Содержание к диссертации
Введение
Глава i Литературный обзор 9
1.1.. Коагулянты» их получение и свойства 9
1.2. Анализ изотерм сорбции микропримесей в водных растворах применительно к коагуляции 20
Глава 2. Исследование реагентной коагуляции в процессах водоподготовки ТЭС 44
2.1, Кинетика коагуляции взвешенных частиц и коллоидных примесей применительно к процессам водоочистки44
2.1.1.. Кинетическое уравнение Смолуховского 49
2.2, Промотирующий эффект в процессах коагуляции 56
2.3, Влияние природы металлов на коагулирующую активность их солей 63
2.4- Некоторые термохимические закономерности образования кристаллогидратов и их гидролиза 71
Глава 3. Исследование электропроводности водных растворов неорганических солей 85
Глава 4. Совершенствование технологической схемы производства минеральных коагулянтов и процесса водоподготовки ТЭС 86
4.1. Экспериментальный анализ эффективности коагулянтов FeS04 7Н20 и РНК для процессов водоподготовки ТЭС 86
4.2. Схема управления процессом подготовки воды на ТЭС с использованием математического аппарата сетей Петри 90
4.3. Технологическая схема дозирования коагулянта 94
4.4. Расчет показателей технико-экономической эффективности производства РНК сравнительно с сернокислым алюминием 97
4.4.1. Материальный баланс 91
4.4.2. Тепловой баланс 101
4.4.3. Эксергетический анализ 104
4.4.4. Экономический расчет 108
Основные результаты и выводы 113
Список литературы
- Анализ изотерм сорбции микропримесей в водных растворах применительно к коагуляции
- Кинетическое уравнение Смолуховского
- Схема управления процессом подготовки воды на ТЭС с использованием математического аппарата сетей Петри
- Расчет показателей технико-экономической эффективности производства РНК сравнительно с сернокислым алюминием
Введение к работе
Опыт многолетней эксплуатации мощных энергоблоков в России и за рубежом свидетельствует о том, что необходимым условием длительной, надежной и экономичной эксплуатации тепловых электрических станций является рациональная организация водоподготовки и водного режима парогенераторов.
В современной технологии водоподготовки ТЭС одной из определяющих стадий является стадия коагуляции, реализуемая в схеме реагентной коагуляции. Отсутствие предочистки на 40% электростанций приводит к отравлению аниопитов органическими веществами на 1-й и 2-й ступенях обессоливания» существенно уменьшает срок их службы и ведет к дополнительным эксплуатационным затратам. Следует отметить также» что в настоящее время предметом особого внимания стало качество питьевой воды, так как от него зависит, с одной стороны, здоровье населения» с другой - нарастающий дефицит доброкачественной воды.
Нельзя не отметить, что в последнее время появилась информация» свидетельствующая о возобновлении интереса к использованию безреагентных, в частности, модернизированных электрохимических методов коагуляции [1-2]. Однако, как справедливо отмечается в [3] эти методы при потенциально высокой эффективности представляют наибольший интерес для вновь проектируемых и строящихся водоподготовительных установок ТЭС, тогда как в уже функционирующих химико-технологических системах (далее - ХТС) водоподготовки именно реагентная коагуляция еще долго будет оставаться определяющей.
Данные отечественных и зарубежных исследований показывают, что значительного повышения эффективности рсагентного способа можно добиться оптимизацией технологии очистки, предусматривающей смешение реагентов с водой» а также подбором используемых коагулянтов и флокулянтов. В качестве коагулянтов чаще всего используют сернокислые соли алюминия и железа. Однако достичь глубокого эффекта очистки воды с применением данных реагентов часто не представляется возможным. В то же время в отечественных и зарубежных публикациях последних лет указывается на высокую коагулирую-
4 шую активность иных солей этих металлов, в частности хлорокиси алюминия [4], а также некоторых соединений титана [5]. Их применение, как следует из опубликованных данных, не только расширяет технологический диапазон применения (по диапазону приемлемого интервала температур, величины рН и т.п.), но и заметно интенсифицируют процесс собственно коагуляции.
Особую актуальность интенсификация процесса коагуляции приобрела в связи с возрастанием антропогенной нагрузки на источники водоснабжения и повышением требований к качеству питательной воды па ТЭС.
