Сборник проектов Питер

Из таблицы и диаграмм (рис. 7, 8) видно, что наиболее экономически выгодной является четвертая схема, которая выигрывает за счет меньшего расхода природного газ. Первая и вторая схема невыгодны, так как у них отсутствует возможность полезного использования теплоты уходящей парогазовой смеси. Третий вариант является промежуточным и менее материалоемким, чем четвертый, но все же, проигрывает по годовой прибыли и окупаемости.

Врезультате, как наиболее оптимальная, была выбрана 4-ая схема.

Ввыбранной схеме подлежащие выпариванию стоки из сборника 5 насосом 7 подают в аппарат мгновенного вскипания 6, который работает за счет ранее не используемых вторичных энергоресурсов, далее раствор с повышенной концентрацией поступает в АПГ 1 с газовой погружной горелкой 2. В скруббер Вентури 3 на промывку

иохлаждение уходящей из аппарата парогазовой смеси подается сконденсированная вода из аппарата мгновенного вскипания, которая циркулирует с помощью насоса. Отделение стоков от парогазовой смеси происходит в циклоне 4. Нагретая до 70 0 вода вместе с конденсатом из циклона 4 подается в систему ГВС. Частично охлажденные дымовые газы идут в сушильную установку 9, после чего выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Упаренный раствор подается из АПГ в отстойник 6, снабженный механической мешалкой. Осветленный маточный раствор из верхней части отстойника переливается в сборник 5 и снова поступает на выпаривание, а образовавшийся на дне выпаренный сульфат натрия периодически выводится через нижний патрубок в сушильную установку 9, использующую в качестве теплоносителя уходящие газы АПГ.

4.Автоматизация теплообменника установки мгновенного испарения

Полная схема упаривания сточных вод водоподготовительной установки ТЭЦ представлена на рисунке 6.

Установка мгновенного испарения (УМИ) (6) служит в качестве первой ступени концентрирования раствора, после чего он поступает в аппарат погружного горения (1).

Теплообменник (7) предназначен для нагрева за счет уходящих газов исходных стоков перед УМИ для их дальнейшего испарения.

Тепловая нагрузка теплообменника должна обеспечивать заданную температуру воды на выходе из подогревателя. Поэтому необходимо постоянное регулирование расхода дымовых газов, поступающих от вторичных источников, а также необходим постоянный контроль за температурой и расходом воды до и после подогревателя. Оптимизировать эти процессы возможно путем создания системы автоматического контроля и регулирования температуры теплоносителя на входе в установку мгновенного испарения (УМИ).

Функциональная схема контроля и регулирования температуры теплоносителя на входе в установку мгновенного испарения приведены на рисунке 9. На выбранной схеме видно, что уходящие газы вторичных источников проходят через регулирующий вентиль, затем измеряется их температура, после чего уходящие газы поступают в ТА.

21

Вода из УМИ проходит через измеритель расхода и измерители температуры, которые установлены до и после ТА. Сигналы от измерительных устройств и задатчика температуры прямой сетевой воды поступают на регулирующее устройство, которое, в зависимости от температуры воды и уходящих газов, при помощи исполнительного механизма регулирует подачу уходящих газов, поддерживая заданную температуру воды.

Предложенное решение позволит использовать в качестве теплоносителя для УМИ различные вторичные энергетические ресурсы с переменной температурой, так как тепловой баланс контролируется автоматически.

Рис. 9. Функциональная схема автоматического контроля и регулирования температуры теплоносителя на входе в установку мгновенного испарения

22

Заключение

Входе работы был проведен анализ видов сточных вод, источниками которых являются теплоэлектростанции. Выявлено, что одними из наиболее нежелательных видов сточных вод являются сбросы водоподготовительных установок. Для очистки данных стоков были рассмотрены различные способы обессоливания.

Витоге было разработано несколько схем и в результате оптимизации и технико-экономического анализа выбрана схема с использованием установки мгновенного испарения и аппарата погружного горения, которая позволит не только обессоливать воду, образованную при регенерации и обмывке катионитных и анионитных фильтров водоподготовительной установки ТЭЦ, но и получать высококонцентрированный сульфат натрия Na2SO4.

Включение АПГ в состав оборудования технологической схемы ТЭЦ позволит кардинально решить следующие задачи:

•Полностью прекратить сброс загрязненных сточных вод водоподготовительной установки в природные водоемы и пруды-накопители шлама;

•Сократить потребление свежей воды из природных источников;

•Создать благоприятные санитарно-гигиенические условия на производстве;

•Регулировать расход воды в системах оборотного водоснабжения за счет стабильности параметров;

•Снизить капитальные затраты на сооружение очистных сооружений;

•Получить экономический эффект при утилизации сточных вод.

