Совершенствование водоподготовки ТЭС на основе разработки технологии производства гранулированного коагулянта (стр. 2 )

Личный вклад автора состоит в организации, проведении и анализе экспериментальных исследований по растворению гранулированного сульфата алюминия; разработке моделей преобразования дисперсных составов и массопотоков в узлах технологических схем производства коагулянта; разработке алгоритмов и программного обеспечения для динамического расчета технологических схем; анализе и обобщении результатов экспериментальных и расчетных исследований.

Внедрение результатов работы осуществлено на водоподготовительных установках ТЭЦ-ПВС г. Череповец, на ТЭЦ» г. Вологда и использовано при разработке проекта модернизации технологической линии производства гранулированного сульфата алюминия на г. Кострома. Реализация результатов работы подтверждена тремя актами внедрения.

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных и международных научно-технических конференциях:

·  Х, ХIII и ХIV Международные научно-технические конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2004, 2007, 2008 гг.);

·  Региональная студенческая научная конференция «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (Иваново, 2004 г.);

·  Региональные научно-технические конференции студентов и аспирантов «Энергия» (Иваново, 2006, 2008 гг.);

·  Международные научно-технические конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Иваново, 2006, 2007 гг.);

·  Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы энергетики» (Екатеринбург, 2007 г.);

·  XXII Международная молодежная научно-практическая конференция «Развитие атомной отрасли: время глобальных перемен» (Иваново, 2007 г.);

·  XI Международная научно-инновационная конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов «Полярное сияние 2008» на тему «Ядерное будущее: технологии, безопасность и экология» (Санкт-Петербург, 2008 г.);

·  XV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2008 г.);

·  III Молодежная международная научная конференция «Тинчуринские чтения» (Казань, 2008 г.);

·  XIX Всероссийская научно-техническая конференция «Методы и средства измерений физических величин» (Нижний Новгород, 2008).

Список публикаций. По материалам диссертационной работы опубликовано 23 печатные работы, в том числе 5 статей по списку ВАК, 13 статей в сборниках материалов и 5 тезисов докладов.

Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов, библиографического списка использованной литературы из 175 наименований и 2 приложений. Объем диссертации, включая приложения, составляет 211 страниц машинописного текста. Работа содержит 76 рисунков и 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследования, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены особенности существующих способов хранения и технологий подготовки рабочего раствора коагулянта на ТЭС. Этому направлению посвящены работы , , и др. Показано, что мокрый способ хранения коагулянта на ВПУ ТЭС целесообразно применять только для неочищенного кускового сульфата алюминия. Для химически очищенного коагулянта предпочтительнее сухое хранение и непрерывный способ подготовки рабочего раствора.

В результате анализа работ , , и определены достоинства и недостатки различных технологий производства гранулированного сульфата алюминия у отечественных и зарубежных производителей. На основе существующих гранулометрических характеристик коагулянта и нормативной документации, регламентирующей его производство, проанализированы требования к фракционному составу отечественных и импортных производителей коагулянта. Показано несоответствие технологии производства, применения и качества отечественного коагулянта современным требованиям ведущих западных производителей. Устранение этого недостатка возможно при разработке новых технологических схем и режимов работы оборудования.

Вопросам грануляции частиц дисперсного материала посвящены работы , , M. Смолуховского, , .

В развитие теории классификации дисперсных сред существенный вклад внесли , , , и д. р.

Вопросам преобразования дисперсного состава в измельчителях ударного принципа действия посвящены работы , , А. Линча и многих других.

На основании поставленной цели и проведенного анализа сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе содержится описание экспериментов по исследованию кинетики растворения гранулированного сульфата алюминия, оценка предельного размера гранул коагулянта для компактных ВПУ ТЭС и методика определения массовой доли сульфата алюминия в рабочем растворе.

На экспериментальной установке, схема которой представлена на рис. 1, исследовалось влияние на технологически обоснованных уровнях воздействия размера гранул коагулянта, температуры раствора, частоты вращения лопастей мешалки и массовой доли реагента в растворе на время полного растворения гранул.

Рис. 1 Общий вид лабораторной установки: 1 – пропеллерная мешалка; 2 –термостойкий стакан для приготовления раствора; 3 – кондуктометр; 4 – датчик кондуктометра; 5 – секундомер; 6 – термометр ртутный; 7 – иономер; 8 – датчик иономера, термометр; 9 – электронные весы; 10 – измерительный стакан; 11 – термоизолирующая пластина.

В результате статистической обработки результатов экспериментальных исследований подобраны и идентифицированы аналитические выражения по воздействию каждого фактора на время растворения. Коэффициенты в аналитических выражениях получены методом минимизации суммы квадратов отклонений экспериментальных и расчетных данных. Сопоставление результатов экспериментов с полученными регрессионными зависимостями представлено на рис. 2 и 3.

В компактных установках по подготовке раствора коагулянта время полного растворения коагулянта не должно превышать 10-15 мин.

τр, с

τр, оС

τр, оС

τ =[(-2.091·t) + 140.9]·δ R² = 0.995

τр = -15.14·10-7·ω3+46.50·10-4 ω2-4.66·ω-2230.25

δ = 4.8 мм; m = 0.05; δ = 6.5 мм; m = 0.05; δ = 10.5 мм; m = 0.05; δ = 14.7 мм; m = 0.05; δ = 9.0 мм; m = 0.10.

t = 18,55 оC; δ = 6,5 мм.

m = 0,05; ω = 740 об/мин.

R2=0.995

Согласно полученным данным по кинетике растворения максимальный размер частиц коагулянта, удовлетворяющий этому условию, равен 5 мм.

δ, мм

τр = 1207·m0.191 R² = 0.988

Для компактной схемы реагентного узла коагулянта ТЭС с непрерывной подготовкой раствора при номинальной производительности ВПУ 400 м3/ч, размере гранул сульфата алюминия 5 мм и дозе реагента 111 г/м3 минимальный размер растворно-расходных баков составляет 78 дм3 (рис.4). Минимальный размер буферного отсека при периодической подготовке раствора 250 дм3, при этом объем баков мерников равен 13 м3.

В данном случае площадь под склад коагулянта при переходе на гранулированный реагент и сухой способ хранения по сравнению с традиционной схемой сокращается на 92 % (с 78 до 6 м2), а размер растворно-расходных баков снижается на 87 % (с 200 до 26,2 м3).

Для контроля процесса растворения коагулянта предложена методика, основанная на кондуктометрическом методе анализа, а также показана неэффективность используемого для этой цели и основанного на измерении pH потенциометрического метода. Для расчета массовой доли коагулянта в растворе получена регрессионная зависимость между удельной электропроводностью χt [мСм/см], массовой долей 18-водного сульфата алюминия m [г/кг] и температурой t [оС] раствора: