Русский   English
ДонНТУ Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Електроенергетика є ключовою світової галуззю, яка визначає технологічний розвиток людства в глобальному сенсі цього слова. Дана галузь включає в себе не тільки весь спектр і різноманітність методів виробництва (генерації) електроенергії, а й її транспортування кінцевого споживача в особі промисловості і всього суспільства в цілому. Розвиток електроенергетики, її досконалість і оптимізація, покликана задовольнити постійно зростаючий попит на електроенергію - це ключова загальна світова завдання сучасності і подальшого недалекого майбутнього.

Теплова електростанція (ТЕС) є великим джерелом забруднення атмосфери, гідросфери, літосфери. Основним джерелом забруднення літосфери є золовідвали і шламонакопичувачі.

На ТЕС, при виробництві електричної і теплової енергії в результаті підготовки великих обсягів води для заповнення втрат, пов'язаних з відпуском технологічного пара на виробництво, утворюються значні обсяги відходів водопідготовки – шламу хімічної водоочистки (ХВО).

Шлам ХВО – это продукт известкования и коагуляции природной воды.

В даний час шлам ХВО ТЕС утилізується як відхід V класу небезпеки. Дані шлами утворюються на стадії попереднього очищення води, яка включає в себе освітлення води (процеси вапнування і коагуляції), а також зниження лужності і її пом'якшення.

Шламові відходи накопичуються в поверхневих сховищах, необладнаних засобами захисту навколишнього середовища від фільтраційних вод. У шламах не міститься високотоксичних речовин, проте залишаються проблеми зі складуванням даних відходів. При цьому відбувається відчуження великих площ, створюється загроза їх засолення, мінералізації підземних вод прилеглих територій і порушення гідрохімічного режиму прилеглих водойм. У багатьох розвинених країнах відмовляються від зберігання шламів в шламонакопичувачах, що становлять загрозу навколишньому середовищу. В даний час не існує універсального методу обробки та утилізації шламу хімводоочищення.

1. Актуальність теми

У процесі вироблення теплової та електричної енергії на Старобешівської ТЕС утворюється багатотоннажний шлам хімводоочищення.

Шламонакопичувачі, використовувані для довгострокового накопичення шламу цехів водопідготовки, є джерелом забруднення навколишнього середовища, негативний вплив яких виражається фільтрацією суспензій в грунт і грунтові води, а також вторинним винесенням пилу з поверхні щламонакопітеля.

Тому, незважаючи на давність і велика кількість досліджень в області екологічно чистого виробництва, проблема утилізації та переробки промислових відходів залишається актуальною досі. Тому, з'явилася економічно, технологічно та екологічно обґрунтована необхідність в розробці і впровадженню все нових прогресивних і безпечних методів вирішення утилізації відходів вигляді шламу цеху хімводоочистки Старобешівської ТЕС.

2. Об'єкт, мета, задачі дослідження

Мета роботи – розробка технології утилізації шламу цеху хімводоочистки.

Для досягнення поставленої мети були визначені наступні задачі:

  1. Описати процес утворення шламу цеху хімводоочистки.
  2. Провести огляд існуючих методів утилізації шламу.
  3. З урахуванням хімічного і фазового складу шламу цеху хімводоочистки Старобешівської ТЕС розробити технологію утилізації шламу.
  4. Провести еколого-економічну оцінку розроблених заходів.

Об'єкт дослідження : шлам цеху хімводоочистки Старобешівської ТЕС.

Наукова новизна: в результаті досліджень розробляється екологічно безпечна технологія утилізації шламу цеху хімводоочистки на Старобешівської ТЕС.

Старобешівська ТЕС

Малюнок 1 – Старобешівська ТЕС

3. Процес утворення шламу

Шламові відходи водоочищення теплоелектростанцій утворюються на стадії освітлення води технологічного процесу очищення, знесолення і пом'якшення води, яка надходить на двигуни установки теплових електростанцій. Осад у вигляді шламової пульпи утворюється в освітлювачах при видаленні з води грубодисперсних і колоїдних домішок шляхом одночасного вапнування і коагуляції з застосуванням вапна Ca(OH)2 і коагулянту FeSO4.

Дослідження хімічного складу шламів водоочищення Старобешівської ТЕС показали, що основними інгредієнтами є сполуки Ca, Si, Mg, Fe, глинозем і незначний вміст сірковмісних сполук. Це підтверджує, що нерозчинні речовини шламу складаються з кальцієвих і магнієвих з'єднань і частково з глиноземно–залізистих речовин. Приблизно 30 % в шламі – органічні речовини [1].