Другой важной стороной этой проблемы является необходимость уменьшения негативного экологического воздействия на окружающую среду при сбросе сточных вод и образующихся осадков.
В условиях роста водопотребления и повышения требований к качеству воды на ТЭС актуален поиск путей совершенствования коагуляционного метода. Принципиальное улучшение технологических схем процесса водоподготов-ки на станциях, особенно крупных, повлечет за собой значительные финансовые вложения. Альтернативой этому с экономической и экологической точек зрения является применение новых высокоэффективных коагулирующих агентов,
В последние годы отмечается развитие рынка коагулянтов и флокуляптов в России. Появляются новые, в том числе комбинированные реагенты* обладающие высокой коагулирующей способностью. Однако объем информации о перспективах производства и технических характеристиках того или иного коагулянта, технологической эффективности в сочетании с другими реагентами бывает зачастую недостаточен для принятия решения о его применении.
Реальная разработка новых технологий водоподготовки ТЭС, а в более общем плане - в целом водопользования, требует, во-первых, чтобы новые подходы и новые технологии сочетались с традиционными технологиями и имеющейся инфраструктурой и, во-вторых, чтобы переработка технологических стоков была элементом общей системы управления водными ресурсами в пределах региона. Управление последней^ в свою очередь, должно сочетаться с другими видами производственной деятельности: промышленным производством, выработкой
5 электроэнергии, использованием транспортных коммуникаций и т.д. [6-10],
В настоящее время уже общепризнано, что эффективное управление немыслимо без АСУ, компьютерных технологий и математических моделей- В этой связи приобретает принципиальное значение разработка рациональных способов моделирования соответствующих систем и происходящих в них процессов. При этом модель процесса описывает трансформацию материального или информационного потока (дискретного или непрерывного), а модель системы описывает исследуемое явление как распространение этих потоков через совокупность взаимосвязанных объектов - элементов системы. Обобщенная модель производственной системы учитывает модели процессов и модели систем как некоторую целостность взаимосвязанных, взаимозависимых и взаимовлияю щих частей.
В соответствии с изложенным, настоящая работа посвящена исследованию некоторых основополагающих принципов, лежащих в основе процесса реагентной коагуляции, что позволило сформулировать тезис о целесообразности применения в практике водоподготовки ТЭС комбинированных коагулянтов и на этой основе обосновать выбор в качестве перспективного коагулянта в ХТС водоподготовки как объектов энергетики, так и иных промышленных объектов, где, как правило, предъявляются достаточно жесткие требования к качеству технологической воды, комбинированного коагулянта на основе нефелинового концентрата- Исходный минералогический состав последнего позволяет в относительно простой технологической схеме, по существу не отличающейся от схемы производства сульфата алюминия, получать конечный продукт> обладающий не только высокой коагулирующей активностью, но и выполнять дополнительную функцию достаточно эффективного флокулянта.
Наряду с этим в работе рассмотрена возможность разработки рационально организованной теплотехнологической схемы реагентной коагуляции с использованием для анализа, моделирования и создания системы управления данной химико-технологической системы математического аппарата сетей
Петри [11-16]. Сети Петри (СП), представляются наиболее рациональным математическим аппаратом для анализа объектов, подобных рассматриваемым в данной работе. Ранее эффективность математического аппарата СП к анализу дискретно-непрерывных ХТС была показана в [17-22].
Целью работы является: 1- Разработка новых, более эффективных коагулянтов в процессах водоподготовки тепловых электрических станций. 2. Исследование реагентной коатуляции в зависимости от строения и свойств соответствующих коагулянтов и изучение на этой основе некоторых основополагающих принципов, лежащих в основе процесса реагентной коагуляции, 3- Совершенствования технологической схемы производства минеральных коагулянтов и процесса водоподготовки ТЭС.
Основные, из примененных в работе, методы научных исследований. В работе использованы методы промышленного эксперимента, оптические {фотоколориметрия), электрохимические (кондуктометрия), термохимические (калориметрия) методы, а также методы математического моделирования. Научная новизна выполненных исследований.
Обнаружен новый (применительно к процессу водоподготовки) эффект влияния малых добавок металлических солей к основному коагулянту, способствующий заметному возрастанию коагулирующей активности.
Установлена строгая взаимосвязь природы солеобразующего металла и его коагулирующей активности с положением в периодической системе элементов.
