авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< 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

Pages:     | 1 || 3 |

Совершенствование водоподготовки тэс на основе разработки технологии производства гранулированного коагулянта

-- [ Страница 2 ] --

В третьей главе представлено математическое описание основных технологических процессов, участвующих в производстве гранулированного сульфата алюминия: гранулообразования в аппарате барабанного типа, разделения ретура на грохоте, классификации в гравитационном сепараторе, измельчения материала в дробилке ударного действия, а также перемещения ретура в бункере и на транспортерных лентах.

Для описания процесса гранулирования разработана математическая модель, в которой весь процесс укрупнения гранул разбит на три стадии. На первой стадии происходит увеличение размера гранул за счет обволакивания частиц насыщенным раствором коагулянта. При этом предполагается, что плав распределяется между классами крупности пропорционально суммарной поверхности классов. Размер частиц после обволакивания становится равным:

. (2)

На втором этапе гранулообразования происходит агломерация частиц за счет объединения смоченных частиц друг с другом. Для описания этого процесса использовано уравнение кинетики агломерации в виде:

, (3)

где A() – селективная функция агломерации, H(,) – распределительная функция.

В качестве селективной функции агломерации, характеризующей вероятность объединения частицы с частицами других классов, использовано выражение:

. (4)

Распределительная функция H(,), определяющая долю частиц начальным размером переходящих в агломераты крупнее , с учетом (4) имеет вид:

. (5)

Камера грануляции в барабане представлена в виде ячейки идеального вытеснения, в которой независимо от производительности подачи ретура и плава, всегда находится одно и то же количество материала Gбар. В этом случае все частицы, независимо от их размера, будут находиться в камере в течение времени:

. (6)

Уравнение (3) с учетом (4) и (5) принимает вид:

. (7)

Согласно принятой модели идеального вытеснения, интегрирование уравнения (9) производится от t = 0 до t = tбар.

После агломерации наступает третья часть процесса, в которой гранулы поступают в камеру охлаждения гранулятора, где происходят их кристаллизация и стабилизация структуры. В камере охлаждения материал не изменяет дисперсного состава. Время его нахождения в этой части гранулятора:

, (8)

где Lохл – длина камеры охлаждения; wохл – скорость перемещения материала вдоль камеры.

Параметрами идентификации предложенной модели укрупнения частиц в барабанном грануляторе являются коэффициенты , , и параметры Lохл и wохл. Для существующего аппарата Lохл = 2,4 м, wохл = 0,2 м/с. Коэффициенты  = 0,411 (ммс)-1 и = -1,5 определены из условий минимизации суммы квадратов отклонений расчетных данных и результатов промышленных испытаний барабанного гранулятора ЗАО «Синтез» (рис. 7).

Для описания классификации гранул коагулянта в гравитационном сепараторе и на грохоте использована кривая разделения (), характеризующая вероятность выделения частиц размером в мелкий (кривая парциальных выносов) продукт классификации. В качестве функции разделения для гравитационного сепаратора использована зависимость:



, (9)

где гр - граничный размер разделения, соответствующий размеру частиц, обладающих равной вероятностью выделения в мелкий и крупный продукты разделения: (гр)=0,5; ks – параметр, характеризующий эффективность разделения классификатора. Параметром идентификации конструкции сепаратора является коэффициент ks, а в виде режимного параметра выступает граничный размер разделения гр.

Для проверки обоснованности применения зависимости (9) для аппроксимации кривой разделения и оценки эффективности гравитационного сепаратора при классификации зерен коагулянта на стендовой установке ИГЭУ была проведена серия опытов, в которой менялись настройка режима работы (гр) и дисперсный состав исходного материала.

По результатам произведенных опытов показано, что зависимость (9) удовлетворительно описывает экспериментальные данные (рис. 8). При изменении гр от 0,8 до 4 мм, величина ks изменяется незначительно и составляет от 2,5 до 2,7.

Математическое описание процесса грохочения основано на аналогичных с гравитационной классификацией уравнениях. Для расчета кривой разделения одной просеивающей поверхности грохота использована зависимость:

(10)

где с – размер ячейки сита грохота; kg – коэффициент, зависящий от конструкции и условий работы грохота.