Склад шламів, що утворюється при вапнуванні і коагуляції природних вод, залежить від складу оброблюваної води і режимів обробки, проте у всіх випадках основними компонентами є карбонат кальцію (75–85 %), а також гідроксиди магнію і заліза (по 4–8 % кожного компонента) і кремнекіслие і органічні сполуки.

Використання карбонатного шламу можливо тільки після зневоднення або сушіння при постійній температурі 120–130 °С. Висушений шлам являє собою сипучий порошок від сірого до бурого кольору з вологістю не більше 20 % і масовою часткою карбонатів кальцію і магнію – 80–88 %.

На ТЕС середньої потужності щодоби утворюється близько 20 т шламу, тобто в рік, по сухій речовині, це становить близько 7300 т. При роботі ТЕС на твердому паливі шлами ХВО в більшості губляться, так як їх направляють в систему гидрозолоудаления, змішуючи з зольной частиною твердого палива. ТЕС, що спалюють газ або мазут, мають шламонакопичувачі, в які шлами ХВО надходять у вигляді пульпи, в кількості до 900 м3 / добу. або близько 330 тис. м3 на рік. Шламонакопичувачі займають від 1000 до 3000 га [2].

Великі обсяги накопиченого шламу представляють серйозну проблему, тому що очищення шламоотвалов і утилізація великотоннажних відходів водопідготовки пов'язані з низкою економічних і екологічних проблем. В даний час шлами ХВО складуються на шламоотвалах.

Після заповнення шламоотвалов до проектної позначки скидання шламових вод припиняється, шламоотвал залишається для зневоднення шламу з метою його подальшого очищення і підготовки до подальшого тимчасового накопичення відходу. У зв'язку з цим найбільшою проблемою в енергетиці є утворення і утилізація великої кількості шламу ХВО, який накопичується протягом декількох років на шламоотвалах, сприяючи відчуження великих територій для його зберігання.

Розробка способів утилізації промислових відходів з отриманням господарсько–корисної продукції дозволяє знизити споживання природних ресурсів і створити реальну основу для раціонального (збалансованого) природокористування [3].

4. Огляд існуючих способів утилізації шламу

З огляду на значну кількість накопичених шламів, безпеку, доступність і дешевизну вони мають хорошу перспективу для широкого використання. Проаналізувавши літературні дані, нами були обрані найбільш перспективні методи утилізації шламу ХВО:

  1. Використання шламу освітлювачів хімводоочищення ТЕС у виробництві полімерних композитів.
  2. Використання шламу ХВО в якості мінерального добрива;
  3. Використання шламу ХВО в якості адсорбенту.

Оскільки утворюється шлам в своєму складі має велику кількість карбонату кальцію, то його в основному використовують в будівельній індустрії, для виробництва цементу, будівельного вапна, для виробництва гіпсового в'яжучого. Встановлено, що отримання гіпсу на основі шламу ХВО має проводитися в автоклавних умовах: температура – 139 С, тиск – 0,25 МПа, час обробки – 2,0–2,5 години. За пропонованою технологією шлам ХВО після нейтралізації сірчаної кислотою піддається автоклавної обробці за встановленими вище режимам, після чого зневоднюється механічним способом і досушивается в сушарці[4].

В даний час спостерігається стрімке зростання використання шламу ХВО ТЕС в якості мінерального інертного наповнювача в гумовотехнічні суміші дозволяє знизити витрати на його утилізацію, а підприємцям-виробникам – знизити собівартість продукції за рахунок використання більш дешевої сировини.

Хімічний склад шламу ХВО ТЕС дозволяє використовувати його і в якості мінерального добрива – для нейтралізації кислих грунтів, оскільки водне середовище шламу ХВО лужна.

Один из способов утилизации шлама ХВО является его использование в качестве сорбента для очистки сточных вод ТЭС от нефтепродуктов. На основе карбонатного шлама используется специальный гранулированный гидрофобный сорбент [5].

5. Вибір і обгрунтування найбільш ефективного методу утилізації шламу цеху ХВО

З точки зору екологічної безпеки найбільш прийнятними для впровадження на виробничих об'єктах є технології утилізації шламових відходів з максимальним використання їх ресурсоцінних складових.p>

Проаналізувавши можливі методи утилізації шламів ХВО, нами був обраний метод – сорбційної очистки газових викидів від оксидів азоту і сірки, за допомогою карбонатного шламу.