Показано, что измерение электропроводности водных растворов неорганических солей может служить методом предварительной оценки их коагулирующей активности.
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием классических методов экспериментальных и теоретических исследований, а также подтверждением полученных результатов при проведении экспериментов в промышленных условиях.
7 Практическая значимость результатов.
1. Предложено применение на ТЭС нового комбинированного коагулянта па
основе нефелинового концентрата.
Проведены экспериментальные исследования широкого круга индивидуальных и комбинированных коагулянтов, подтвердившие предпочтительность применения нового комбинированного коагулянта на основе нефелинового концентрата.
Разработана усовершенствованная технологическая схема производства минеральных коагулянтов (сернокислого алюминия и РНК) применительно к процессам водоподготовки ТЭС.
Практическая реализация.
Предложение о целесообразности применения нового коагулянта на основе нефелинового концентрата взамен сульфата алюминия принято к реализации при строительстве соответствующего производства мощностью 42,65 тыс, тонн/год на базе ГК НПП им В.И. Ленина, г, Казань (см» акт-заключение в приложении).
Предложение о практическом использовании метода исследования электропроводности водных растворов неорганических солей в качестве способа оценки эффективности коагулянтов принято к реализации на ГК НПП им. В.И. Ленина (г. Казань) и Кармановской ГРЭС (г. Нефтекамск, Башкортостан), что отражено в соответствующих актах, приведенных в приложении.
Предложенная в работе информационно-управляющая система дозирования коагулянта на основе математического аппарата сетей Петри внедрена на очистных сооружения Волжского водозабора.
Автор защищает:
Результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерностей процесса коагуляции применительно к процессам водоподготовки ТЭС.
Усовершенствованную технологическую схему водоподготовки ТЭС и ма-
тематическую модель этого процесса, основанную на использовании математического аппарата сетей Петри.
Личное участие. Основные результаты получены лично автором под руководством члена-корреспондента АНТ профессора Марченко ПН.
Апробация работы. Результаты работы представлены на II семинаре молодых ученых и специалистов под рук. академика РАН В.Е. Алемасова "Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении" (г. Казань, октябрь 2000 г.), на научно-практической конференции студентов и аспирантов "Молодежь вузов Казани в решении актуальных проблем города" (г, Казань, июнь 2001 г.), на Российском национальном симпозиуме по энергетике (г. Казань, сентябрь 2001 г.), на VI научно-практической конференция молодых ученых и специалистов РТ (Казань, декабрь 2001 г,), на VI аспирантско - магистерском научном семинаре КГЭУ (г. Казань, апрель 2002 г.), на XIV Международной конференции по химической термодинамике (г. Санкт-Петербург, июль 2002 г.), на Всероссийской научно-методической конференции "Реализация государственных образовательных стандартов" (г. Нижний Новгород, ноябрь 2002 г.), на Международной конференции "Физико-химический анализ жидкофазных систем1' (г. Саратов, июнь 2003 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах и состоит из введения, четырех глав и выводов. Работа содержит 23 иллюстрации, 21 таблицу, список литературы содержит 195 наименований.
Анализ изотерм сорбции микропримесей в водных растворах применительно к коагуляции
При теоретическом анализе адсорбционных процессов большую роль играют уравнения изотерм адсорбции, т.е. соотношения, связывающие равновесные значения концентрации поглощаемого компонента со значениями его концентрации непосредственно вблизи адсорбирующей поверхности. В общем случае указанные значения концентраций заметно отличаются, что связано с тем, что силы притяжения, действующие на молекулы поглощаемого компонента со стороны адсорбирующей поверхности, существенно зависят от расстояния между рассматриваемой молекулой и адсорбирующей поверхностью. Одна из основных задач статистической теории адсорбции состоит в изучении взаимодействия молекул поглощаемого компонента и адсорбирующей поверхностью с целью вывода уравнений изотерм адсорбции.
Методы решения этой задачи отличаются в основном способом описания состояния адсорбируемого вещества. При этом принято считать, что присутствие адсорбата не влияет на свойства адсорбента, что позволяет рассматривать его как источник некоторого заданного, внешнего по отношению к адсорбату, поля [44]. Заметим, что сказанное справедливо для случая физической адсорбции. В случае же хемосорбции, характеризующейся значительно более сильным типом связи молекул адсорбата с поверхностью адсорбента они должны рассматриваться как единая система, обе части которой в процессе адсорбции претерпевают существенные изменения [45].
