергей Юрьевич

Официальные оппоненты: Мозговой Николай Васильевич доктор технических наук, профессор, Воронежский государственный технический университет / кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, профессор Чудинов Дмитрий Михайлович кандидат технических наук, доцент, Воронежский государственный архитектурно-строительный университет / кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела, доцент

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Защита диссертации состоится 16 мая 2013 года в 1000 на заседании диссер тационного совета Д 212.033.02 при Воронежском государственном архитектур но-строительном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Ок тября, 84, ауд. 3220;

тел./факс: (473)271-53-21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государ ственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат размещён на официальном сайте Минобрнауки РФ и на официальном сайте Воронежско го ГАСУ.

Автореферат разослан 15 апреля 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета А.И. Колосов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Исследова ния и разработки по приоритетным направлениям развития научно технического комплекса России на 2007—2013 годы» (государственный кон тракт ГК № 16.516.11.6129).

Актуальность темы. Появление новых технологических процессов, на растающее загрязнение окружающей среды отходами производства и потреб ления, а также повышение стоимости электроэнергии стимулировало в послед ние годы развитие отрасли переработки отходов с целью получения из них раз личных видов топлива для использования на тепловых электростанциях. Реку перация энергии из сжигаемых отходов при средней их теплотворной способ ности около 10 МДж/кг обеспечивает дополнительные преимущества.

В качестве исходного сырья для получения топлива могут быть использо ваны отработанные масла, отходы переработки пищевых продуктов (птичий помет, кости и субстанции животных, свекловичный жом и т.д.), использован ные шины, полимерная тара, отходы деревообрабатывающих предприятий и многое другое.

Утилизация тепла и энергии отработанных газов (например, с помощью теплообменников, расширительных турбин) обеспечивает экономию топлива на 7—15 %, удельных капиталовложений до 25 % и электроэнергии до 15 %. Од нако непременным условием эффективной и надежной работы теплообменных аппаратов является осуществление высокотемпературной очистки газов с высо кой степенью эффективности.

Так, например, в процессе газификации твердого топлива в системах с комбинированным циклом дымовые газы, поступающие на турбину, должны быть очищены до остаточной концентрации, не превышающей 4 мг/м, причем 99 % частиц должно быть менее 6 мкм, а наличие частиц размером более 10 мкм в дымовых газах вообще не допускается. Такие жесткие нормы пыле содержания можно обеспечить лишь методом очистки фильтровальными пе регородками.

Имеющийся практический опыт использования высокотемпературной очи стки показал, что, кроме утилизации тепла газов, потенциальные преимущества ее могут выражаться также в возможности:

повышения срока службы оборудования за счет эксплуатации его выше точки росы (в особенности кислотной);

экономии капитальных и эксплуатационных затрат;

повторного использования и рециркуляции очищенных горячих газов.

Высокотемпературная очистка газов фильтрами при температурах 500— о 800 С предлагает решение многих проблем, однако сам процесс фильтрования при этих температурах мало изучен, что не позволяет правильно выбрать экс плуатационные параметры работы фильтра.

Необходима объективная социально-экономическая оценка мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности и экологичности высокотемпера турной очистки дымовых газов при использовании в качестве топлива продук тов переработки отходов, что позволит в дальнейшем реализовать бизнес планирование инновационных проектов.

Цель работы — разработка научно-технологических решений, обеспечи вающих повышение эффективности и экологичности высокотемпературной очистки дымовых газов котельных.

Задачи исследования:

исследование кинетики процесса высокотемпературного фильтрования;

исследование зависимости эффективности работы системы регенерации высокотемпературного фильтра;

исследование очистки газов от комплекса токсичных компонентов и оценка влияния сопутствующих массообменных процессов на фильтрование и регенерацию фильтровальных перегородок;



исследование работы высокотемпературного фильтра при изменении параметров отходящих газов пиролизной установки;

исследование влияния режимов работы системы регенерации на эффек тивность высокотемпературного фильтра, что позволит создать прототип уста новки высокотемпературной очистки дымовых газов при использовании в каче стве топлива продуктов переработки отходов.

