Ресурсосберегающие системы водоподготовки на основе баромембранных технологий на тэс

Целью данной работы является повышение эффективности водоподготовительной установки (ВПУ) на основе баромембранных технологий тепловых электрических станций (ТЭС).

За последние 20 лет в отечественной энергетике внедрены и прошли широкую промышленную апробацию новые баромембранные технологии обессоливания добавочной воды для паровых котлов.

Полученный опыт эксплуатации обратноосмотических установок показывает, что во многих случаях новые технологии имеют существенные преимущества перед традиционными ионообменной и термической технологиями подготовки добавочной воды и являются техническими решениями, заметно улучшающими экологические характеристики водоподготовительных установок электростанций.

Однако данные технологии имеют ряд недостатков, которые влияют на экономичность ВПУ и на экологическую обстановку региона. Среди недостатков можно выделить: низкий коэффициент использования исходной воды, чувствительность мембран к сезонным изменениям качества воды, небольшой срок службы мембран вследствие осадкообразования в порах и на поверхности мембран.

На основании обозначенных проблем, выявленных в ходе анализа эксплуатации, возникает необходимость разработки качественно новых режимных методов эксплуатации водоподготовительных установок с мембранными установками.

Решение этих задач имеет большое практическое значение для энергетики РТ и РФ в целом. Научная работа, направленная на создание и реализацию малосточных баромембранных технологий. В связи с принятыми законодательными актами (п. 2 ст. 16 ФЗ РФ от 10.01.2002 № 7, Постановление Правительства от 12.06.2003 № 344, ФЗ РФ № 261), данная работа становиться актуальной.

Основная задача научной работы - создание малосточных и бессточных схем ВПУ и сокращение их сточных вод на энергетических предприятиях РФ.

Непосредственными задачами являются:

- аналитический обзор внедренных схем ВПУ на ТЭС в РФ и за рубежом;

- системный анализ и термодинамический расчет физико-химических процессов ВПУ на ТЭС;

- разработка и моделирование «бессточных» схем с низким уровнем водопотребления на собственные нужды для ТЭС.

Ханипова Р.Р.

«Казанский (Приволжский) федеральный университет»

Оценка перспективы использования углистых сланцев татарстана в качестве альтернативного энергетического топлива

В настоящее время перед регионами стоит задача по вовлечению в оборот местных природных ресурсов. Учитывая это, было проведено исследование Поволжских горючих сланцев на предмет возможности их использования в теплоэнергетическом комплексе Республики Татарстан.

Целью экспериментальных исследований является изучение состава и физико-химических характеристик горючих сланцев и оценка возможности их использования в качестве альтернативного энергетического топлива.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: установить компонентный состав и теплофизические характеристики горючих сланцев; изучить продукты высокотемпературного обжига пород; определить основные модули зольных продуктов сгорания сланцев.

Объектом исследования являются горючие сланцы, распространенные на территории Ресублики Татарстан и сопредельной Ульяновской области.

На территории Поволжья известны восемь обособленных друг от друга сланценосных участков, расположенных в пределах Татарстана и Ульяновской области. Ориентировочные запасы составляют около 930,0 млн.т.[1]. Горючие сланцы залегают на незначительной глубине, образуя выдержанные по простиранию пласты различной мощности.

Основные продуктивные горизонты приурочены к терригенно-глинистой толще волжского яруса верхнего отдела Юрской системы. Пласты горючего сланца мощностью до 1 м., переслаиваются с серой, плотной, известковистой глиной. Общая мощность всей толщи достигает 6-7 м.

Горючий сланец характеризуется скрытокристаллической структурой, тонкослоистой текстурой, темно-серой и коричневатой окраской. В отдельных кусках отмечаются крупные включения органических остатков двустворок, белемнитов, аммонитов. Породы в тонких пластинках способны воспламеняться от спички, издавая в процессе горения специфический запах горящей резины.

По данным оптико-микроскопических исследований, сланец сложен в основном глинисто-углеродистым материалом. Среди глинистых частиц отмечаются включения углеродистого вещества и зерен кварца. Неравномерно-послойное распределение органического вещества и обломочной компоненты создает эффект линзовидно-слоистой текстуры.

Процесс разработки и подготовки сырья к сжигаю в топочных камерах котельных агрегатов во многом определяется физико-механическими свойствами пород. Поэтому было проведено изучение основных прочностных характеристик сланцев: их плотности, влажности и пористости. Породы характеризуются относительно небольшой пористостью, влажностью и плотностью при сравнительно высоких прочностных параметрах. При таких данных горючие сланцы могут разрабатываться как открытым, так и закрытым способом. Извлечение сырья может осуществляться кусковым способом. Это дает возможность проводить сжигание как в «кипящем слое», так и в виде воздушно-пылевой смеси.

По данным рентгенографического анализа, горючие сланцы сложены монтмориллонитом, хлоритом, каолинитом, кварцем, альбитом, кальцитом.

Термический анализ показал, что в составе горючих сланцев присутствует 5-25 % органического вещества, которое дает экзоэффекты в области температур 150-600°С. Теплота сгорания сланцев определялась по площади экзоэффектов с помощью специальной компьютерной программы.

Поскольку свойства зольных продуктов сжигания твердых видов энергетического топлива определяются по химическому составу, был проведен рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) исходного горючего сланца и его зольных компонентов, полученных после сжигания породы при Т = 1000^оС. Результаты указывают на то, что несгораемый остаток представлен преимущественно оксидами кремнезема, кальция, глинозема и железа.

Полученные данные по составу зольной части горючих сланцев позволяют провести расчет основных модулей, определяющих свойства несгорающего остатка рассматриваемого энергетического топлива. Согласно нормам Европы (EN-197-1), США (ASTM C 618) и России (ГОСТ 25818-91 и ГОСТ 25592-91) золы должны характеризоваться по следующим критериям: модуль основности (М₀), силикатный модуль (М_с), коэффициент качества (К) и степень кислотности или основности (содержание СаО). Из проведенных расчетов следует, что М_о = 0,35, М_с = 3,54, К = 0,54, по содержанию СаО сланцевые золы являются основными (СаО  10%). По совокупности всех показателей, золы Поволжских горючих сланцев относятся к группе активных [2]. Спекающие свойства золы можно предварительно оценить по показателю шлакуемости (R), определяемому исходя из химического состава негорючего остатка. Согласно расчетам R=0,34. В случае сжигания Поволжских горючих сланцев ожидаемо получить золы с низкими температурами размягчения, вследствие высокого содержания в породе щелочных металлов. Уже при температурах 900-1000^оС процесс шлакования будет носить лавинообразный характер.

По данным исследований можно сделать вывод: по своим физико-химическим характеристикам углистые сланцы среднего Поволжья отвечают требованиям, предъявляемым к альтернативному энергетическому топливу.

Шигабутдинова А.Ф.

«Казанский государственный энергетический университет»