Следует, видимо, отметить, что в большинстве прикладных задач удаление адсорбата (сорбата) из раствора является целевой задачей. Именно «исчез новение» (удаление) примеси обычно и считают ее сорбцией, особенно если последнюю оценивать по разности начальной и конечной концентраций извлекаемого иона, что совершенно естественно. Природа сорбционного комплекса в этом случае, как правило, остается невыявленной. При этом также естественно, что вероятнее всего он не представляет собой нечто единое, установившееся и неизменное даже в условиях эмпирического равновесия, о котором судят по прекращению концентрационных изменений в растворе [46]. Если и существует конечное термодинамически равновесное состояние сорбционного комплекса» то в реальных технологических системах за времена осуществления соответствующих процессов оно, как правило, не достигается и сорбционный комплекс представляет все возможные промежуточные состояния, через которые он проходит на пути к истинному равновесию [47-48]. В качестве наглядного подтверждения этого вывода приведем данные работы [46], где рассмотрено взаимодействие двухзарядного иона с оксигидратным коагулянтом во всех возможных вариантах. Для определенности принято, что этот ион образует в растворе гексааквокомплскс:
Впрочем, и в случае «а-б» допущения одновременной адсорбции ионов Э+ соседними или более отдаленными центрами не меняет трактовки.
Все рассмотренные реакции можно записать одним обобщенным способом; 2+ Т + М2+ = МТ + 2Н или Т4-М2+ + 20Н_ = МТ, где Т обозначает твердую фазу коагулянта во всех трех случаях («а-б», «в» и «г»), а МТ — примесь в адсорбированном состоянии при любом механизме ее перехода в твердую фазу. Если попутно поглощается катион фона Э+, то соответственно в большем количестве появляются в растворе ионы водорода- Формально обе реакции сводятся к одному и тому же выражению закона действующих масс, но этот факт, как статический результат, ничего tie может сооб-гцить о представительности каждой из возможных реакций «а-г» в общем процессе поглощения примеси. Более того, конечные равновесные состояния системы в вариантах «а» и «б» равноценны.
Исходя из тождественности конечных состояний «а» и «б», можно найти взаимосвязь между константами соответствующих процессов при осаждении. Пусть XRJ константа взаимодействия менаду некоторым комплексом КОНч с определенной длиной цепи (или конкретным числом j атомов металла, образующего полимерный гидрокомплекс) и аквакомплексом примеси с зарядом ZMb причем всегда возникает определенное число кислородных мостиков; 0 -константа отщепления ZM ионов водорода от образовавшихся тетраэдрических комплексов после возникновения новой связи в соответствии с константой %Rj KJ - константа эквивалентной ионообменной реакции микрокомпонента с ионами водорода концевых гидроксильных групп при условии, что в обмене не принимают участия катионы фона Э4" и анионы системы А", компенсирующие возможный избыточный локальный положительный заряд матрицы. Тогда очевидно, что
Отсюда вытекает возможность разработки обменной адсорбционной модели взаимодействия ионов примеси с коагулянтом на основе закона действующих масс. Следуя [46] будем исходить из закона действующих масс в его наиболее общей постановке: 1:» /мГМШГЮ (11) где /с- термодинамическая константа обмена; z - заряд катиона примеси в акте обмена;/- коэффициент термодинамической активности компонентов; М- катион примеси; Н- водород (заряды ионов для простоты опущены); черта сверху означает принадлежность к твердой фазе.
Кинетическое уравнение Смолуховского
Таким образом, относительное броуновское движение двух частиц описывается так же, как броуновское движение в неподвижной системе координат, но коэффициент диффузии для относительного броуновского движения D0 равен сумме коэффициентов диффузии рассматриваемых частиц DQ=D{+D2 (2.14)
С учетом полученных результатов при рассмотрении коагуляции коллоидных и взвешенных частиц в предположении о том, что любое столкновение частиц приводит к их слипанию, для подсчета вероятного числа соударений частицы радиуса Rj со всеми другими частицами, характеризующимися радиу сом fi?, необходимо в выражениях (2.10) и (2.11) для потока диффузии заменить R на Ri+R2 и D на D}+D2. Тогда для потока диффузии к частице радиуса Rj частиц с радиусом R2 из выражения (2.10) имеем: J2=4n(Dt +АХ + ) , (2.15) где С2 - концентрация частиц с радиусом R2, Следует заметить, что формула (2.15) справедлива лишь при временах t»(fij +R2)2f(D1 +D2) после начала коагуляции, когда J2 уже не зависит от времени и примет стационарное значение. Однако это время при коагуляции всегда является достаточно малым и поэтому уравнение (2.15) практически во всех экспериментальных условиях правильно описывает процесс коагуляции.