Методы исследования и достоверность результатов основаны на совме стном использовании классических закономерностей механики аэрозолей, тео рии 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, и обеспечиваются использованием стандартизованных ме тодов исследований, положительными результатами сопоставительного анализа расчетных, экспериментальных и литературных данных, а также проверкой предложенных решений в промышленных условиях. При этом максимальное расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 20 % с доверительной вероятностью 0,95.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. В соответствии с поставленной целью предложен, научно обоснован, разработан и реализован новый способ высокотемпературного фильтрования дымовых газов котельных, использующих в качестве топлива продукты пере работки отходов;

способ состоит в комплексной очистке от ряда вредных ком понентов, способствующей высокоэффективному и энергосберегающему ис пользованию фильтровальных перегородок различного типа;

2. Разработана математическая модель процесса улавливания на фильтро вальном элементе с работающим слоем катализатора и учётом диффузионного осаждения. Отличие модели от известных состоит в том, что включает уравне ние для определения коэффициентов массоотдачи в слое катализатора с учётом режимов движения газового потока;

3. На основании предложенной математической модели определены и экс периментально проверены условия регенерации различных фильтровальных материалов с разной концентрацией аэрозоля, скоростью подачи пылегазового потока, температурой процесса, видами катализатора, концентрацией и количе ством подаваемого сорбента и давлением регенерирующего импульса при ком плексной очистке дымовых газов с учетом сопутствующих массообменных процессов;

4. Экспериментальная проверка подтверждает гидродинамическую обста новку и условия регенерации, возможность проведения процесса фильтрования с регулируемым перепадом давления на фильтровальной перегородке, а также показывает высокую эффективность комплексного улавливания твёрдых частиц и нейтрализации вредных газовых компонентов;

5. Определено влияние сопутствующих массообменных процессов на фильтрование и регенерацию. Установлено, что при прохождении аэрозольного потока через слой катализатора, где протекает гетерогенная каталитическая ре акция, частицы осаждаются в слое катализатора во много раз интенсивнее. Эф фект осаждения аэрозолей с работающим катализатором определяется влияни ем катализофореза, выраженного в совместном действии термофореза, диффу зиофореза, электрофореза и фотофореза;

6. Разработаны алгоритмы и программный комплекс расчёта процесса фильтрования с учётом осаждения на работающем слое катализатора. Интер фейс обеспечивает визуальный анализ работы установки и её режимные пара метры, а также изменение гидравлического сопротивления слоя катализатора во времени.

Практическая ценность диссертации. На основе предложенных моделей и экспериментальных исследований разработаны технологические и конструк тивные решения энергосберегающего фильтровального оборудования, обеспе чивающие комплексную высокотемпературную очистку дымовых газов.

Достоверность научных разработок подтверждена экспериментальными исследованиями в промышленных условиях (ОАО ПКФ «Воронежский кера мический завод», ООО НПП «АГК-ТК», Филиал ОАО «Татспиртпром» Тюрня севского спиртзавода).

Предложенные в работе технические решения внедрены на ОАО ПКФ «Воронежский керамический завод», ООО «Придонхимстрой Известь» (г. Рос сошь, Воронежская область), ООО «ТЕХИНМАШ.





Для реализации высокотемпературных фильтров-пылеуловителей разрабо таны перспективные конструкции (пат. РФ 2437710, 109984, 109985, 109987), основанные на выявленных закономерностях исследуемого процесса.

Результаты работы также используются в учебном процессе Воронежского государственного университета инженерных технологий.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной научно-практической конференции «Биотехнология: экология крупных городов» (Москва, 2010 г.);

научно-практической конференции «Про блемы и инновационные решения в химической технологии» (Воронеж, 2010 г.);

XI международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в про мышленности» (Санкт-Петербург, 2011 г.);

международной научно-практической интернет-конференции «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производств» (ЭПАХПП-2011) (Воронеж, 2011 г.);

4-й международ ной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, 2011 г.);

XI международной научно-практической конференции «Эко логия и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2011 г.);

3-й всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепло массообменных процессов, промышленная безопасность» (Казань, 2012 г.);

ме ждународной научно-технической конференции «Адаптация технологических процессов к пищевым машинным технологиям» (Воронеж, 2012 г.).

Публикации. Основные результаты работы были опубликованы в 5 науч ных статьях общим объёмом 13 страниц. Пять работ опубликованы в изданиях, включённых в перечень ВАК ведущих рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации: «Но вые огнеупоры», «Строительные материалы», «Химическое и нефтегазовое машиностроение».

В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работах [1, 2, 5] показаны особенности и проблемы, возникающие при высокотемпературном фильтровании с использо ванием различных обработок и покрытий, и влияние их на регенерацию;

в ра боте [3] предложены перспективные способы измерения влажности, температу ры и подсосов воздуха в пылегазовых трактах;

в работе [4] рассмотрены раз личные виды коагуляций частиц мелкодисперсной фазы и механизмы исполь зования энергосберегающего пылеулавливания. Получено четыре патента РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 230 наимено ваний и четырех приложений. Диссертация изложена на 175 страницах основ ного машинописного текста и содержит 55 рисунков и 15 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель рабо ты и задачи исследований, указаны объекты и предметы анализа, методы про ведения экспериментов, научная новизна диссертации, практическая значи мость и апробация полученных результатов.

