А.Л. Павлюк, С.И. Антонюк, А.С. Парфенюк.

Донецкий национальный технический университет

Машины и аппараты химических производств

Для эффективной переработки твердых углеродистых промбытотходов в наклонных термолизных печах (НТП) по предложенной Донецким национальным техническим университетом технологии установлены оптимальные составы компаунд-смесей. Методом планированного эксперимента изучено влияние состава исходной компаунд-смеси, уплотненной при давлении 15МПа, на ее плотность и физико-механические характеристики полученного после ее термообработки твердого термолизного топлива (ТТТ): плотности и параметров паспорта прочности.

Компаунд-смесь составляют компоненты четырех групп: шлам (H), пищевые отбросы (РО), бумага и картон (В), ПЭТ-тара и пластмасса (Р). Влияние состава было оценено не во всей области изменения концентрации компонентов, а в локальном участке диаграммы с границами, определенными по технологическим соображениям: Н=60-75%, PO=10-24%, В=9-16%, Р=0-6%.

Для проведения эксперимента использовали "модельные" компаунд-смеси, которые содержали исследуемые компоненты в пропорциях согласно матрице планирования симплексно-вершинного плана Шеффе - {4,3}. Проведенные ранее исследования с более низкими порядками модели оказались неадекватны.

Смеси содержали группы твердых бытовых отходов с крупностью 10-20 мм и угольный шлам - 1-3 мм и имели влажность 20%. Ранее проведенными исследованиями установлено, что давление прессования таких смесей желательно не ниже 10 МПа, поэтому было принято давление 15 МПа. Брикеты прессовались в матрице (диаметром 36 мм и высотой 70 мм) прибора для компрессионных испытаний.

ТТТ для исследования его свойств получен методом контейнерного термолиза брикетов в коксовой печи Авдеевского коксохимического завода при периоде 26 часов и температуре 850-900оС.

В результате были получены полиномиальные уравнения регрессии третьего порядка для исследованных откликов, имеющие вид:

.

Воспроизводимость опытов проверена по критерию Кохрена, а адекватность уравнений регрессии - по критерию Стьюдента с использованием 5 контрольных точек. Уравнения позволяют определить плотность компаунд-смеси, прочность и плотность ТТТ для составов в исследованных границах. Поверхность отклика 4-компонентной системы может быть представлена графически как проекция линий равного значения отклика на сечения симплекса с постоянным значением одного из компонентов (рис. 1).

Определены экстремумы регрессионных функций и найдены оптимальные содержания каждого компонента компаунд-смеси (табл. 1) по критерию оптимизации - прочность ТТТ на растяжение sр, значение которой для эффективной переработки компаунд-смесей и надежной работы НТП должно быть более 35кПа.

,

H=0,75 X1 + 0,70 X2 + 0,65 X3+0,60X4; PO=0,10 X1 + 0,15 X2 + 0,20 X3+0,24X4;

B=0,09 X1 + 0,11 X2 + 0,12 X3+0,16X4; P=0,06 X1 + 0,04 X2 + 0,03 X3.

Рисунок 1. - Линии равных значений свойств при Х4=0: а - плотности компаунд-смеси (р_km), б - плотности ТТТ (p_ТТТ), с - прочность на сжатие ТТТ (Cиг_сж), д - прочность на растяжение ТТТ (Сиг_р)

Таблица 1 - Области концентраций компонентов компаунд-смеси, для которой предел прочности на растяжение ТТТ больше 35 кПа

Сечение симплекса	Области концентраций компонентов, %
	H	PO	B	P
X4=0	66,30-74,30	10,70-18,70	9,21-11,74	3,26-5,79
X3=0	64,10-74,25	10,70-20,31	9,35-13,95	1,64-5,70
X2=0	61,25-74,30	10,70-23,00	9,21-15,00	0,75-5,79
X1=0	61,25-69,50	15,45-23,00	11,25-15,00	0,75-3,80
Общая	61,25-74,30	10,70-23,00	9,21-15,00	0,75-5,79

Проведенный эксперимент показал широкие возможности управления процессом переработки по предложенной технологии. Были определены оптимальные составы компаунд-смесей, которые позволят эффективно проводить их переработку в наклонных термолизных печах.

На главную страницу ДонНТУ

Электронная библиотека

На мою персональную страницу

Аннотированные ссылки

Магистрская диссертация