Если в 1 см коллоидного раствора содержится С/ частиц радиуса Я/, то число соударений частиц обоих рассмотренных типов за 1 сек в 1 см в соответствии с (2.15) окажется равным q CxJ, =кС,С2, = 4я(Д+2ЭаХЛ1+Ла), (2.16) где к - коэффициент коагуляции.
Наиболее простым вариантом кинетической теории коагуляции в дисперсных системах является теория, основанная на использовании кинетического уравнения Смолуховского [116-120]. Следует отметить, что ограничения, при которых применимо уравнение Смолуховского, не являются чрезмерно жесткими, поэтому оно весьма широко используется в исследованиях проблемы эволюции самых разнообразных дисперсных систем.
Основные условия, для которых это уравнение обычно записывают, могут быть сформулированы следующим образом: - дисперсная система настолько разрежена, чтобы можно было рассматривать лишь парные столкновения частиц, а тройными и т. д. пренебречь, и, более-того, чтобы на элементарные процессы сближения, столкновения и слипания (слияния) двух частиц пренебрежимо мало влияли другие частицы (приближение парной коагуляции); - характерное время сближения и слипания пары частиц (микроскопическое время) существенно меньше характерного времени изменения спектра масс дисперсной системы (макроскопического времени); обязательно существуют какие-то случайные силы, перемешивающие дисперсную систему таким образом, чтобы поведение частиц между актами коагуляции, включая процесс их сближения, было статистически независимым,
Дискретный вариант кинетического уравнения коагуляции впервые сформулировал в 1916 г. М. Смолуховский [121], Он рассматривал броуновскую коагуляцию коллоидных растворов в следующей постановке.
Дисперсная система пространственно однородна. В начальный момент времени в системе имеются частицы различной массы, которая кратна минимальной массе т0, т.е. для /с-меров т=кто, где 4=1, 2,... Частицы под действием броуновских флуктуации сталкиваются и с некоторой вероятностью слипаются, образуя новые частицы с массой, равной сумме масс столкнувшихся частиц. Дисперсная система предполагается настолько разреженной, чтобы можно было рассматривать лишь парные столкновения, а тройными и т. д. пренебречь, и, более того, чтобы на вероятность сближения, столкновения и слипания двух частиц пренебрежимо мало влияло наличие других частиц в системе.
Обозначим концентрацию -меров в системе в момент времени і через щ(0 Два процесса приводят к изменению щ со временем (рис. ЗЛ). Первый -формирование А-меров путем коагуляции (- )-меров с -мерами. В результате этого процесса за интервал времени (t,t+At) образуется следующее число к-меров: SA h At ± {k-k\kf)4_kit)nkit) (2.17)
Здесь функция двух аргументов р(, к ) - так называемое ядро кинетического уравнения коагуляции (в некоторых исследованиях ее не совсем правомерно называют константой коагуляции). Она имеет размерность, обратную произведению размерностей [пк] и [і\щ По своему физическому смыслу эта функция характеризует вероятность коагуляции двух частиц в системе и определяется процессами их сближения, столкновения и слипания (слияния), т. е. микрофизикой коагуляции. Коэффициент 1/2 в этом соотношении для частиц различных масс появляется из-за повторного пересчета одних и тех же частиц при суммировании по к от 1 до к-19 для частиц одинаковых масс в силу того, что число комбинаций пар равно пк{пк -l)/2 wJ/2.