Входе проектирования компонентов схемы был произведен расчет установки мгновенного испарения (тепловой расчет, расчет конденсаторов и переточных устройств), аппарата погружного горения (расчет материального и теплового балансов, математическое моделирование и определение габаритных размеров парогазового пространства), определены основные параметры и габаритные размеры сушильной установки, а также разработана система автоматического регулирования температуры теплоносителя на входе в УМИ.

Выбор системы газоочистки производился с целью достижения наиболее интенсивного тепло- и массообмена для утилизации теплоты парогазовой смеси, эффективного пылеулавливания, а также малой металлоемкости, в результате чего был выбран скоростной газопромыватель, состоящий из скруббера Вентури и циклонакаплеуловителя.

Для повышения качества получаемого сульфата натрия предложено использовать барабанную сушилку, источником теплоты для которой будут служить уходящие газы АПГ, это позволит получить экономический эффект при реализации Na2SO4. Срок окупаемости наиболее экономичной схемы упаривания составит 5 месяцев.

23

Полученный в результате выпаривания сульфат натрия может найти широкое потребление в различных отраслях промышленности, в частности, он один из основных компонентов шихты в производстве стекла.

За счет утилизации 25% теплоты уходящей парогазовой смеси в системе газоочистки при нагреве водопроводной воды от 5 до 70 0С удастся компенсировать 15 м3/ч технической горячей воды в системе водоснабжения.

Разработанная система термического обезвреживания сточных вод может быть применена не только на ТЭЦ, но и на многих других промышленных предприятиях. Внедрение подобной технологии будет эффективно для переработки стоков электрообессоливающих установок нефтеперерабатывающих заводов, и даст возможность получения хлорида натрия, сточных вод кожевенного производства с получением хрома и других промышленных предприятий. Все предложенные решения позволят эффективно использовать вторичные энергоресурсы и территорию ТЭЦ без бесконечного роста прудов-накопителей шлама, рационально использовать водные ресурсы, а значит, повысятся экологические и технико-экономические показатели станции.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Защита биосферы от промышленных выбросов: учебное пособие / А. И. Родионов, Ю. П. Кузнецов, Г. С. Соловьев. — М.: КолосС: Химия, 2005. — 387 с.

2.Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций: учебное пособие / Л. А. Рихтер, Э. П. Волков, В. Н. Покровский. — М.: Энергоиздат, 1981. —

295с.

3.Вихрев В. Ф. Водоподготовка: учебное пособие / В. Ф. Вихрев, М. С. Шкроб. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1973. — 416 с.

4.Аппараты погружного горения: учебное пособие для вузов / А. Н. Алабовский, П. Г. Удыма. М.: Изд-во МЭИ, 1994. — 255 с.

5.Афанасьев К. Ю. Вариант термического обезвреживания сточных вод водоподготовительной установки АЭС // Известия вузов. Физика. 2012. №2/2. С. 150 – 152.

24

Приложение 1. Чертеж установки мгновенного испарения

Приложение 2. Чертеж аппарата погружного горения

25

Приложение 3. Чертеж барабанной сушилки

26

Приложение 4. Чертеж системы очистки парогазовой смеси

27

А.К. Воробьева (студент, магистрант 1 года обучения)

ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» Научный руководитель – С.В. Мятеж, к.т.н., доцент, ФГБОУ ВПО «НГТУ», доцент каф. ЭТК

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАССАЖИРСКОГО ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА

Ключевые слова: электротехнический комплекс, транспорт, общественный, рельсовый, трубопроводная эстакада, прочность конструкции, тяговый расчет, энергопотребление

ВВЕДЕНИЕ

Согласно данным, опубликованным Межправительственной группой экспертов по изменению климата, сектор Транспорта занимает значительную долю в суммарных выбросах антропогенных парниковых газов [1]. Одной из эффективных практик смягчения воздействий на изменение климата по данному сектору признан переход с автомобильного транспорта на системы общественного. Возможности изменения технических решений действующих систем ГМПТ практически близки к нулю, тогда как новое проектирование предоставляет для этого все возможности.

Решение проблемы переполненности проезжей части улиц крупных городов и мегаполисов личным транспортом является одной из актуальных задач. На данном этапе требуется создание транспортной инфраструктуры, обеспечивающей экономичность строительства и эксплуатации, высокие скорости и экологическую чистоту.

Рост и концентрация населения в крупных городах приводит, с одной стороны, к необходимости уплотнять застройку, отнимая тем самым пространство у транспорта, а с другой – к интенсификации транспортной сети. Основным направлением решения этой проблемы на протяжении последних ста сорока лет было метростроение. Однако это весьма дорогостоящий резерв обеспечения городов транспортной сетью.

Полная изоляция надземной эстакадной путевой структуры от основного транспортного потока, может стать эффективной мерой в решении проблемы. Примеры подобных систем в мировой и отечественной практике известны: поезда на магнитной подушке, канатные дороги, обоснование инвестиционной эффективности которых разработаны для достаточно широкого числа проектов конкретных транспортных сообщений. Для подобных комплексов достаточен отвод земли шириной в обычную пешеходную тропу. Затраты металла, цемента и других важных ресурсов на их создание при этом гораздо ниже, чем на строительство объектов железнодорожного или автомобильного транспорта.

