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.
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.
Согласно полученным данным по кинетике растворения максимальный размер частиц коагулянта, удовлетворяющий этому условию, равен 5 мм.
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 чt [мСм/см], массовой долей 18-водного сульфата алюминия m [г/кг] и температурой t [оС] раствора:
. (1)
Средняя величина относительного расхождения экспериментальных и расчетных данных для формулы (1) составляет 0,61 %.
Для оценки применимости предложенной методики в промышленных условиях проведена серия дублирующих опытов (рис. 5). В этих опытах в качестве растворителя использовались дистиллят и водопроводная вода г. Иваново, которая по показателям качества соответствует осветленной воде ТЭС.
Для оперативной оценки массовой доли коагулянта в растворе по (1) составлена номограмма (рис. 6), на которой показан пример определения массовой доли сульфата алюминия при температуре раствора 30 оС и удельной электропроводности 22,5 мСм/см.
Результаты оценки объемов растворно-расходных баков на основе полученных данных по кинетике растворения использованы при разработке проектов компактных схем и реагентных узлов коагулянтов для ВПУ ТЭЦ-ПВС и «Вологодской ТЭЦ». На этих же объектах принята к использованию методика контроля растворения коагулянта на основе кондуктометрического метода.
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(д) – селективная функция агломерации, H(о, д) – распределительная функция.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