В первой главе проведен анализ способов пиролизной переработки раз личных видов отходов с получением топливных продуктов.

Выявлено, что при сжигании продуктов переработки отходов образуется значительное количество загрязняющих веществ, многократно превышающее предельно допустимые значения выбросов.

На основе литературных источников проанализировано современное со стояние проблемы газоочистки в теплоэнергетике, технологических процессах химической и смежных отраслей промышленности. Обзор показал, что в по следние годы наметилась тенденция к расширению области применения ком плексных методов высокотемпературной очистки отходящих газов.

Для высокотемпературного фильтрования в основном выделяют два при ложения:

1. Очистка в зернистых фильтрах, сопровождающаяся пропусканием запы ленного газа через насыпной слой различных гранул. В этом случае уловленная пыль вместе с насыпкой периодически удаляется из корпуса фильтра;

2. Очистка в керамических или металлических фильтровальных элементах, сопровождающаяся отложением на внешней поверхности элемента пылевого осадка, который должен быть периодически с поверхности удален.

Вторая группа фильтров рассматривается как наиболее перспективная. К ней относят аппараты, включающие регенерируемые фильтровальные элемен ты из высокотемпературных проницаемых материалов (стеклянные, металличе ские, керамические).

Анализ материалов, приведенных в первой главе, позволил сформулиро вать основные задачи работы.

Во второй главе проведена разработка возможных направлений проведе ния высокотемпературной очистки дымовых газов при использовании в качест ве топлива продуктов переработки отходов и определены методы исследования решаемой проблемы.

Выбор метода очистки отходящих газов определяется на основании техни ко-экономических расчетов и зависит от характеристик очищаемого газа (объе ма, температуры, концентрации извлекаемого компонента и сопутствующих га зообразных или твердых примесей), наличия того или иного хемосорбента, по требности в продуктах утилизации;

требуемой степени очистки газа и т. д.

В предлагаемом процессе три загрязнителя (SOx, NOx и твердые частицы) удаляются из дымовых газов в высокотемпературном рукавном фильтре.

В качестве хемосорбента использовали карбонат кальция, полученный в качестве побочного продукта при производстве нитроаммофоски на заводе ОАО «Минудобрения».

Процесс (рис. 1) имеет несколько потенциальных преимуществ:

1. Операции удаления частиц, SOx и NOx проводятся в одном аппарате, что позволяет рационально использовать промышленные площади и снижать капитальные затраты.

2. Более длительная работа катализатора, так как SO2 и твердые частицы удаляются из дымовых газов на входе в катализатор, сводя к минимуму его отравление и забивку.

3. Использование в качестве катализатора цеолита позволяет избежать потенциально опасных отходов катализаторов, содержащих такие металлы, как ванадий.

4. Увеличение тепловой эффективности котла. Сорбенты подаются, а продукты улавливания удаляются в сухом виде, теплота газов не теряется при взаимодействии с водой.

5. Удаление кислых компонентов происходит вверх по течению от теплообменной аппаратуры, что практически предотвращает кислотную точку росы и способствует повышению долговечности этих аппаратов.

Рис. 1. Схема очистки газов котельной при использовании в качестве топлива продуктов переработки отходов Разработаны методика экспериментальных исследований и лабораторная установка высокотемпературной очистки дымовых газов при использовании в качестве топлива продуктов переработки отходов.

В третьей главе представлен анализ результатов экспериментов. Прове дены оценка и выбор высокотемпературных фильтровальных материалов для тонкой очистки дымовых газов.

В работе исследовались керамические фильтровальные материалы — кварцевая ткань, кварцевый фетр, волокнистая спеченная керамика, плотные гранулированные фильтры, перспективные для применения в диапазоне темпе ратур 500—850 оС.

При высокотемпературном фильтровании отмечается существенный рост гидравлического сопротивления, связанный с повышением вязкости очищае мых газов и сжатием пылевого осадка.

В процессе изучения степени влияния различных факторов на характер осаждения аэрозолей при комплексной очистке газов выяснили, что коэффици ент улавливания существенно зависит от активности катализатора и температу ры процесса катализа.

Эффект осаждения аэрозолей работающим катализатором определяется влиянием нескольких сил (термо-, диффузио-, электро- и фотофореза), совме стное действие которых можно назвать катализофорезом.

