Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших проблем современного общества является разработка новых экологически чистых способов и методов переработки огромных объемов промышленных и бытовых ОІХОДОВ, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. К источникам различных "вредных" выбросов относятся традиционные тепловые электрические станции (ТЭС). Выбросы ТЭС до настоящего времени не находят широкого полезного применения как вторичные ресурсы. Особое беспокойство вызывают шламовые стоки водо подготовительных установок (ВПУ). В районе расположения теплоцентралей, находящихся в черте города, накапливаются большие объемы шламовых отложений. Количественный сброс шламовых отходов ТЭС, образовавшихся в процессе предварительной очистки при известковании после продувки осветлителей, оказывается значительным, что требует дальнейшего расширения площадей специальных шламоотстойннков. На вывоз и захоронение этих техногенных продуктов, которые негативно воздействуют на водоемы, требуются большие дополнительные затраты, поэтому первоочередной задачей является полный перевод шламовых отходов ВПУ ТЭС во вторичные сырьевые источники для получения дополнительной товарной продукции. Использование шлама как вторичного сырья представляет большой практический интерес, особенно нрн рациональных методах утилизации выбросов.
В связи с этим тема диссертационной работы является весьма актуальной и связана с тем, что для обеспечения предъявляемых к экологически чистой ТЭС требований необходима утилизация максимально возможного количества отходов, основными из которых являются осадки системы химводоочистки ТЭС.
Цель работы - разработка рациональных способов использования шламовых отходов ВПУ ТЭС путем получения из них экологически чистых керамических изделий.
Конкретные задачи исследований, решаемые в работе:
анализ экологических проблем, возникающих на ВПУ ТЭС и применяемых технологических схем и методов утилизации загрязненных вод;
исследование и анализ физико-химических и радиологических характеристик шламовых отходов ВПУ ТЭС, расположенных в различных регионах России;
определение математической зависимости состава шлама от качества исходной воды, поступающей на ТЭС, методом факторного анализа;
- изучение технологических характеристик шламов ВПУ различных
ТЭС в качестве сырьевого компонента для получения экологически чистой
продукции способом термообработки;
- изучение влияния шламового отхода ТЭС как сырьевого компонента
массы на процессы формирования структуры и свойств керамических
изделий при скоростной низкотемпературной их обработке;
выявление зависимости скоростного низкотемпературного спекания массы на основе шлама ВПУ ТЭС от значения рецептурного модуля;
разработка рациональных ресурсосберегающих низкотемпературных способов производства экологически чистой товарной продукции на ТЭС с использованием шламовых отходов ВПУ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
. - установлена экспериментальная взаимосвязь между физико-
химическим составом исходной воды и составом шламовых отходов ТЭС;
впервые разработаны математические модели, позволяющие теоретически определять характеристики шламовых отходов ВПУ ТЭС в различных регионах России от качества исходной воды;
разработан новый рецептурный модуль, позволяющий значительно снижать энергозатраты в процессе обжига материалов, содержащих шламовые отходы ТЭС;
- получены оптимальные технологические составы керами
ческих масс на основе шламовых отходов ВПУ ТЭС;
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты выполненных исследования позволяют использовать шламовые отходы ВПУ ТЭС в качестве основного компонента при изготовлении экологически чистой вторичной керамической продукции, а также в:
улучшении экологической ситуации за счет рационального использования илистых отложений ВПУ ТЭС;
разработке математических моделей, позволяющих определять основные показатели шламовых отходов ВПУ для различных ТЭС, которые могут быть использованы при оценке возможных ресурсов получения вторичного сырья;
повышение экономичности ТЭС за счет использования тепла уходящих газов при термической утилизации шламовых отходов;
снижении себестоимости материалов и изделий за счет замены дорогостоящих природных сырьевых компонентов на "бросовый" материал-шлам ВПУ ТЭС.
Реализация результатов работы. Разработанные автором обобщенные характеристики шламовых отходов ВПУ Европейской части России используются при внедрении работ по утилизации вторичного сырья на объектах РАО "ЕЭС России". Расчетные технологические показатели характеристик шламовых отходов ВПУ ТЭС использованы ОАО "НИИ экологических проблем энергетики" (г. Ростов-на-Дону) при проектировании и создании технологической линии производства экологически чистой продукции в составе шюгоцелевой опытно-промышлетюй установки (ОПУ) газификации угля в шлаковом расгшаве тепловой мощностью 170 МВт на Несветай ГРЭС, разработанной в рамках государственной научно-технической программы "Экологически чистая энергетика" федеральной целевой программы "Топливо и энергетика". Новые составы масс с использованием
шламового отхода Ростовской ТЭЦ-2, защищенные авторскими свидетельствами, внедрены на Шахтинском заводе "Стройфарфор".
Достоверность и обоснованность результатов работы базируется на использовании фундаментальних "положений физико-химических- законов -организации водного режима ТЭС, согласовании полученных на базе новых математических моделей взаимосвязи составов шлама от качества исходной воды с независимыми данными промышленных испытаний и опытных исследований отечественных и зарубежных авторов, а также на хорошей корреляции полученных диссертантом экспериментальных результатов с опубликованными расчетными и экспериментальными данными других работ.
Личпьгй втелад автора сосюитв:
установлении изменения концентрации солей жесткости при движении теплоносителя (НгО) по водно-паровому тракту ТЭС;
расчетном и экспериментальном установлении характера взаимосвязи шламовых отходов ВПУ различных ТЭС и исходной воды, поступающей на химводоочистку;
разработке математических моделей определения характеристик шламовых отходов ВПУ ТЭС различных регионов России и рецептурного модуля, снижающего энергозатраты при их утилизации;
расчетно-эксперименталыюм определении и получении новых оптимальных составов керамических масс на основе шламов ВПУ ТЭС;
разработке ресурсосберегающих способов использования шламовых отходов ВПУ ТЭС;
разработке рациональной схемы использования шламов ВПУ для получения товарной продукции, обеспечивающей создание экологически чистых и безотходных ТЭС.
Апробации работы. Основные результаты исследований докладывались на: Российско-Ирландском научно-техническом семинаре "Экология строительства и эксплуатации зданий и сооружений" (Ирландия, г. Лимерик, 1997 г.); 2-ом научно-техническом семинаре "Экологические проблемы хранения, переработки и использования вторичного сырья" (Швейцария, г. Лозанна, 1998 г.); научно-практической конференции "Проблемы развития атомной энергетики на Дону" (г. Ростов-на-Дону, 2000 г.); научно-технических советах НИИЭПЭ (г. Росгов-на-Дону, 1998-1999 гг.), техсоветс Ростовской ТЭЦ-2 (г. Ростов-на-Доігу, 1998 г.) и заседаниях кафедры ТЭС ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 1999 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 10 публикаций, из них 2 патента на изобретение, перечень которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложений и актка внедрения. Изложена на 157 страницах машинописного текста, в том числе
35 таблиц, 17 рисунков.З^с приложений. Список литературы включает 111 наименований.
