Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые и ядерные энергоустановки

Диссертационная работа:

Сергеев, Сергей Леонидович. Повышение эффективности реагентной предочистки воды на ТЭС моделированием термодинамических процессов и операций управления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.14 / Сергеев Сергей Леонидович; [Место защиты: Казан. гос. энергет. ун-т].- Казань, 2011.- 185 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1057

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. В качестве исходной воды на ТЭС РФ для приготовления водного теплоносителя используются преимущественно воды поверхностных источников, реже - артезианские.

Учитывая загрязненность природных водоисточников прежде всего взвешенными веществами, в качестве первой стадии водоочистки применяют фильтрование. Для повышения эффективности предочистки до стадии фильтрования проводят реагентную обработку воды - коагуляцию, известкование, содоизвесткование, обеззараживание и др.

На стадии реагентной предочистки в качестве основных реагентов используют известь, коагулянт - соли железа и алюминия (на ТЭС чаще всего сульфат двухвалентного железа), а также, в некоторых случаях СаСЬ, NaOH, МагСОз, CI2 и другие производные активного хлора, флокулянты. Результатом предочистки является отделение от водного раствора теплоносителя твердой фазы, содержащей взвешенные твердые вещества и вновь образованные малорастворимые соединения. При этом состав воды и ее основные показатели претерпевают существенные изменения.

В связи с многообразием воздействия реагентой обработки на природную мультикомпонентную многофазную водную систему проведение расчетов результатов обработки а, равно как и моделирование работы блока предочистки, затруднено. Выбор реагентов и их концентрации проводится на основании прямых лабораторных экспериментов. Автоматизация предочистки основывается не на организации оптимального режима, а на недопущении остатков реагентов на последующие стадии водообработки. В этой связи оптимизация по расходу реагентов не производится.

Существующие лучшие образцы прикладных программ для термодинамического моделирования природных водных систем в силу своей универсальности с одной стороны и, в то же время ограниченности, для решения задач в энергетике не приспособлены. Следует отметить также большое значение выбора базы термодинамических характеристик веществ, составляющих природную и обработанную воду.

Данная работа выполнена в рамках научного направления института теплоэнергетики ФГБОУ ВПО КГЭУ «Термодинамическое моделирование водных теплоносителей».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математических моделей, описывающих протекающие на аппаратах предочистки основные физико-химические процессы, моделирование работы аппаратов и всего блока на макроуровне, разработка методик и составление программ для расчета результатов предочистки, оптимизации, управления и обучения работы блока аппаратов на реальной ТЭС.

Для достижения поставленной цели сформулированы непосредственные задачи работы:

1. Системный анализ и математическое моделирование работы аппаратов и блока предочистки в целом на реальной ТЭС.

2. Формирование базы термодинамических характеристик для
отобранных значимых химических реакций и физико-химических процессов.

3. Термодинамическое моделирование химических и физико-химических
равновесных процессов, протекающих при реагентной предочистке природной
воды с использованием термодинамических и кинетических констант с
температурной зависимостью.

4. Разработка алгоритма решения системы нелинейных уравнений и
неравенств, описывающих физико-химические процессы, блок-схема
прикладной программы, написание прикладной программы
«Термодинамическое моделирование водного теплоносителя».

5. Проведение экспериментов на работающей станции
(Набережночелнинской ТЭЦ), проведение расчетов с использованием
прикладной программы, определение оптимальных режимов предочистки.

6. Разработка алгоритма (блок-схемы) и прикладной программы - «Блок
предочистки, с функцией управления и тренажера», моделирующей работу
аппаратов и в целом блока предочистки с функциями управления и тренажера.

Научная новизна работы.

  1. Разработана математическая модель процесса предочистки природной воды, включающая описание всех значимых химических и физико-химических процессов, в числе которых протолитические равновесия, реакции комплексообразования с двумя типами лигандов, осаждение малорастворимых соединений, метастабильные равновесия, соосаждение макро- и микрокомпонент, растворение газов и окислительно-восстановительные реакции.

  2. Предложен новый способ выбора базисных частиц и метод расчета равновесного состава путем решения «прямой» и «обратной» задачи относительно измеряемых параметров.

  1. Сформирована база термодинамических характеристик химических соединений, образующихся при реагентной обработке воды.

  2. Разработана математическая модель функционирования отдельных аппаратов и блока предочистки в целом для реальной ТЭС.

Достоверность основных результатов работы обеспечивается: в теоретическом плане - использованием научно-обоснованной теории растворов электролитов, термодинамики и кинетики гетерогенных реакций, теории комплексообразования; в практическом плане - проверкой адекватности расчетных моделей по технологическим характеристикам действующих водоподготовительных установок, а также совпадением результатов расчетов с экспериментальными данными на работающей станции (НЧ ТЭЦ).

Практическая значимость работы. Проведен анализ эффективности работы блока предварительной очистки воды на реальной ТЭЦ и рассчитаны оптимальные режимы работы, обеспечивающие минимальный расход реагентов при максимально возможной степени очистки воды.

Разработан пакет прикладных программ, включающий две прикладные
программы (ПП): «Термодинамическое моделирование водного

теплоносителя» - для расчета результатов предочистки воды методом

термодинамического моделирования и «Блок предочистки, с функцией управления и тренажера» для моделирования работы блока предочистки на конкретной ТЭЦ. Разработанные прикладные программы могут быть использованы как для проведения теоретических расчетов, так и для оптимизации водоподготовительных операций, расчета оптимальных режимов предочистки, экономии реагентов. Предполагается использование программы для управления процессом обработки воды в составе АСУ.

Программа с функциями тренажера предназначена в том числе для обучения и тестирования персонала химического цеха ТЭЦ.

Реализация результатов работы. Рекомендации по оптимизации работы стадии реагентной предварительной очистки использованы на Набережночелнинской ТЭЦ. Вычислительный программный комплекс для моделирования работы блока предочистки рекомендован для внедрения в составе АСУ НЧТЭЦ.

Апробация работы. Результаты работы представлены на 19-ой международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-19» (Воронеж, ВГТА, 2006г.), 20-ой международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20». (Ярославль, ЯГТУ, 2007г.), Ш-й молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения», посвященной 40-летию КГЭУ (Казань, КГЭУ, 2008г.), международной научно-технической конференции «Энергетика-2008: инновации, решения, перспективы» (Казань, КГЭУ, 2008г.), IV-ой молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2009г.), 10-ом аспирантско-магистерском научном семинаре, посвященном «Дню энергетика» (Казань, КГЭУ, 2010г.).

Личное участие автора. Основные результаты получены автором лично под руководством д.х.н., проф. Чичирова А.А.

Автор защищает:

1. Математическую модель процесса предочистки природной воды,
основанную на термодинамике реакций.

2. Способ выбора базисных частиц и метод установления равновесного
состава путем решения «прямой» и «обратной» задачи относительно
измеряемых параметров.

3. Математическую модель динамики функционирования отдельных
аппаратов и блока предочистки в целом на реальной ТЭС.

  1. Результаты экспериментального исследования предочистки реальной ТЭС и обработку результатов с использованием разработанных программ.

  2. Методику оценки эффективности работы предочистки ТЭС. Рекомендации по повышению эффективности работы.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано одиннадцать печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и списка литературы из 188 наименований. Общий объем диссертации составляет 185 страниц машинописного текста, включая 31 рисунок, 49 таблиц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net