Данные по очистке оксидов серы активным карбонатом кальция приведен ные на рис. 2а, показывают высокую эффективность улавливания оксидов серы на уровне 99—99,4 %.

При этом очистка от оксидов азота составила 90—94 %. Такая высокая эффективность активированного карбоната кальция объясняется наличием в его составе аммиачных примесей, выделяющихся при повышенных температурах и способствующих каталитическому восстановлению оксидов азота до элемен тарного азота.

а) б) Рис. 2. Эффективность улавливания SO2: а) активным карбонатом кальция;

б) карбамидом В процессе очистки дымовых газов карбамидом в парогазовой смеси про исходит восстановление оксидов азота до молекулярного азота, диоксид серы реагирует с образованием сульфата аммония.

Экспериментальная проверка показала высокие значения эффективности улавливания токсичных оксидов азота — 97—98 %, и удовлетворительную эф фективность улавливания оксида серы (рис. 2б) — 73—91 %.

В четвертой главе рассмотрены различные модели с известными допуще ниями для описания кинетических особенностей процесса.

Установлено, что при следующих параметрах: частицы с массовой концен трацией до 1·10-3 кг/нм3 и значением dm 1,0 106 м — фильтрование в слое нанесенного на поверхность фильтровального материала катализатора идет с закупориванием пор без образования автофильтра в стационарный период.

Анализ экспериментальных данных показал определяющую роль диффу зионного механизма осаждения высокодисперсных частиц, если численное зна чение безразмерного времени релаксации частиц tч 0,22. При этом значение tч определяют по формуле d ч чU t. (1) ч 18 Для частиц аэрозоля с диаметром меньше 1010-6 м основными силами, удерживающими их на поверхности зерен, являются адгезионные силы.

Уравнение материального баланса для высокодисперсных частиц с низ кой объемной концентрацией при условии пренебрежения величиной осевой диффузии по сравнению с конвективным потоком для одномерного потока примет вид N 1 N E ZN. (2) X Предполагая линейный характер изменения коэффициента уноса K от вели чины накопления осадка в слое, при условии, что K 1 и K 0 0, получим пр E0 E K, (3) E0 Eпр или E Eпр 1 K. (4) E0 Eпр Изменение порозности зернистого слоя во времени, учитывая (4), предста вим зависимостью E Eпр E 1 E.

Z E N (5) E0 Eпр Коэффициент уноса можно задавать зависимостью, полученной экспери ментально-статистическими методами, тогда (4)—(5) принимает вид:

E Z E N 1 K 1 E.

Начальные и граничные условия для системы (2), (5) с учетом принятых допущений запишутся следующим образом:

N (0, ) 1, N ( X,0) 0, (6) E (0, ) Eпр. E ( X,0) E0.

Так как необходимо решать задачу на конечной области, т.е. 0 Х 1, 0 к, то в качестве сетки выбрана совокупность точек пересечения прямых X = iX, = j, i, j = 0, 1,..., где X 0, 0 — шаг сетки. Искомыми се точными функциями являются таблицы N = N (iX, j), Е = Е (iX, j) зна чений решения N (X, ), Е (X, ) системы уравнений (7) в точках сетки.

По определению сеточных функций Ei j 1 E j 1, X i ;

Ni 1 N j, X i 1 ;

j Ni j 1 N j 1, X i, получим разностную схему:

Ni j 1 Ni j 1 N j 1 Ni 1 E j 1 Ei j j j i ZN i, X Ei i = 1, 2, …;

j = 0, 1, ….

j 1 (7) Ei j Eпр Ei Ei j 1 Ei j, Z E Ni j E0 Eпр Начальные и граничные условия в конечно-разностной форме:

N 0j 1, N i0 0, i = 1, 2, …;

j = 0, 1, ….

j (8) E0 Eпр. Ei E0.

Разностные уравнения решаются относительно Ni j 1 и Ei j 1, т.е.:

j 1 Eср Eпр j 1 Eср, Ei Ei Z E N ср j j j E0 Eпр (9) j 1 Ni Ni 1 M Z N Ei Ei j 1 j j j j Ni, 1 M j E j Ei 1 N j Ni 1 j j где M j j, Eср i, N ср i i = 1, 2, …;

j = 0, 1, ….

j j 1 X Eср 2 При реализации данного метода решения необходимо сформировать на чальный фронт изменения порозности слоя катализатора и концентрации аэро золя. Для этого при расчете текущего значения порозности Eij1 необходимо присваивать данной переменной значение начальной порозности E0 до тех пор, пока не будет выполняться следующее условие:

Eпр Eij Eогр. (10) Eпр Для данной системы конечно-разностных уравнений составлен алгоритм решения, который представлен в виде блок-схемы.

