Обезвреживание белковых выбросов при генерации теплоносителя в газомазутных вихревых топках

В целях ликвидации дефицита кормового белка планами XI пяти* летки и перспективой до 2000 года предусмотрены высокие (1,8 — 1,9 раза) темпы роста производства продукции микробиологической промышленности, в том числе белково-витамииного концентрата (БВК) из жидких парафинов нефти и природного газа. Однако увеличение объёмов производства сдерживается [I] отрицательным фактором биологического воздействия на людей микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, в частности белковой пыли выбросов сушильных установок. Длительный контроль запыленности атмосферы при эксплуатации абсорбционного метода очистки, не смотря на высокие показатели работы систем, свидетельствует о необходимости применения более радикальных методов, т.к. остаточный белок выбросов способен накапливаться и создавать в атмосфере населённых мест повышенную концентрацию. К наиболее эффективным методам в первую очередь следует отнести термоокислительный или более конкретно — огневой метод, экономически оправданный при утилизации тепла обезвреженного выброса, т.к. отработанный теплоноситель может быть использован в качестве окислителя топлива, а белковая пыль представляет собой высокореакционное топливо. Экономичное огневое обезвреживание всего потока выбросов не удается реализовать, в прямоточных технологических топках в связи с низкой устойчивостью их работы при высоких избытках воздуха. Комбинированная схема, включающая абсорбционную предочистку всего потока, систему рециркуляции и обезвреживания выброса (50 $ потока) в топке, имеет повышенный расход топлива, компенсирующий тепло, снятое абсорбентом в трубе Вентури, и коррозию холодных пакетов рекуператора, активизированную агрессивной капельной влагой рециркулята. Кроме того, в ней не выдержано одно из основных условий гарантированного огневого обезвреживания, т.к. с пламенем контактирует не весь поток выброса, а лишь его треть. Остальное количество, из-за низкой устойчивости процесса горения, смешивается с дымовыми газами по тракту «топка-рекуператор». Проблема защиты воздушного бассейна в производстве ЕВК ставит актуальную задачу экономичного огневого обезвреживания всего потока выбросов сушильных установок.

Настоящая работа посвящена обоснованию принципов проектирования газомазутных вихревых топок для генерации тепла и обезвреживания всего потока пылегазовых выбросов сушильных установок производства БВК, разработке и внедрению в народное хозяйство промышленных теплогенераторов.

В процессе исследований автором выполнено следующее:

1. Разработан способ огневого обезвреживания пылегазовых выбросов сушильных установок производства БВК. Теоретически и экспериментально обоснованы параметры обезвреживания без дополнительных энергозатрат при генерации теплоносителя.

2. Разработаны и исследованы выхревые бесфутеровочные топки для генерации тепла и обезвреживания белковой пыли с оценкой условий приближённого огневого моделирования.

3. Разработаны и исследованы высокоэффективные устройства для получения топливного аэрозоля и измерения его дисперсности, реализуемые в процессе создания бесфутеровочных теплогенераторов.

Работа выполнена автором в отделе печей химических производств ЛенНИИхиммаша и научно-исследовательском отделе НИКО средств герметизации Опытно-конструкторского бюро тонкого биологического машиностроения (ОКБ ТБМ). Экспериментальные исследования вихревых топок проводились на производственном объединении «Фосфорит», г. Кингисепп (сжигание сланцевого газа) и Киришском биохимическом заводе (сжигание мазута, огневое обезвреживание белковой пыли). Исследования процессов распиливания жидкости выполнялись на стенде ОКБ ТБМ, г. Кириши. На основании разработанных рекомендаций под руководством автора в ОКБ ТБМ выполнена рабочая документация и из гот о вл ено в 1983 году шесть образцов теплогенераторов различной мощности с использованием в качестве топлива природного газа, мазута и аб-газа производства БВК из природного газа. Институтом ЮжГипробиосинтез и его филиалами в г. Минске и г. Волгограде выполнена привязка теплогенераторов в системах сушильных установок заводов БВК.

Внедрение теплогенераторов на одном действующем заводе с тремя сушильными установками позволит получить гарантированный эффект не менее 66 тые. руб/год, значительно улучшить состояние воздушного бассейна, а также сократить капитальные и эксплуатационные затраты для вновь строящихся предприятий при сокращении санитарно-за-щитной зоны.

Все основные научно-технические положения, установленные автором при разработке данной темы, составляющие новизну и практическую ценность выносятся на защиту диссертации.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

— диаметр, радиус, длина, ширина щели, м- / С'<*? — безразмерные величины: длина, интенсивность крутки,.

Г) / избыток воздуха, парциальное давлениеСс} Ь — расход: объёмный, массовый, топлива, м3/с, кг/с;

Р &-Р — давление, перепад давлений, Пар,[1.

— коэффициент вязкости кинематической, динамической, р о м*ус, н’с/м —³² «средний Заутеровский диаметр, мкм- - коэффициент теплопроводности, Вт/(м град);

— плотность теплового потока, удельный расход тепла, Вт/м^, КДж/кг вл;

Т^ - температура, К, °Су? — плотность, кг/м3- с[- влагосодержание, кг/кгЫохпкоэффициент теплоотдачи, Вт/(м^ с) — к/" - скорость, м/сг — время, с- ^ - энтальпия, КДк/кгКв} Ои, — критерии Рейнольдса, Эйлера.

Индексы:

К — камера С — соплоМ — металл;

В — воздухЛ — излучениеР — рабочий;

РСрасчётныйЭ — экспериментальный-СУсушилка;

Т — топкаПН-пневмотранспортвыброс;

У — присадкасечениеКРкритический;

СПсепарацияФРфорсункаЖ — жидкость;

Ц — циклонИ — испарениеГ — горение;

ВХвходВЫХвыходВЛвлага;

О — нормальный, I — камера горения, 2 — камера дожига, холодный, IIпламенная труба, 21- пламенная труба исходный- 12- сопло- 22- соплоу7- окружнойсрсреднийпреб.-пребывание.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: МОДЕЛЕЙ 5 и 15 МВт.