CC BY
18
Особенности применения комплексного дисперсионного анализа для повышенияэффективности систем обеспыливаниявыбросов аспирациистройиндустрии
С.А.Кошкарев, М.В. Димитренко, Д.А.Ерохин, А.О.Тагаева, А.Д.Слободчкова, К.С.Кошкарев
Волгоградский государственный техническийуниверситет,
Волгоград
Аннотация: Статья посвящена вопросу повышения экологической безопасности стройиндустрии совершенствованием систем обеспыливания с использованием комплексного дисперсионного анализа пылевых выбросов пыли системами аспирации. В статье предложено развивать перспективный подход к совершенствованию методов комплексного дисперсионного анализа пыли с использованием параметров интегральной функции распределения частиц по гидравлически эквивалентным размерам и по скоростям витания частиц исследуемой пробыпыли. Результаты исследований показывают, что использование функций отклика в видераспределенияпо скоростямвитания частиц пыли частиц позволяют получить более надежные результаты комплексного дисперсионного анализа пыли. Получены регрессии для функций отклика по скоростям витания частиц пыли при измерении времени седиментации частиц пыли. При этом разрабатываемые с использованием результатов таких исследований устройства очистки позволяют значительно сокращать объем выбросов пыли сыпучих в атмосферу в производстве стройматериалов, что является одним из наиболее эффективных способов реализации природоохранных мероприятий.
Ключевые слова: пыль, цемент, песок, пылеуловитель, очистка, стройматериал, проскок, дисперсионный анализ, скорость, витание, выброс, атмосфера, система, обеспыливание, аспирация.
Мироваяпотребностьвцементебудетрастиоколо 4,5% в год, что составит 5,2 миллионов т/г к 2019.
ВомногихразвивающихсястранахАзиатском, Тихоокеанскомрегионе,
втомчисле,например, в
ИндиииРоссии,отмечаетсязначительныйростпроизводствацемента, составляющий около 8% и в перспективе к 2020 г до 9% в год [1-3].Суммарноеколичество произведенного цемента вЮФО за полугодие 2016 г составило 4,05 млн.т, что является лучшимпроизводственным показателем в РФ,в среднем составляет 15,9%от общероссийского объема
производства[4].Все более возрастающие объемы производства еще более увеличивают соответственно уровень загрязнение атмосферы в городах.
Описание процессы производства цементов, широко представлено в литературе, например, [5,6]. Существующие виды и технологии производства цементов весьма разнообразны и специфичны, по этой причине дать дажекраткую их характеристику в рамках статьи не представляется возможным. Общим является то, что на всех данных предприятиях стройиндустрии технологическое оборудование оснащается системами локальной вытяжной вентиляцией, или аспирацией. Интенсивно выделяющаяся в технологических объемахвысокодисперсная пыльпоступает в воздуховоды аспирации и, далее через системы обеспыливаниявыбрасывается в атмосферу на источниках загрязнения [7].
Эффективность работы пылеуловителей системы обеспыливания аспирации в значительной степени зависит от размеров улавливаемых частиц пыли, что предопределяет проектно-конструкторские решения [8-10]. Для определения размеров частиц пыли в газовоздушных потокахнаиболее часто используют в практике микроскопический метод дисперсионного анализа [9,10]. В работах [10-12] авторами было предложено в качестве выходных данных эксперимента комплексного дисперсионного анализа использовать вместо оптически определяемого эквивалентного 8э и среднемедианного размера частиц 850частиц пробы пыли, -гидравлический размер I, или крупность частиц пыли и соответственно их среднемедианные значенияг50. Серия экспериментовчастиц для различных видов пыли стройматериалов выполнена на лабораторной установке [13].Соответственно функция распределения по гидравлически эквивалентным размерам, определяется функцией прохода В (г), характерный видграфикакоторой пыли стройматериаловпредставлен на рис.1.Были получены также результаты для распределения функции относительной доли осаждающейся массы
пыли А(Мп ) повремени седиментации частиц тс, в пробахпыли различных стройматериалов,характерный графический вид которой изображен на рис.2.