Метод решения был реализован в виде программы расчета профилей изме нения концентрации аэрозоля n и порозности слоя как функций продольной координаты x и времени (рис. 3).

Рис. 3. Пример решения программным продуктом В пятой главе рассмотрены инженерные и социально-экономические ас пекты работы и приведены конкретные рекомендации по повышению эффек тивности систем регенерации высокотемпературных фильтров на основе при менения разработанных систем.

Так, из-за высоких температур пыль лишена как физически, так и хими чески связанной воды. Удаленная в результате регенерации с поверхности пыль не осаждается в бункер, а захватывается поступающим пылегазовым потоком и вновь транспортируется к фильтровальной поверхности, вследст вие чего увеличивается гидравлическое сопротивление. Интенсификация процесса удаления осадка с поверхности фильтровального материала связана с созданием достаточно большой движущей силы близко к фильтровальной перегородке, которая будет препятствовать образованию слоя пыли на фильтровальной перегородке и по своему значению должна превышать адге зионную и аутогезионную силы.

Для этих целей предложен ряд конструктивных решений, полученных в ре зультате исследований и реализованных в модельных фильтрах (пат. РФ 2437710, 109984, 109985, 109987).

Для исследования характеристик различных модификаций фильтра приме нили расчётные пакеты программ, построенные с использованием методов вы числительной гидрогазодинамики.

Паток, набегая на фильтровальную перегородку и противоположную стен ку, закручивается. Вращательное движение пылегазового потока способствует удалению частиц на фильтровальном элементе, а при повешенном зазоре обра зуются горизонтальные вихри, что также способствует более эффективной очи стке полости фильтра (рис. 4, 5).

Зазор 1 мм Зазор 5 мм Рис. 4. Поле скоростей пылегазового потока в плоскости симметрии фильтра Зазор 1 мм Зазор 5 мм Рис. 5. Траектории движения пылегазового потока в горизонтальном сечении фильтра, проходящем через оси патрубков Технико-экономическая оценка рыночного потенциала установки по пиро лизной переработке отходов, оснащенной предложенным устройством очистки отходящих газовых выбросов, выполнена посредством SWOT-анализа и пока зала высокие конкурентные преимущества.

Приложения содержат характеристики пылегазовых потоков, математиче скую модель, программный продукт, результаты обработки экспериментальных данных, а также документы, подтверждающие научное, научно-методическое и практическое использование выполненных исследований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 1. В соответствии с поставленной целью предложен, научно обоснован, разработан и реализован новый способ высокотемпературного фильтрования дымовых газов котельных, использующих в качестве топлива продукты пере работки отходов. Способ состоит в комплексной очистке от ряда вредных ком понентов, способствующей высокоэффективному и энергосберегающему ис пользованию фильтровальных перегородок различного типа.

2. Изучено влияние сопутствующих массообменных процессов в высоко температурном фильтровании дымовых газов;

определено, что при концентра ции сорбента в пылегазовом потоке 10—30 % от объёма твёрдой фазы, посту пающей в аппарат, гидравлические характеристики и регенерационная способ ность повышаются на 10—40 %.

3. В одном аппарате оригинально объединены механическая очистка от твердых примесей и химическая от оксидов SOx и NOx и приведены экспери ментальные данные, по которым оптимально подобран процесс фильтрования.

4. Установлена роль активного слоя катализатора на поверхности фильт ровального элемента в повышении эффективности улавливания аэрозольных частиц и регенерирующей способности.

5. Разработана и проанализирована новая математическая модель, пред ставляющая собой систему нелинейных дифференциальных уравнений в част ных производных, описывающая процесс улавливания частиц в стационарных зернистых слоях работающего катализатора при постоянной скорости фильтро вания с закупориванием пор и с учетом диффузионного механизма осаждения.

Получено аналитическое решение системы уравнений модели, позволяющее описать кинетические закономерности и определить параметры процесса фильтрования в различные моменты времени.

6. На основе разработанной математической модели предложен метод расчета, позволяющий определять рациональные режимы работы фильтров и их конструктивные размеры, а также реализующий пакет прикладных про грамм. Разработанное ПО функционирует в операционных системах семейства Windows 95, 2000, XP, Vista, 7. Средой проектирования является Borland C++ Builder, математический пакет Mathsoft Mathcad 13, набор библиотек Borland Database Engine (BDE).