Для определения коэффициента эффективности грохочения (kg) использованы данные по средней эффективности грохочения вибрационных грохотов и аналитическое выражение для расчета кпд грохочения:

. (11)

Средняя величина эффективности классификации на вибрационном грохоте, установленном в технологической линии ЗАО «Синтез», с учетом анализа эффективности процесса грохочения аналогичных аппаратов принята равной 80 %, откуда, согласно (11), kg = 4.

Математическое описание измельчения материала в молотковой дробилке основано на использовании уравнения порционного измельчения:

, (12)

где S() – селективная, В(,) – распределительная функции измельчения. Селективная функция представлена в виде:

. (13)

Для расчета распределительной функции использовано выражение, соответствующее линейному распределению частиц по размерам:

. (14)

При этом предполагается, что за один проход через дробилку материал подвергается нескольким эквиваленвным нагружениям с селекивной и распределительной функциями в виде (13) и (14) соответственно. В этом случае выражение (12) принимает вид:

, (15)

где k =1, 2, …,ne; ne – количество эквивалентных нагружений.

Параметрами идентификации математической модели измельчения в молотковой дробилке являются коэффициенты и , а также количество эквивалентных нагружений ne. Для их определения на Ухоловском заводе «Строммашина» проведены стендовые исследования по разрушению гранул сульфата алюминия в однороторной дробилке типа СМД-112А. По результатам испытаний ne = 2; = 0,128; = 0,60. Данные ситового анализа дробленого коагулянта и результаты расчета по (15) представлены на рис. 9.

Для осаждения материала в бункере ретура предложена математическая модель формирования дисперсного состава в бункере, учитывающая динамическое изменение характеристик выгружаемого материала в зависимости от наличия рециклов в схеме, расхода и гранулометрического состава поступающей в бункер среды, количества материала в бункере и расхода выгрузки. Модель основана на дискретном представлении процесса, в котором осаждение материала осуществляется поступательно от верхнего слоя к нижнему.

Для расчета транспортного запаздывания при перемещении материала на ленточном или цепном транспортере использована ячеечная модель, аналогичная по структуре модели идеального вытеснения. Движение дисперсной среды представлено в виде поступательного перемещения ретура из первой ячейки во вторую, из второй в третью и так далее до последней ячейки. В качестве параметра идентификации этой модели используется время нахождения материала на транспортерной ленте, которое зависит от линейной скорости перемещения ленты и её длины.

В четвертой главе произведен анализ работы существующей технологии производства гранулированного коагулянта на ЗАО «Синтез», выбраны структура, состав и режим работы оборудования новой технологической линии, а также разработаны имитационные программы существующей и предложенной линий.

В существующей технологии производства ЗАО «Синтез» крупность продукта составляет от 2 до 20 мм при среднем размере гранул 10…15 мм. Результаты обследования существующей технологической линии показали, что производительность линии составляет 4,5 т/ч. Снижение размера гранул готового коагулянта в этой схеме ведет к уменьшению производительности линии и увеличению полифракционности продукта. Кроме того, в установившемся режиме работы линии наблюдаются колебания дисперсного состава материала во всех технологических элементах с периодичностью 15-25 мин, что снижает потребительские качества продукта.

Для определения причины нестабильности дисперсного состава в схеме разработан компьютерный имитатор работы технологической линии, использующий математические модели процессов и дополненный уравнениями связи, отражающими структуру линии. Результаты численных экспериментов показали, что нестабильность связана с тем, что в данной схеме периодичность выгрузки готового продукта приводит к периодическому изменению расхода ретура. Наблюдаемое время стабилизации дисперсного состава в схеме (рис. 10) после выгрузки коагулянта из бункера составляет порядка 15 мин, что соответствует реальному интервалу времени пульсаций фракционного состава на ЗАО «Синтез».

Для снижения крупности продукционного коагулянта до 2…5 мм, увеличения производительности линии и устранения причины нестабильности предложена новая технологическая схема, представленная на рис. 10.

Основные отличия новой схемы состоят в следующем:

1) для исключения пыления в цехе двухситовой вибрационный грохот заменен на барабанный грохот с ячейками 5 мм;

2) для удаления из готового продукта мелких частиц устанавливается гравитационный сепаратор с пересыпными полками;

3) для исключения нестабильности дисперсного состава готового продукта установлен промежуточный бункер, из которого материал двумя независимыми потоками направляется в гравитационный сепаратор и гранулятор.