Рис. 1. Функция интегрального распределения частиц кварцевой пыли по гидравлически эквивалентным размерам ¿, при ¿=15 - 80 мкм
В полученных и представленных в настоящей статье результатах данного эксперименте, выполненных на лабораторной установке [13], была достигнута более высокая точность значенийфункции отклика. В продолжения развития модельных представлений [14] было предложено принципиально изменить физические параметры выходных данных результатов эксперимента комплексного дисперсионного анализа, с целью которых были принятыскорость витания частиц ир , и интегральная функция
распределения по скоростям витания «ансамбля» частиц исследуемого образца пробы пыли Б(ир ).
В результате статистической обработкиданных результатов значительного числа серий экспериментов, выполненных на лабораторной установке [13], получены регрессионные зависимости, описывающие интегральную функцию распределения частиц интегральная функцию распределения по скоростям витания «ансамбля» частиц исследуемого образца пробы пыли Б(ыр ) для некоторых видов пыли, (пыль песка, пыль с
содержанием диоксида кремния более70%) обобщенного вида
Б( Ыр) = (А, \%1(ыр) + Б, ^Ыр + С,) (1)
где Аи Б1иС1 некоторые постоянныекоэффициенты параметрического типа для вида исследуемого вида пыли.
Постоянныекоэффициенты параметрического типаА,, БгиСгимеют различные значения для различных видов пылидисперсного материала.
Данные параметры ыр и среднемедианнаяскоростям витания «ансамбля»
частиц исследуемого образца пробы пыли Ы р в существенной мере не
У 50
являются непосредственно оптически определяемыми величинами и влияют на время пребывания частиц в зонах сепарации и величину проскока пыли. Данные характеристики «ансамбля» частиц пыли были использованы для разработки высокоэффективных устройств очистки выбросов аспирации стройиндустрии, прошедших успешные опытно-промышленные испытания.
Выводы.
Использование вкачестве выходных функций отклика интегрального распределения частиц Б(Ы р ) исреднемедианнойскорости витания
«ансамбля» частиц исследуемых образцов пыли ыр позволило получить
50
результаты более высокой достоверности. Результатом выполненных и
:
представленных в работе исследований являются регрессионные соотношения обобщенного типа для зависимости интегрального распределения D(up ) по времени седиментации «ансамбля» частиц пыли тс.
Данный подход был использован для разработки новых высокоэффективных устройств мокрой очистки выбросов аспирации стройиндустрии[14].
Литература
1. World Cement - Demand and Sales Forecasts, Market Share, Market Size, Market Leaders. URL: //freedoniagroup.com/World-Cement.html (date of access: 01.11.2016).
2. Perspectivy. Jelektronnyjzhurnal. Mirovaja_cementnaja promyshlennost'. URL: perspektivy.info/book/mirovaja_cementnaja_ promyshlennost_2012-06-06.htm (date of access: 01.10.2016).
3. Technavio. Global cement industry outlook 2016-2020 URL: //technavio.com/report/global-metals-and-minerals-cement-industry-outlook-market. (dateofaccess: 01.11.2016).
4. Statistika proizvodstva betorn v Rossii // URL://beton.ru/news/detail.php?ID=418056 (date of access: 01.10.2016).
5. Дуда, В. Цемент. М.: Стройиздат, 1981. 463 с.Лоскутов, Ю.А., Максимов, В.И., Веселовский, В.В.
6. Технология производства цемента // URL: base.safework.ru. (дата обращения: 01.10.2015).
7. Балтеренас, П. С. Обеспыливание воздуха на предприятиях строительных материалов. М.: Стройиздат, 1990. 180 с.
8. Азаров, В. Н. и др. Особенности аспирации технологического оборудования предприятий по производству цемента // Вестник ВолгГАСУ. 2013. №31-2 (50). С. 499-502.
9. Азаров, В.Н., Кошкарев, С.А., Николенко, М. А. Снижение выбросов систем обеспыливанияс использованием дисперсионного анализа пыли в стройиндустрии // Инженерный вестник Дона. 2014, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1 y201 5/2838.
