Введение к работе
Актуальность работы. Функционирование тепловой электростанции (ТЭС) характеризуется потреблением большого количества природной воды и сбросом сточных вод разного уровня загрязненности. Основным источником сбросов являются водоподготовительные установки (ВПУ).
Минимизация сбросов сточных вод требует повышения коэффициента во- дооборота на тепловых электрических станциях, т. е. создания малоотходных и безотходных схем водопользования. Это должно быть реализовано не только путем усовершенствования многих существующих технико-экономических решений по обработке воды различного состава, необходим также учет экономического влияния примесей технологических потоков, используемых реагентов и конкретные экономическая и социологическая оценки ущерба, причиняемого окружающей среде в результате сбросов.
Реализация концепции создания экологически безопасной ТЭС возможна по двум направлениям.
Первое направление основано на разработке и внедрении экономичных и экологически совершенных технологий подготовки добавочной воды парогенераторов и подпиточной воды теплосети. В этом аспекте разработка эффективных технологических схем водоприготовления на ТЭС с сохранением базисного оборудования является наиболее перспективным направлением, отвечающим поставленным требованиям, в особенности там, где речь идет о расширении и реконструкции функционирующих установок.
Второе направление связано с разработкой и внедрением технологий максимально полной переработки и утилизации образующихся сточных вод с получением и повторным использованием в цикле станции исходных химических реагентов.
Наиболее перспективной является электромембранная технология обработки воды, позволяющая исключить сбросы солей и потребление воды на собственные нужды водоподготовительных установок.
Результатом внедрения разработок с использованием электромембранной технологии является создание замкнутых производственных циклов при минимизации производственных отходов, сокращение удельного потребления природных ресурсов и энергии.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (госконтракты № 14.В37.21.0335, №14.В37.21.0658) в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» за 2012-2013 годы.
Цель работы - практическая реализация концепции создания бессточной замкнутой системы водопользования на ТЭС на базе электромембранных модулей.
Задачи работы:
анализ системы водопользования ТЭС на примере Казанской ТЭЦ-3;
определение истинного состава продувочных вод испарителей термо- обессоливающего комплекса;
разработка технологии переработки высокоминерализованных продувочных вод испарителей на базе «хвостовой» электромембранной установки;
создание и внедрение опытно-промышленной установки утилизации продувочных вод испарителей;
проведение промышленного эксперимента по получению щелочного и умягченного растворов из производственного стока на опытно- промышленной установке;
разработка документации по эксплуатации установки.
Научная новизна. Для ТЭС с ионитной и термической ВПУ предложены технологические схемы, обеспечивающие бессточность работы ВПУ.
Разработаны технологические решения, позволяющие с использованием «хвостовых» электромембранных модулей перерабатывать продувочную воду испарителей и повторно использовать получаемые ценные компоненты в цикле ВПУ.
На базе электромембранных модулей разработаны схемные решения, позволяющие в результате переработки продувочной воды испарителей выделить ценные сырьевые компоненты, повторно используемые в производственном цикле.
Впервые получены экспериментальные данные опытно-промышленных испытаний электромембранной технологии переработки высокоминерализованных стоков с получением умягченного солевого и щелочного растворов.
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается: в теоретическом плане - использованием научно-обоснованных моделей и методов расчета процессов и аппаратов; в практическом плане - согласованием результатов расчетов с экспериментальными данными промышленных испытаний, выполненных в настоящей работе, и литературными данными.
Практическая ценность работы и внедрение её результатов.
Результаты исследований, а также разработанные схемы могут быть использованы при создании малоотходных комплексов водопользования как на существующих ТЭС РФ и других производствах в процессе их реконструкции, так и при сооружении новых.
На Казанской ТЭЦ-3 реализована электромембранная технология переработки стоков термообессоливающей установки с извлечением умягченного солевого и щелочного растворов, о чем получен акт внедрения.
За счет повторного использования полученных продуктов в технологическом цикле создан замкнутый цикл водопользования с полным исключением стоков.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
-
Электромембранная технология переработки высокоминерализованных щелочных стоков испарителей с использованием «хвостовой» электромембранной установки.
-
Технологические схемы утилизации высокоминерализованных отходов с получением повторно используемых компонентов на ТЭЦ - щелочного и умягченного растворов.
-
Конструкция электромембранной установки (ЭМУ).
-
Результаты опытно-промышленных испытаний по получению щелочного раствора из стоков водоподготовительной установки Казанской ТЭЦ-3.
-
Оценка технико-экономической эффективности разработанной технологии.
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором лично под руководством д-ра хим.наук, проф. Чичировой Н.Д.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на молодежных международных научных конференциях «Тинчуринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2009 г., 2010 г.), III Всероссийском конкурсе молодых специалистов инжинирингового профиля в области энергетики (Дивноморское, Краснодарский край, 2009г.), шестнадцатой и семнадцатой международных научно- технических конференциях студентов и аспирантов: Радиоэлектроника, электротехника, энергетика (Москва, МЭИ, 2010 г., 2011 г.), VII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова (Казань, 2010 г.), международной молодежной научной конференции «XVIII Туполевские чтения» (Казань, 2010 г.), IV молодежной научно- практической конференции ОАО «Генерирующая компания» (Казань, 2009 г.), I молодежной научно-практической конференции ОАО «ТГК-16» (Нижнекамск, 2010 г.), молодежной научно-практической конференции ОАО «Тат- энерго» (Казань, 2010 г.), XV и XVI международных научно-технических конференциях «Состояние и перспективы развития электротехнологий» (Бенардо- совские чтения) (Иваново, ИГЭУ, 2009 г., 2011 г.), международной научной конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения» (Саратов, СГТУ, 2010 г.), XIII Всероссийском студенческом семинаре «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность» (Томск, 2011 г.), международной молодежной конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу - творчество молодых» (Йошкар-Ола, 2011 г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано шестнадцать печатных работ, из них три в периодических изданиях из перечня ВАК Минобр- науки РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения, акта о внедрении технологии на Казанской ТЭЦ-3 и списка литературы из 158 наименований. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков и схем, 25 таблиц.
Похожие диссертации на Ресурсосберегающая технология утилизации продувочной воды испарителей водоподготовительной установки ТЭС на базе электромембранных модулей
-
