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
Энергетические системы и комплексы

Диссертационная работа:

Хаглеев Павел Евгеньевич. Обоснование зимнего намыва дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.14.01 / Хаглеев Павел Евгеньевич;[Место защиты: Сибирском федеральном университете].- Красноярск, 2012.- 19 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность диссертации обусловлена необходимостью рационального обращения с золошлаковыми отходами тепловых электрических станций (ТЭС) энергетических систем и комплексов с целью их утилизации.

В связи с сокращением запасов и ростом стоимости природного газа и нефти «структура расходуемого топлива на тепловых электростанциях будет изменяться в сторону уменьшения доли газа к 2020 году и увеличения доли угля» («Энергетическая стратегия России на период до 2020 года»). В частности, увеличение потребления угля предполагается на 48 - 70%.

На тепловых электростанциях РФ, работающих на твердом топливе, ежегодный выход золы и шлака достигает 25 млн. т. Только 5-10 % этих материалов подвергается переработке и последующему использованию, а их основная масса складируется в золошлакоотвалах, которые представляют собой сложные, дорогостоящие гидротехнические сооружения и являются постоянным источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время золошлако-отвалы многих ТЭС близки к исчерпанию проектной емкости или уже переполнены.

В экономически развитых странах мира степень утилизации золошлаковых материалов достигает 50-100 % и обеспечивается за счет раздельной выдачи золы и шлака потребителям. В России подобная практика по ряду причин не может быть реализована. Так, для раздельного хранения шлака ТЭС разработан специальный класс сооружений - дренированные шлакоотвалы. Однако согласно действующим нормативам намыв таких отвалов допускается только в теплое время года, в то время как в условиях России большая часть золошлаков ТЭС образуется именно в зимнее время.

Таким образом, обоснование возможности круглогодичного намыва дренированных шлакоотвалов является актуальной задачей в решении проблемы утилизации золошлаковых материалов и повышении эффективности работы ТЭС энергетических систем в целом.

Работа выполнена в рамках приоритетного направления развития науки, технологий и техники РФ Пр-577 «Энергосберегающие технологии» (критические технологии «Системы жизнеобеспечения и защиты человека» и «Энергосбережение») по открытому плану НИР ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» «Разработка энергоэффективных и экобезопасных технологий».

Объект исследований: дренированные шлакоотвалы ТЭС.

Предмет исследований: условия инфильтрации водной составляющей пульпы в массиве промороженного шлака, тепловой режим дренированного шлакоотвала при круглогодичном намыве.

Цель исследований состоит в научном обосновании зимнего намыва дренированных шлакоотвалов ТЭС в условиях климатических районов России со среднемесячной температурой воздуха в январе до -28С.

Задачи исследований:

- экспериментально-теоретическое исследование теплового взаимодействия водной составляющей пульпы и частиц промороженного шлака в статических условиях;

-установление принципиальной возможности инфильтрации воды в массиве промороженного шлака и определение условий, обеспечивающих движение лидирующего объёма инфильтрационного потока;

-математическое моделирование и численное исследование температурного режима дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций.

Научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту:

  1. Впервые установлено, что вода с относительно невысокой температурой 3 С в условиях безнапорной фильтрации свободно протекает через толщу промороженного до температуры -28С шлака.

  2. Получены критериальные соотношения, позволяющие определить количество воды, оставшейся в жидком состоянии при статическом взаимодействии с частицами промороженного шлака, и условия продвижения фронта инфильтрационного потока в его порах.

  3. Экспериментально определено влияние времени контакта, гранулометрического состава, начальной температуры воды и шлака на количество воды, сохранившей подвижность при ее статическом тепловом взаимодействии с частицами промороженного шлака; экспериментально подтверждена справедливость критериальной оценки условий инфильтрации воды в массиве промороженного шлака; установлен критический диаметр частиц шлака, ниже которого промороженный шлак становится непроницаем для воды.

  4. Разработана математическая модель температурного режима дренированного шлакоотвала в виде многофазной, многофронтовой задачи Стефана, отличающаяся от известных использованием уравнений сопряжения. Предложен новый алгоритм численного решения данного класса задач.

Практическая значимость работы состоит в разработке программного обеспечения расчета температурного режима дренированных шлакоотвалов ТЭС энергетических систем и комплексов, позволяющие проводить расчёт оптимальных режимов круглогодичного намыва в суровых климатических условиях при проектировании и эксплуатации данных объектов.

Использование результатов работы. Рекомендации по организации зимнего намыва дренированных шлакоотвалов приняты для использования при проектировании и эксплуатации мест хранения золошлаковых отходов филиала «Красноярская ТЭЦ-1» ОАО «Енисейская ТГК».

Научные результаты исследований использованы в учебном процессе (2009-2011) при разработке курса лекций и расчетно-графического задания по дисциплине «Теоретические исследования тепломассообмена» в Политехническом институте СФУ для студентов и магистров направления 140100 - Теплоэнергетика, а также в научно-исследовательской деятельности Теплоэнергетического факультета ПИ СФУ.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных данных и результатов экспериментальных исследований и обеспечивается использованием известных научных положений теории теплообмена, фильтрации и мерзлотоведения, адекватностью используемой математической модели.

Личный вклад автора. Автору принадлежат постановка задач исследований, разработка, обоснование и формулировка всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость, постановка экспериментов, анализ и обобщение результатов, формулировка выводов и рекомендаций для

принятия решений. В совместных публикациях автору принадлежит основная часть результатов исследований. Автор выражает признательность научному руководителю, профессору кафедры Инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности Т. А. Кулагиной за методическую помощь при подготовке диссертации к защите.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на: II Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 1998); IX Всероссийской НИК «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (Красноярск, 2008); Международной конференции «Вычислительная математика, дифференциальные уравнения, информационные технологии» (Улан-Удэ, 2009); V Всероссийской НИК с международным участием «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2011); XI Международной НИК «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (Пенза, 2011); Международной НИК «Техника и технологии: пути инновационного развития» (Курск, 2011); Международной НИК «Современные материалы, техника и технологии» (Курск, 2011).

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них: две статьи в периодических изданиях из перечня ВАК, один патент РФ на изобретение одна статья в сборнике научных трудов, девять статей - в трудах Всесоюзных, Всероссийских и Международных научно-технических конференциях.

Объем и структура работы. Материалы диссертации изложены на 180 страницах основного текста, включающих 52 рисунка и 6 таблиц. Работа состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованных источников из 199 наименования и приложения на 20 страницах.


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