ЛОКАЛІЗАЦІЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ ЗАГРОЗИ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ВІД ПИЛУ СПАЛЮВАННЯ ВУГІЛЛЯ НА ТЕС

Короткий опис

Національний університет Львівська політехніка

На правах рукопису

Азарський Костянтин Іванович

УДК 621.928.9

ЛОКАЛІЗАЦІЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ ЗАГРОЗИ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ВІД ПИЛУ СПАЛЮВАННЯ ВУГІЛЛЯ НА ТЕС

Спеціальність 21.06.01
Екологічна безпека

Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

Науковий керівник
проф., д.т.н. Батлук В.А.

Львів 2008 р.

ЗМІСТ
ВСТУП.. 5
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ.. 11
1.1. Рівень забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами. 11
1.1.1. Еколого-гігієнічна оцінка стану атмосферного повітря України. 11
1.1.2. Вплив забруднення атмосферного повітря на стан здоров’я населення. 15
1.2. Аналіз існуючих конструкцій апаратів для сухої очистки повітря від пилу. 18
1.2.1. Гравітаційні пиловловлювачі 20
1.2.2. Інерційні пиловловлювачі 21
1.2.3. Відцентрові апарати. 22
1.2.4. Відцентрово-інерційні пиловловлювачі 25
1.2.5. Вихрові пиловловлювачі 27
1.2.6. Ротаційні пиловловлювачі 28
1.3. Аналіз вдосконалень при конструюванні корпуса циклона. 29
1.4. Вибір найкращого з існуючих пиловловлювачів (еталону) 32
1.5. Стан теоретичних досліджень процесів розділення аерозолів в циклонах. 33
1.6. Висновки до розділу 1. 37
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ.. 38
2.1. Аналіз дисперсного складу пилу. 38
2.1.1. Методи вибору проб та підготовки пилу до аналізу. 38
2.1.2. Визначення густини матеріалу частинок. 39
2.1.3. Ситовий аналіз. 40
2.1.4. Визначення питомої поверхні проб пилу та виділення фракцій з необхідним розміром частинок. 41
2.1.5. Метод седиментації у гравітаційному полі 45
2.3. Визначення ефективності пиловловлювачів. 53
2.4. Визначення гідравлічного опору пиловловлювача. 53
2.5. Експериментальна установка для дослідження пиловловлювачів. 54
2.6. Методика проведення експерименту. 57
2.7. Висновки до розділу 2. 59
РОЗДІЛ 3. ОЦІНКА СТУПЕНЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ НЕБЕЗПЕКИ ВНАСЛІДОК ВИКИДУ ЗОЛИ ВУГІЛЬНОЇ В АТМОСФЕРУ.. 60
3.1. Дослідження екологічної загрози забруднення атмосфери від пилу спалювання вугілля на ТЕС.. 60
3.2. Властивості золи вугільної теплоелектростанцій та котелень. 69
3.3. Токсикологічні властивості складників золи. 71
3.4. Висновки до розділу 3. 72
РОЗДІЛ 4. ТЕОРЕТИЧНІ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВІДЦЕНТРОВО-ІНЕРЦІЙНИХ ПИЛОВЛОВЛЮВАЧІВ.. 73
4.1. Математична модель розрахунку аеродинамічних параметрів потоку і геометричних розмірів відцентрово-інерційних пиловловлювачів. 73
4.1.1. Вибір математичної моделі 73
4.1.2. Математичне моделювання процесу руху частинки. 76
4.1.3. Визначення конструктивних розмірів пиловловлювача за допомогою математичного пакету MathCad 2001”. 80
4.2. Експериментальні дослідження новостворених пиловловлювачів. 80
4.2.1. Дослідження конічних відцентрово-інерційних апаратів. 83
4.2.2. Дослідження циліндричних відцентрово-інерційних апаратів. 93
4.2.3. Дослідження циліндрично-конічних відцентрово-інерційних апаратів. 102
4.3. Дослідження залежності гідравлічного опору апаратів від витрат повітря. 110
4.4. Висновки до розділу 4. 112
РОЗДІЛ 5. АНАЛІЗ І УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕННЯ.. 113
5.1. Порівняльні дослідження запропонованих пиловловлювачів. 113
5.2. Статистичне моделювання аналітичної залежності ефективності пиловловлення від конструктивних розмірів і режимі

Список літератури

ВИСНОВКИ
1. Аналіз стану екологічної небезпеки, що виникла в результаті забруднення атмосфери пилом від спалювання вугілля промисловими об’єктами України, і шкідливості викидів пилу для здоров’я населення та стану навколишнього середовища, показав необхідність розробки нових апаратів для очищення повітря від пилу.
2. Виконаний аналіз та оцінка сил, які діють на тверді частинки у відцентрово-інерційному пиловловлювачі. Створена математична модель процесу руху частинки в корпусі відцентрово-інерційного пиловловлювача. Застосовуючи лінійні спрощення до рівнянь руху пилоповітряної суміші, отримали можливість реалізувати їх чисельними методами для конкретних значень вхідних параметрів та початкових (граничних) умов, тобто умов однозначності.
3. Оптимальна довжина циліндричної частини відцентрово-інерційних пиловловлювачів визначена математичним шляхом і підтверджені експериментальним шляхом при досліджені реальних пиловловлювачів, які створені на базі математичної моделі апарата. Оптимальний кут конусної частини апарата визначений експериментальним шляхом.
4. З метою створення екологічно чистого виробництва на основі аналізу роботи обладнання для очистки повітря від пилу, розроблені оригінальні конструкції пиловловлювачів, на основі використання нового принципу дії, що поєднують в одному корпусі два ступеня очищення: відцентрове в корпусі апарата при обертанні потоку після входу в апарат і інерційне - при проходженні вже очищеного від крупних дисперсних частинок потоку через жалюзі відокремлювача (Патенти України № 30603 А, № 30164 A, № 35690 А, № 32673 А, № 30170 А, № 52792, № 57117).
5. Стендові експериментальні дослідження на кварцовому пилу та виробничі дослідження установок очищення повітря від пилу спалювання вугілля показали підвищення ефективності їх роботи на 2-6 % в порівнянні з існуючими, що дозволяє зменшити викиди золи вугільної в атмосферу. Загальний реальний економічний ефект від впровадження установок на підприємствах становить 31249 грн. за рік.
6. Результати розрахунку i аналіз карт розсіювання шкідливих речовин в приземному шарі атмосферного повітря показали, що для всіх джерел викиду, які обладнані розробленими золовловлювачами, перевищення рівнів граничнодопустимих концентрацій та граничнодопустимих викидів для золи вугільної не спостерігається.