7. Разработаны, защищены патентом РФ и апробированы новые конст руктивные решения аппаратов для высокоэффективной очистки газовых гете рогенных систем с твердой дисперсной фазой.

8. Особое внимание заслуживают инновационные перспективы выпол ненных исследований, представляющие интерес для широкого круга предпри ятий.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 30 печат ных работах.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Гасанов, З.С. Анализ условий системы регенерации высокотемператур ных фильтров пылеулавливания в огнеупорном производстве / С.Ю. Панов, Ю.В. Красовицкий, З.С. Гасанов // Новые огнеупоры. — № 3. —2012. — С. 50.

2. Гасанов, З.С. Способы обработки фильтровальных материалов для тон кого обеспыливания и стабильной регенерации / С.Ю. Панов, Е.В. Архангель ская, Ю.В. Красовицкий, З.С. Гасанов // Химическое и нефтегазовое машино строение. — № 1. — 2012. — С. 33—35.

3. Гасанов, З.С. Рациональное измерение влажности, температуры и под сосов воздуха в пылегазовых трактах при производстве строительных материа лах / Ю.В. Красовицкий, С.Ю. Панов, Е.В. Романюк, З.С. Гасанов, Ю.И. Мака рова, В.П. Мануковская // Строительные материалы. — № 1. — 2012. — С. 22—23.

4. Гасанов, З.С. Коагуляция частиц дисперсной фазы в пылегазовых пото ках при производстве строительных материалов / Ю.В. Красовицкий, С.Ю. Па нов, Е.В. Романюк, Е.В. Архангельская, З.С. Гасанов // Строительные материа лы. — № 4. — 2012. — С. 66—67.

5. Гасанов, З.С. Анализ условий проведения процесса регенерации высоко температурных фильтров при пылеулавливании в огнеупорном производстве / С.Ю. Панов, Ю.В. Красовицкий, З.С. Гасанов // Новые огнеупоры. — № 6. — 2012. — С. 55—58.

Публикации в других изданиях 6. Гасанов, З.С. Специфика регенерации при высокотермической очистке дымовых газов / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов // Материалы XLVIII отчётной науч.

конф. за 2009 г.: в 3 ч. Ч. 1 / Воронеж. гос. технолог. акад. – Воронеж, 2010. – С. 219.

71. Гасанов, З.С. Перспективы и проблемы очистки высокотемпературных газов / С.Ю. Панов, Ю.В. Красовицкий, О.А. Панова, З.С. Гасанов // Проблемы и перспективы экологической безопасности: материалы VI межрегионал. науч. практ. конф., 20 мая 2010 г. – Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2010. — С. 101—104.

8. Гасанов, З.С. Анализ влияния сопутствующих массообменных процес сов на фильтрование и регенерацию фильтровальных перегородок при высоко температурной очистке газов / С.Ю. Панов, Ю.В. Красовицкий, З.С. Гасанов, М.Н. Фёдорова // Материалы Московской междунар. науч.-практ. конф., 15—17 марта, 2010 г. — М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им.

Д.И. Менделеева, 2010. — С. 106—107.

9. Гасанов, З.С. Оценка надёжности и долговечности аппаратурного оформления процесса высокотемпературной очистки газов / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов, В.Н. Шипилов, Ю.В. Красавицкий // Проблемы и инновационные решения в химической технологии: материалы науч.-практ. конф. / под общ.

ред. проф. В.И. Корчагина. — Воронеж: ВГТА, 2010. — С. 164—167.

10. Гасанов, З.С. Гидродинамика фильтра с динамической регенерацией / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов, Ю.В. Красовицкий, И.А. Чугунова // Тепломассооб мен и гидродинамика в закрученных потоках: 4-я междунар. конф.: тез. докл. — М.: ИД МЭИ, 2011. — С. 288—289.

11. Гасанов, З.С. Токсикологическое воздействие пылей, образующихся при производстве керамических пигментов, на организм человека / Ю.В. Кра совицкий, С.Ю. Панов, Е.Е. Романюк, З.С. Гасанов // Экология и безопасность жизнедеятельности: 4-я междунар. науч.-практ. конф.: тез. докл. — Пенза, 2011. — С. 93—96.

12. Гасанов, З.С. Обеспылевание газов зернистыми слоями / Ю.В. Красо вицкий, С.Ю. Панов, Н.Н Лобачёва, З.С. Гасанов, Р.И. Григорьев // Экология и безопасность жизнедеятельности: 4-я междунар. науч.-практ. конф.: тез. докл. — Пенза, 2011. — С. 96—97.