Для предложенной технологической линии разработан компьютерный имитатор (рис. 11) с помощью которого определены массопотоки материала в каждом элементе схемы и показано, что периодическая выгрузка готового материала не нарушает стабильности дисперсного состава готового продукта.

На основе полученных данных по массопотокам коагулянта в схеме выбраны типоразмеры и режимы работы оборудования, обеспечивающие получение гранулированного коагулянта с размером частиц от 2 до 5 мм при производительности линии 8 т/ч. Схема и типоразмеры оборудования приняты при разработке проекта новой технологической линии на ЗАО «Синтез» г. Кострома.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

  1. Выполнен комплекс работ по исследованию процессов растворения гранул коагулянта в системах водоочистки тепловых электростанций при изменении температуры раствора, размера гранул сульфата алюминия, массовой доли реагента в растворе и частоты вращения лопастей мешалки, на основании которых получены новые экспериментальные данные по кинетике растворения гранулированного коагулянта - Al2(SO4)3·18Н2О и электропроводности его растворов.
  2. Определен режим работы и основные геометрические характеристики оборудования, необходимого для подготовки рабочего раствора коагулянта в компактных схемах реагентных узлов коагуляции для ВПУ ТЭС в условиях непрерывной и периодической подготовки раствора. Показано, что в результате использования гранулированного продукта, организации сухого способа складирования и перехода на непрерывное производство рабочего раствора площадь под склад реагента сокращается на 90 %, а размер растворно-расходных баков на 85 %.
  3. На основе полученных данных по кинетике растворения гранулированного сульфата алюминия, а также режимных и конструктивных параметров растворно-расходного оборудования определены требуемые размеры гранул (не более 5 мм) для компактных схем ВПУ ТЭС.
  4. Предложена методика определения массового содержания сульфата алюминия в рабочем растворе коагулянта по значениям температуры и удельной электропроводности раствора.
  5. Разработаны и идентифицированы математические модели формирования дисперсных составов и массопотков дисперсной среды в узлах гранулирования, измельчения, разделения в гравитационном сепараторе и на грохоте, а также осаждения ретура в промежуточном бункере и перемещения материала на транспортерной ленте, участвующие в производстве гранулированных коагулянтов.
  6. Проведен анализ работы существующей технологической линии и выявлена причина нестабильности дисперсного состава готового коагулянта.
  7. Предложена новая технологическая линия производства гранулированного сульфата алюминия, позволяющая получать продукт с размером гранул от 2 до 5 мм, что позволяет использовать этот реагент на усовершенствованных узлах коагуляции ТЭС. Определен состав оборудования новой технологической линии и его типоразмеры.
  8. Разработаны имитационные компьютерные программы технологических линий производства гранулированного коагулянта, позволившие проанализировать влияние конструктивных и режимных параметров на характеристики продукта в существующей схеме и выбрать режим работы оборудования новой технологической линии.
  9. Результаты работы внедрены на ТЭЦ-ПВС ОАО «Северсталь» г. Череповец, на ОАО «Вологодская ТЭЦ» г. Вологда и использованы при разработке проекта технологической линии производства гранулированного сульфата алюминия на ЗАО «Синтез» г. Кострома.

Основные публикации по теме диссертации





Научные статьи, опубликованные в изданиях по списку ВАК

    1. Денисов Д.Г. Грануляция угольных частиц для сжигания в кипящем слое / Д.Г. Денисов, С.И. Шувалов // Вестник ИГЭУ. - Иваново. - 2004. Вып. 3. - С. 98-99.
    2. Денисов Д.Г. К вопросу об ударном разрушении твердых дисперсных сред / Д.Г. Денисов // Вестник ИГЭУ. - Иваново.- 2004. Вып. 6. - С. 15-19.
    3. Денисов Д.Г. Моделирование процесса измельчения в дробилках ударного действия / Д.Г. Денисов // Вестник ИГЭУ. - Иваново.- 2006. Вып. 2. - С. 17-20.
    4. Денисов Д.Г. Разделение полидисперсных материалов на грохотах / Д.Г. Денисов // Вестник ИГЭУ. - 2006. Вып. 4. - С. 24-27.
    5. Денисов Д.Г. Экспериментальное исследование процесса растворения гранулированного коагулянта / Д.Г. Денисов // Вестник ИГЭУ. - 2008. Вып. 2. - С. 52 - 55.

Публикации в других изданиях



Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.