Вторым процессом, приводящим к изменению пк со временем, является формирование -меров путем коагуляции -меров с частицами произвольной массы (очевидно, что к к). В результате этого процесса за интервал времени (tt t+At) исчезает следующее число Аг-меров:
Схема управления процессом подготовки воды на ТЭС с использованием математического аппарата сетей Петри
Важность проблемы совершенствования технологической схемы производства минеральных коагулянтов и процесса водоподготовки ТЭС не вызывает сомнений и ей всегда уделялось достаточно большое внимание. Более того, она имеет много общего с аналогичной проблемой всех крупных производств, объем потребления природных вод, которыми достигает, зачастую, тысяч кубометров, В переходе к масштабам даже отдельных регионов проблема водопользования этими предприятиями, считавшаяся до недавних пор сферой компетенции узких специалистов, трансформируется в проблему общегосударственную. Поскольку водопотребление становится одним из ключевых факторов взаимоотношений человека и природы, то не случайно в настоящее время наметилась определенная тенденция к отходу от традиционных способов водоподготовки, водоочистки и водопотребления,
Технологическая схема водоподготовки ТЭС представлена на рис. 4.1. Она включает трехступенчатое обессоливание воды: предварительная очистка (осветлитель, механический фильтр), обработка воды методом ионного обмена (катионитные и анионитные фильтры) и обработка воды в фильтре смешанного действия. Одной из определяющих стадий является стадия коагуляции в осветлителе, реализуемая в схеме реагентной коагуляции. Нельзя не отметить, что в последнее время появилась информация, свидетельствующая о возобновлении интереса к использованию безреагентных, в частности, модернизированных электрохимических методов коагуляции [1-2]. Однако, как справедливо отмечается в [3] эти методы при потенциально высокой эффективности, представляют наибольший интерес для вновь проектируемых и строящихся водоподго товительных установок ТЭС, тогда как в уже функционирующих химико-технологических системах водоподготовки именно реагентная коагуляция еще долго будет оставаться определяющей. Обработка воды коагулянтами - эффективный метод ее очистки от тонкодисперспых и коллоидных загрязнений. В качестве коагулянтов на ТЭС чаще всего используют сернокислые соли алюминия и железа. В то же время в отечественных и зарубежных публикациях последних лет указывается на высокую коагулирующую активность иных солей этих металлов, в частности хлорокиси алюминия [4], а также некоторых соединений титана [5]. Их применение, как следует из опубликованных данных, не только расширяет технологический диапазон применения (по диапазону приемлемого интервала температур, величины рН и т.п.), но и заметно интенсифицируют процесс собственно коагуляции.
Особую актуальность интенсификация процесса коагуляции приобрела в связи с возрастанием антропогенной нагрузки на источники водоснабжения и повышением требований к качеству питательной воды на ТЭС.
В условиях роста водопотребления и повышения требований к качеству воды актуален поиск путей совершенствования коагуляционного метода. Принципиальное улучшение технологических схем процесса водоподготовки па ТЭС, особенно крупных повлечет за собой значительные финансовые вложения. Альтернативой этому с экономической и экологической точек зрения является применение новых высокоэффективных коагулирующих агентов.
В последние годы отмечается развитие рынка коагулянтов и флокулянтов в России. Появляются новые, в том числе комбинированные реагенты, обладающие высокой коагулирующей способностью- Однако объем информации о перспективах производства и технических характеристиках того или иного коагулянта, технологической эффективности в сочетании с другими реагентами бывает зачастую недостаточен для принятия решения о его применении.
В данном разделе на основании детального анализа существующих технологических схем производства минеральных коагулянтов и процесса водоподго-товки ТЭС, обоснованы предложения по усовершенствованию этих процессов. Существо усовершенствованной схемы производства коагулянта, предложенной в данной работе (рис. 4,2), сводится к использованию нефелинового концентрата в качестве исходного сырья. Вследствие этого, предложенная схема отличается значительной единичной мощностью аппаратов, высоким коэффициентом их использования, благоприятным санитарно-гигиеническим условием
Расчет показателей технико-экономической эффективности производства РНК сравнительно с сернокислым алюминием
Реакторы (основной и резервный), как аппараты периодического действия моделируются фрагментами {plO-pl4}U{t4,t69} и {pl5-pl9}U{tl(M14}, Здесь t4 и tlO —входы аппаратов, tS, t9, til, tl4-их выходы. Позиции р14 и р19 моделируют запорную арматуру на входах аппаратов. Наличие метки в такой позиции указывает на аппарат, используемый в текущий момент времени как основной. Временное отсутствие метки запрещает загрузку аппарата, являющегося резервным. А-позициям р10 и р 15 соответствует состояние загрузки нефелинового сырья. Позиции р! 1 и р16 — моделируют состояние загрузки КИСЛОТЫ-Выполнение переходов t7 и tl2 интерпретируется как обработка смеси в аппарате, время задержки меток в этих переходах соответствует времени обработки. Маркировка сигнальных позиций р13 и р18 — v3 указывает на объем полной загрузки реактора.