10. Кошкарев, С.А., Редван, А. и др. Дисперсионный анализ пыли выбросов в системах аспирации производства цемента с использованием усовершенствованной экспериментальной установки // Инженерный вестник Дона. 2015, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3224 .
11. Strelets K. I., Kitain M. B., Petrochenko M. V. Welding Spark Parameters Determination for Cyclone Removal Calculation // Advanced Materials Research. 2014. V. 941. Рр. 2098-2103.
12. Азаров, В.Н., Кошкарев, С.А. Оценка эффективности аппарата мокрой очистки обеспыливания выбросов печей обжига керамзита. Инженерно-строительный журнал. 2015. №2. C. 18-32.
13. Патент №156520, Россия, U1 МПК G01N 15/00. Устройство для определения дисперсного состава пыли. Кошкарев, С.А., Азаров, В. Н. [и др.]. Заявка №2015124975/28. 24.06.2015. Заявлено 24.06.2015. Опубл. 2015.
14. Азаров, В. Н., Кошкарев, С.А. Повышение экологической безопасности стройиндустрии совершенствованием систем обеспыливания с использованием комплексного дисперсионного анализа пылевых выбросов // Вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительство и архитектура. 2016. Вып. 43 (62). С. 161-174.
References
1. World Cement - Demand and Sales Forecasts, Market Share, Market Size, Market Leaders. URL: //freedoniagroup.com/World-Cement.html (date of access: 01.11.2016).
2. Perspectivy. Jelektronny jzhurnal. Mirovaja_cementnaja_promyshlennost. [Perspectives. Digital Magazine. World Cement Industry]. URL:
perspektivy.info/book/mirovaja_cementnaj a_ promyshlennost_2012-06-06 .htm (date of access: 01.10.2016).
3. Technavio. Global cement industry outlook 2016-2020 URL: //technavio.com/report/global-metals-and-minerals-cement-industry-outlook-market.(Date of access: 01.11.2016).
4. Beton.ru. Statistika proizvodstva beton v Rossii [Statistic of production of Russia]. URL://beton.ru/news/detail.php?ID=418056 (date of access: 01.10.2016).
5. Duda, V. Cement [Cement]. M.: Strojizdat, 1981. 463 p.
6. Tehnologijaproizvodstvacementa [Technology of production of cement]. System. request: Adobe Acrobat Reader.URL:// safework.ru (date of access: 01.10.2016).
7. B alter enas, P. S. Obespylivanievozduhanapredprijatijahstroitel'nyhmaterialov [Decreasing dust air in enterprises of building materials]. M.: Strojizdat, 1990. 180 p.
8. Azarov, V. N. idr. VestnikVolgGASU. 2013. №31-2 (50). Pp. 499-502. (rus)
9. Azarov, V. N., Koshkarev, S. A., Nikolenko, M. A. InzenernyjvestnikDona (Rus). 2015. № 1-2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p2y2015/2858.
10. Koshkarev, S. A, L. Ja., Redvan,A. idr.InzenernyjvestnikDona (Rus)]. 2015. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p3y2015// 3224.
11. Strelets K. I., Kitain M. B., Petrochenko M. V. Welding Spark Parameters Determination for Cyclone Removal Calculation. Advanced Materials Research. 2014. T. 941. Pp. 2098-2103.
12. Azarov, V. N., Koshkarev, S.A. Inzhenerno-stroitel'nyjzhurnal. 2015. №2. Pp. 18-32.
13. Patent№ 156520, Rossija, U1 MŒK G01N 15/00. Ustrojstvodljaopredelenijadispersnogosostavapyli [Device for determining the composition of particulate dust].Koshkarev, S.A., Azarov, V. N. et al. Zajavka№2015124975/28. 24.06.2015. Zajavleno24.06.2015. Publ. 2015.
:
14. Azarov, V. К., Koshkarev, S.A.VestnikVolgGASU. Бег. Stroitel,stvoiarhitektura. 2016. Vyp. 43 (62). рр. 161-174.