28

Рассматривая в рамках данной концепции развития транспортной сети выбор ТС, можно заметить, что такими значимыми преимуществами, как независимость от подобного рода загруженности города, высокая скорость движения, экологичность и бесшумность, обладает электрический рельсовый транспорт. Тенденция к замене более быстроходным, а значит и более производительным, уже существующего электрического транспорта сохранится в будущем.

Таким образом, задачей проектирования является создание концепции транспортной системы, сооружаемой над поверхностью земли с учетом диктуемых ростом скорости повышенных требований к прочностным и эксплуатационным характеристикам путевой структуры с применением современных конструкционных материалов. Результатами расчетной части проекта являются выбор двигателей ЭПС на основании требуемой мощности и тяговый расчет с определением скоростей движения и удельного расхода энергии. Полученные параметры необходимы для анализа целесообразности возведения и дальнейшего совершенствования разрабатываемого транспортного комплекса.

1.ОПИСАНИЕ ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ

1.1.Анализ имеющихся решений в сфере городского транспорта

Важную роль в развитии городов играет совершенствование общественного транспорта с целью создания конкуренции частным автомобилям [2].

Внастоящее время при проектировании городов все чаще используют систему

Transit Oriented Development (TOD) — строительство, ориентированное на общественный транспорт. ТОD сокращает негативное воздействие на экологию в городах и останавливает от использования автомобилей, негативно влияющих на состояние воздуха. Это вопрос не только индивидуального удобства. От мобильности жителей зависит экономика мегаполиса.

Вмировой и отечественной практике подавляющая часть пассажирских и грузовых перевозок осуществляется тепловой и электрической тягой. Электрическая тяга является более современным видом и должна, в конечном счете, полностью заменить тепловую. Отсутствие запасов топлива, малый вес на единицу мощности, централизованное электроснабжение дают электрической тяге ряд преимуществ, в значительной мере перекрывающих все существующие недостатки [3]. В современных условиях альтернативы использования электрической тяге не существует. Исходя из понятия ресурса, можно отметить, что рельсовый транспорт эксплуатируется в 3-4 раза дольше безрельсового, стоящего не намного дешевле, но требующего постоянной технической поддержки. Скорость общественного рельсового транспорта в среднем превышает скорость колёсного (автобусов на 10-20 км/ч) и поэтому такой транспорт конкурирует с частными автомобилями [2].

Инвестиции в жизненно необходимые, доступные городские рельсовые системы дают возможность отказаться от бензиново-нефтяной зависимости и, следовательно,

29

минимизировать влияние городов на изменение климата. Рельсовый транспорт не только экономит нефть, он помогает реструктурировать город таким образом, чтобы тот снизил потребление нефти и исключил необходимость использования частных автомобилей. Такое изменение приведёт к положительным результатам в будущем.

Общественный транспорт в городах можно разделить на два ключевых вида:

1.Транспорт, движущийся по дорогам общего пользования, не наделенный преимуществами перед частным транспортом: автобусы, маршрутные такси, троллейбусы (за исключением транспорта, маршрут которого проложен по выделенной полосе, отделенной от основного дорожного полотна дорожной разметкой, либо бортовым камнем).

Преимущества:

−относительная дешевизна прокладки и обслуживания маршрута, возможность быстрого изменения маршрута в случае каких-либо обстоятельств (ремонт дороги, пожелания пассажиров и т.д.);

−возможность проложить маршрут в непосредственной близости к зонам проживания и работы горожан.

Основные недостатки:

−усугубляющаяся год от года перегруженность дорожной инфраструктуры крупных городов;

−относительно малая пассажировместимость;

−невозможность в силу дорожных условий точно следовать графику;

−низкие экологические показатели.

2.Транспорт, движущийся по выделенной полосе, полностью отделенной от основного потока. Эти виды транспорта разделяются на подземные (метрополитен, метротрам), наземные (трамваи, электрички), надземные (монорельс, эстакадные трамваи и электрички).

Преимущества:

−независимость от загруженности городских улиц;

−высокая скорость движения;

−большая пассажировместимость;

−регулярность сообщения;

−экологичность (как правило, это электрический транспорт).

Основные недостатки:

−относительно высокая стоимость прокладки путей;

−зависимость прокладки маршрута от ландшафта и существующей инфраструктуры;

−в случае возникновения поломок путей или подвижного состава, останавливается вся ветка.

Всилу преимуществ движущегося по выделенной полосе транспорта, проектный выбор делается в пользу именно этого вида. Рассматривая выбор между подземным, наземным и надземным транспортом, отметим, что решение поставленной

30