Баки приготовления раствора коагулянта моделируются фрагментами {р20-р24}и{18,113,115-И9}и{р25-р29}и{19 14,120-124}.ЗдесЫ8,113и!9,П4-входьг аппаратов, tl7l9 и t2224-их выходы. Позиции р24 ир29 моделируют запорную арматуру на входах аппаратов, их маркировка указывает соответственно какой из аппаратов в текущий момент времени используется как основной. Аппаратные позиции р20 и р25 моделируют состояние загрузки нефелинового коагулянта. Позиции р21 и р26 — моделируют состояние загрузки воды. Выполнение переходов 116 и t21 интерпретируется как обработка смеси в аппарате, время задержки меток в этих переходах соответствует времени обработки. Маркировка сигнальных позиций р23 и р28 - v4 указывает на объем полной загрузки аппарата.
Склады готового коагулянта моделируются как буферные емкости фрагментами {p30-p31}U{tl7,t22,t25}, {p32-p33}U{tl8,t23,t25} и {р34-p35}U{tl9,t24,t27}. Здесь tl724 - входы аппаратов, время задержки меток в этих переходах соответствует времени выгрузки коагулянта из бака приготовления раствора. Переходы t2527 моделируют выходы аппарата. Позиции рЗО, р32, р34 являются аппаратными. Маркировка сигнальных позиций указывает емкость хранилищ.
Дозатор готового коагулянта моделируется фрагментом {p36-p37}U{t2527,t29}. Входы аппарата, моделируемые переходами t2527, связывают его со складом готового коагулянта. Объем дозируемой порции v6 определяется маркировкой С-позиции р37 и кратностями инцидентных ей дуг. Переход Х29 интерпретируется как выход аппарата, связывающий его с осветлителем.
Подача воды на осветление моделируется позицией-источником р38, связанной с переходом t2S, который интерпретируется как вход осветлителя, кратность дуги определяет объем загружаемой в осветлитель порции воды.
Осветлитель описывается фрагментом {p39-p42}U{t2831}. Здесь t28 и \29 - входы аппарата, р39 и расходы 40 - аппаратные позиции, соответствующие состояниям загрузки аппарата. t30 - переход, моделирующий процесс обработки воды в осветлителе, время задержки меток в нем соответствует времени обработки. Позиция р41 моделирует состояние разгрузки аппарата, а переход t31 — его выход. Промежуточный бак моделируется СП-фрагментом вида {p43-p44}U{t3132}. Маркировка сигнальной позиции р44 — v8 указывает емкость бака.
Система фильтров, включающая механический фильтр, цепочку фильтров (Нп, Нь ОНь Н2, ОН2) и ФСД моделируется фрагментом {p45-p60}U{t3240}. Процесс фильтрации моделируется последовательным срабатыванием цепочки переходов t323S- Маркировка сигнальных и аппаратных позиций р45-р57 определяет правильную последовательность срабатываний данных переходов и указывает состояние каждого из аппаратов цепочки соответственно. Позиция р58 моделирует запорную арматуру на входе- Маркировка позиции р59 определяет момент начала регенерации фильтров. Данный процесс моделируется последовательным срабатыванием переходов t39 и t40. Сборник очиТехпроцесс коагулирования воды в этом случае состоит в следующем: раствор коагулянта из расходных баков через управляемые задвижки, краны-дозаторы и приемные ванны поступает в водоводы. Затем раствор коагулянта вместе с водой поступает в смесители, где происходит окончательное перемешивание. Образовавшиеся в результате коагулирования хлопья оседают в виде осадка в отстойниках. Кроме указанных на схеме датчиков в систему управления входят также датчик температуры окружающей среды.
Функциональное назначение системы управления — оптимальное дозиро ванне коагулянта в систему водоп огребления в зависимости от расхода воды, температуры окружающей среды и концентрации приготовленного раствора коагулянта. В соответствии с этим в рамках выполнения данной работы была разработана сетевая модель системы дозирования. Построенная модель отражает все процессы в системе управления, за период/іг. Граф модели представлен на рис. 4.5. щен-ной воды моделируется позицией-стоком р61.