13. Гасанов, З.С. Интенсификация процесса импульсной регенерации на ложением акустических колебаний / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов, А.А. Русанов, Ю.В. Красавицкий // Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и хи мических производствах: материалы междунар. науч.-техн. интернет-конф.

(«ЭПАХПП—2011») / Воронеж. гос. технолог. акад. — Воронеж: ВГТА, 2011. — С. 119—123.

14. Гасанов, З.С. Расчёт ускорений отрыва пылевых слоёв при импульс ной регенерации фильтров / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов, А.А. Русанов, Ю.В. Кра савицкий // Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах: материалы междунар. науч.-техн. интернет-конф. («ЭПАХПП— 2011») / Воронеж. гос. технолог. акад. — Воронеж: ВГТА, 2011. — С. 124—125.

15. Гасанов, З.С. Метод расчёта надёжности и эффективности газоочист ного оборудования процесса высокотемпературной очистки газов / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов, В.Н. Шипилов, Ю.В. Красавицкий // Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах: материалы междунар. на уч.-техн. интернет-конф. («ЭПАХПП—2011») / Воронеж. гос. технолог. акад. — Воронеж: ВГТА, 2011. — С. 126—128.

16. Гасанов, З.С. Выбор фильтровальных материалов для специфических эксплуатационных условий / С.Ю. Панов, В.Н. Шипилов, З.С. Гасанов // Мате риалы XLIX отчётной науч. конф. за 2010 г.: в 3 ч. Ч. 1 / Воронеж. гос. техно лог. акад. — Воронеж, 2011. — С. 266.

17. Гасанов, З.С. Перспективы применения зернистых фильтров для высо котемпературной очистки газов / С.Ю. Панов, Р.Ф. Галиахметов,Н.В. Пиглов ский, Ю.В. Красовицкий, З.С. Гасанов, В.Н. Шипилов // Высокие технологии, образование, промышленность. Т. 3: сб. ст. 11-й междунар. науч.-практ. конф.

«Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение вы соких технологий в промышленности», 27—29 апреля 2011 г. / под ред.

А.П. Кудинова. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. — С. 191—192.

18. Гасанов, З.С. Очистка дымовых газов от комплекса загрязняющих ве ществ / С.Ю. Панов, Р.Ф. Галиахметов,Н.В. Пигловский, Ю.В. Красовицкий, З.С. Гасанов, В.Н. Шипилов // Высокие технологии, образование, промышлен ность. Т. 3: сб. ст. 11-й междунар. науч.-практ. конф. «Фундаментальные и при кладные исследования, разработка и применение высоких технологий в про мышленности», 27—29 апреля 2011 г. / под ред. А.П. Кудинова. — СПб.: Изд во Политехн. ун-та, 2011. — С. 193—194.

19. Гасанов, З.С. Выбор фильтровального материала для высокотемпера турной очистки газов / С.Ю. Панов, З.С. Гасанов // Материалы L отчётной науч.

конф. за 2011 г.: в 3 ч. Ч. 1 / Воронеж. гос. ун-т инж. технолог. — Воронеж:

ВГУИТ, 2012. — С. 225.

20. Гасанов, З.С. Исследование металлических фильтровальных материа лов для улавливания и утилизации пылевых выбросов / К.Б. Ким, З.С. Гасанов, С.Ю. Панов // Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышлен ная безопасность и экология: 3-я всерос. студ. науч.-техн. конф., 23—25 мая 2012 г.: сб. ст. — Казань: Инновационно-издательский дом «Бутлеровское на следие», 2007. — С. 165—166.

21. Гасанов, З.С. Исследование керамических высокотемпературных фильт ровальных материалов / О.В. Николенко, З.С. Гасанов, С.Ю. Панов // Интенсифи кация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология:

3-я всерос. студ. науч.-техн. конф., 23—25 мая 2012 г.: сб. ст. — Казань: Иннова ционно-издательский дом «Бутлеровское наследие», 2007. — С. 167—169.

22. Гасанов, З.С. Исследование способов обработки фильтровальных ма териалов для тонкого обеспыливания и стабильной регенерации / А.М. Чекало ва, З.С. Гасанов, С.Ю. Панов // Интенсификация тепло-массообменных процес сов, промышленная безопасность и экология: 3-я всерос. студ. науч.-техн.

конф., 23—25 мая 2012 г.: сб. ст. — Казань: Инновационно-издательский дом «Бутлеровское наследие», 2007. — С. 169—171.