Використання даного методу дозволить забезпечити високу інтенсивність очищення димових газів від оксидів азоту та оксидів сірки і зниження вартості очищення за рахунок використання в адсорбере в якості сорбенту сухого (вологість 20 %) шлам ХВО теплових електричних станцій.

Адсорбер для очищення димових газів від оксидів азоту і сірки містить корпус 1 з розміщеним в ньому нерухомим шаром сорбенту 5, патрубком 2 підведення димових газів, патрубком 3 відведення очищених газів.

Відмінністю пропонованого адсорбера є те, що в нього введений патрубок 6 відведення сорбенту з поглиненими оксидами азоту і сірки, а в якості сорбенту 5 використаний сухий шлам ХВО з вологістю 20%, розміщений на сталевій сітці 4 з розміром отворів не більше 1 мм [6].

Адсорбер для очищення димових газів від оксидів азоту і сірки працює наступних чином.

Димові гази надходять через патрубок 2 в корпус 1 адсорбера. Далі вони проходять через нерухомий шар сорбенту, в якості якого використаний сухий шлам ХВО, де відбувається їх очищення від оксидів азоту та оксидів сірки.

Адсорбер для очищення димових газів від оксидів азоту і сірки

Малюнок 2 – Адсорбер для очищення димових газів від оксидів азоту і сірки
(анимация: 4 кадра, 6 циклів повторення, 130 килобайт)

При очищенні димових газів від оксидів азоту відбувається фізична адсорбція, а при очищенні від оксидів сірки –z процес хемосорбції [7].

Очищені димові гази відводяться через патрубок 3. Патрубки 2 і 3 пов'язані з дифузійними ковпачками, які забезпечують рівномірний розподіл газів по нерухомому шарі сухого шламу 5.

Відпрацьований сухий шлам ХВО з поглиненими оксидами азоту і сірки виводиться через патрубок 6[8].

Використання даної установки дозволить забезпечити високу інтенсивність очищення димових газів від оксидів азоту та оксидів сірки і зниження вартості очищення за рахунок використання в адсорбере в якості сорбенту сухого (вологістю 20 %) шламу ХВО теплових електричних станцій. Ступінь очищення досягає 99 %.

Висновки

В ході роботи розглянуто склад шламів Старобешівської ТЕС, процес утворення шламів цеху хімводоочистки, проаналізовані оптимальні методи утилізації шламу цеху ХВО, виходячи і фізико–хімічного складу шламу, запропонована технологія утилізації шламів як сорбційної матеріалу очищення газових викидів від оксидів азоту і сірки. Використання даного методу дозволить забезпечити високу інтенсивність очищення димових газів від оксидів азоту та оксидів сірки і зниження вартості очищення за рахунок використання в адсорбере в якості сорбенту сухого (вологість 20 %) шлам ХВО теплових електричних станцій.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2021 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Зверева Э.Р. Ресурсо– энергосберегающие технологии в мазутных хозяйствах тепловых электрических станций: монография. Казань: Казан. гос. энерг. ун–т, 2010. – 184 с.
  2. Л.А. Николаева, Е.Н. Бородай Ресурсосберегающая технология утилизации шлама водоподготовки на ТЭС. Монография. – Казань.: КГЭУ, 2015. – 110 с.
  3. Классификация отходов ТЭС. – Глобальная сеть рефератов Олбест [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://otherreferats.allbest.ru/...
  4. Фалалеев П.П. Пути повышения эффективности энергетического строительства. // Энергетическое строительство, 2016. – 150 с.
  5. Николаева Л.А., Голубчиков М.А. Очистка производственных сточных вод от нефтепродуктов модифицированными сорбционными материалами на основе карбонатного шлама // Водоснабжение и санитарная техника. – 2016. – №7. – С. 251 – 258.
  6. Николаева Л.А., Каляпина С.А. Использование шлама химводоочистки ТЭС в производстве полимерных композитов // Экология и промышленность России. – 2017. – №11. – С. 5 – 7.
  7. Николаева Л.А., Хуснутдинова А.Н. Очистка газовых выбросов предприятий химической промышленности карбонатным шламом // Экология и промышленность России. – 2018. – Т. 22. – №8. – С. 14 – 18.
  8. Вальдберг А.Ю. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Защита атмосферы / А.Ю. Вальдберг, Н.Е. Николайкина.– М.: Высшее образование, 2008. – 240 с.