Исследования нейтрализации и очистки сульфатсодержащих компонентов на модельных растворах

ВЛАСОВА А.Ю., МАМЛЕЕВА А.Р., ПЕЧЕНКИН А.В., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р хим. наук, профессор ЧИЧИРОВ А.А.;

канд. техн. наук, доцент ВЛАСОВ С.М.

По традиционной технологии установки водоподготовки (ВПУ) ТЭС подразделяются на два стадии: предварительная очистка исходной воды и ионный обмен (ИО). При регенерации ИО ВПУ ТЭС появляется большое количество сточных вод (СВ), которые нейтрализуются и сбрасываются. На ТЭС существует проблема превышения норм ПДК по концентрации сульфатов в СВ. Концентрация сульфатов может превышать ПДК в 10-15 раз. Принятые новые ФЗ устанавливают жесткие нормы ПДК на сбросы СВ в окружающую среду. В связи с ужесточением повышаются платы за сброс СВ ТЭС.

Для решения проблемы снижения концентрации сульфатов в СВ возможно использование следующих методов: патент RU № 2010013 «Способ очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий двухстадийное осаждение с использованием известкового молока и последующей обработкой карбонатом натрия», RU №2183336 «Способ нейтрализации кислых сульфатсодержащих сточных вод»,
SU № 1330078 «Способ очистки сточных вод от сульфатосодержащих ионов с применением известкового молока совместно с алюминийсодержащим реагентом», RU 2448054 «Способ очистки кислых сточных вод от сульфатов тяжелых металлов, включающий двухстадийное осаждение с использованием известкового молока и последующей обработкой карбонат бария».

Для нейтрализации и очистки СВ ВПУ ТЭС от сульфатсодержащих компонентов разработан метод, основанный на применении экотоксичного кальцийсодержащего реагента.

Для проверки эффективности применения метода были проведены серии лабораторных экспериментов на модельном растворе, соответствующем СВ ИО ВПУ на ТЭС с содержанием сульфатов более 3,3 г/л. Изменение водородного показателя (pH) и общего солесодержания (ОСС) при нейтрализации модельного раствора c применением экотоксичного кальцийсодержащего реагента приведены на рисунке 1.

Рис.1. Изменение pH и ОСС при нейтрализации модельного раствора.

♦ - показатели рН (ед.), ■ – показатели ОСС (г/кг)

При протекании реакции образовалась осветленная вода с остаточным содержанием сульфатов менее 0,97 г/л и осадок желто-белого цвета – гипс.

По результатам лабораторных экспериментов было выявлено, что использование экотоксичного кальцийсодержащего реагента приводит к снижению агрессивности среды, нейтрализации и снижению сульфатсодержащих компонентов в СВ ТЭС. Содержание сульфатов снижается в 3 раза по отношению к исходному модельному раствору, имитирующему СВ ТЭС.

Литература

1. Федеральный закон РФ от 21.07.2014 № 219-ФЗ «Об охране окружающей среды».

2. Федеральный закон РФ от 07.12.2011 № 416-ФЗ
«О водоснабжении и водоотведении».

УДК 621.438

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ВХОДНОГО ПАТРУБКА

ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА ГТУ

ГАЛЯМИН А.С. ИГЭУ, г. Иваново

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ГРИГОРЬЕВ Е.Ю.

Входной патрубок компрессора газотурбинной установки (ГТУ) является одним из важнейших элементов, от энергетической эффективности и надежности которого зависит последующий процесс сжатия в компрессоре.

Высокие показатели работы входного патрубка компрессора закладываются еще на стадии проектирования турбомашины. На первых промышленных и энергетических ГТУ входные патрубки выполнялись с обтекаемыми формами и зачастую отливались из чугуна [1], коэффициент гидравлического сопротивления таких патрубков практически никогда не превышал значения 0,1.

Однако с ростом единичной мощности ГТУ увеличивались и требуемые проходные площади по всей турбомашине для прохода рабочей среды (воздуха, дымовых газов) и, как следствие, общий рост габаритов турбомашин и входного сечения компрессора, в частности. С появлением парогазовых технологий ситуация с проектированием входных патрубков компрессоров резко ухудшилась. Использование горячих дымовых газов для выработки пара для паровой турбины в котле утилизаторе требует использования развитого диффузора за ГТУ, и в этом случае наиболее часто генератор ГТУ располагается со стороны компрессора, что приводит к резкому осевому поджатию патрубка и, как следствие, ухудшению условий течения рабочей среды в нем.

Так, например, в ходе эксплуатации первой отечественной ГТУ-110 (ОАО «НПО Сатурн» г. Рыбинск) оказалось, что аэродинамическое сопротивление входного патрубка в 4-5 раз выше, чем у входных патрубков стационарных ГТУ малой и средней мощности. Отметим, что с такими же проблемами сталкиваются и зарубежные производители ГТУ для парогазовых установок.

Исправить положение возможно путем использования входных патрубков с плавными обводами стенок, здесь требуемые площади живого сечения оказываются меньшими, чем в случае выполнения патрубков сварными. Выполнить поставленную задачу в современных условиях возможно путем применения новых композитных материалов на основе стекловолокна.

Для экспериментальной отработки предложенного решения в лабораторных условиях был спроектирован и изготовлен физический стенд. В качестве нагнетателя использовался вентилятор центробежного типа ВР194-30 (ВЦ-10-28) с осевым входом воздуха, входной патрубок был изготовлен монолитной конструкции из композитного материала с обтекаемыми формами стенок. Расход рабочей среды в установке регулировался посредством установки дросселя на нагнетании вентилятора.

Средства измерений и программа испытаний предусматривали оценку коэффициента гидравлических потерь входного патрубка, а также коэффициента окружной равномерности подвода воздуха к входному сечению нагнетателя.

Проведенные испытания на различных режимах работы нагнетателя показывают, что коэффициент гидравлических потерь в таком патрубке не превышает 0,07, что довольно хорошо соотносится со схожим вариантом, представленным в справочнике [2].

Также необходимо отметить тот факт, что даже в условиях изготовления входного патрубка с низким аэродинамическим сопротивлением, проведенные измерения показывают довольно высокую окружную неравномерность полей скоростей рабочей среды, что ведет к ухудшению технико-экономических показателей работы первых ступеней компрессора.

Наиболее перспективным и простым вариантом в плане мероприятий по ликвидации окружной неравномерности видится установка специального выравнивающего экрана на выходе из входного патрубка перед компрессором. Выравнивающий экран должен представлять собой камеру с различной степенью перфорации и окнами, устанавливаемую ближе к выходному сечению патрубка с различной степенью перфорации по окружности, обеспечивающей с минимальными гидравлическими потерями равномерный удельный по окружности расход.

Необходимо понимать, что установка дополнительных поверхностей в проточной части исследуемого тракта ведет к росту потерь на данном локальном участке. Однако с учетом того, что гидравлическое сопротивление новой конструкции патрубка из композитного материала оказывается ниже в 3-4 раза, чем у стандартных патрубков ГТУ, то разработка выравнивающего экрана с низким уровнем потерь позволит получить в результате более аэродинамически эффективную конструкцию входного патрубка.

Литература

1. A.Stodola.Dampf-und gas-turbinen. Berlin, Verlag von julius springer: 1120 p.

2. Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления / И.Е. Идельчик – М.-Л.: Госэнергоиздат, – 1975, – 560 с.

УДК 621.311