23. Гасанов, З.С. Разработка высокоэффективной установки очистки газов ТЭС при использовании в качестве топлива отходов / Д.Е. Нечёсов, З.С. Гаса нов, С.Ю. Панов // Интенсификация тепло-массообменных процессов, про мышленная безопасность и экология: 3-я всерос. студ. науч.-техн. конф., 23— мая 2012 г.: сб. ст. — Казань: Инновационно-издательский дом «Бутлеровское наследие», 2007. — С. 172—175.

24. Гасанов, З.С. Исследование импульсной регенерации фильтровальных перегородок в процессе пылеулавливания / Ю.В. Красовицкий, С.Ю. Панов, М.К. Аль-Кудах, З.С. Гасанов, Р.И. Григорьев // Адаптация технологических процессов к пищевым машинным технологиям: материалы междунар. науч. техн. конф.: в 3 ч. Ч. 2 / Воронеж. гос. ун-т инж. технолог. — Воронеж. 2012. — С. 22—24.

25. Гасанов, З.С. Прикладное программное обеспечение для высокотемпе ратурной очистки дымовых газов при использовании в качестве топлива про дуктов переработки отходов / З.С. Гасанов, Е.А. Шипилова, А.А. Хвостов, Ю.В. Красовицкий, С.Ю. Панов // Адаптация технологических процессов к пи щевым машинным технологиям: материалы междунар. науч.-техн. конф.: в 3 ч.

Ч. 2 / Воронеж. гос. ун-т инж. технолог. — Воронеж. 2012. — С. 101— 26. Гасанов, З.С. Создание высокоэффективных установок очистки газов тепловых электростанций при использовании в качестве топлива продуктов пе реработки отходов / Р. Шульц, С.Ю. Панов, З.С. Гасанов, К.Б. Ким, О.В. Нико ленко, А.М. Чикалова // Адаптация технологических процессов к пищевым ма шинным технологиям: материалы междунар. науч.-техн. конф.: в 3 ч. Ч. 2 / Во ронеж. гос. ун-т инж. технолог. — Воронеж. 2012. — С. 177—180.

Патенты 27. Пат. 2437710 С2 Российская Федерация, МПК В 01 D 46/02. Рукав ный фильтр с импульсной регенерацией для очистки запыленных газов / Красо вицкий Ю. В., Панов С. Ю., Гасанов З. С.;

заявитель и патентообладатель ГО УВПО Воронеж. гос. технолог. акад. — № 2009148989/05;

заявл. 28.12.2009;

опубл. 27.12.2011, Бюл. № 36.

28. Пат. 109985 U1 Российская Федерация, МПК В 01 D 29/01. Фильтр для очистки гетерогенных систем / Красовицкий Ю.В., Галиахметов Р.Ф., Па нов С.Ю., Гасанов З.С., Чугунова И.А. — Опубл. 10.11.2011.

29. Пат. 109987 U1 Российская Федерация, МПК В 01 D 46/10. Фильтр для очистки гетерогенных систем / Красовицкий Ю.В., Галиахметов Р.Ф., Па нов С.Ю., Гасанов З.С., Чугунова И.А. — Опубл. 10.11.2011.

30. Пат. 109984 U1 Российская Федерация, МПК В 01 D 29/01. Фильтр для очистки гетерогенных систем / Красовицкий Ю.В., Галиахметов Р.Ф., Па нов С.Ю., Гасанов З.С., Чугунова И.А. — Опубл. 10.11.2011.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ d m — медианный диаметр;

d — диаметр;

Е — порозность слоя;

Е0 — на чальная порозность;

Епр — минимальное значение порозности слоя;

K — коэф фициент уноса;

М — мольная масса среды;

N — текущая безразмерная концен трация аэрозоля;

n — объемная концентрация дисперсной фазы в аэрозоле;

Re — число Рейнольдса;

Sc — число Шмидта;

tч — безразмерное время релак сации частиц;

U0 — динамическая скорость;

Vф — скорость фильтрования;

X — безразмерная продольная координата (толщина слоя);

ZN, ZE — промежуточная переменная;

— коэффициент массоотдачи;

— порозность слоя;

о — началь ная порозность;

пр — минимальное значение порозности слоя;

— коэффици ент кинематической вязкости;

—безразмерное время;

— плотность;

ч — плотность частиц;

— время.

Индексы: з — зерно;

огр — ограничивающее;

ост — остаточный;

пр — предельное;

ср — среднее;

ч — частиц.

ГАСАНОВ ЗУГУМ САГИДОВИЧ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ КОТЕЛЬНЫХ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать 13.04. 2013. Формат 60 х 84 1/ Усл. печ. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № ФГБОУВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии:

394036, Воронеж, пр. Революции,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.